DE102012011202A1

DE102012011202A1 - Projektor und Verfahren zum Erzeugen eines Bildes

Info

Publication number: DE102012011202A1
Application number: DE201210011202
Authority: DE
Inventors: Ralf Lindner
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2013-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Projektor (1) zur Erzeugung eines Bildes (3) mit einer vorgegebenen Anzahl von Bildpunkten (P) auf einer Projektionsfläche (2), umfassend: ein Spiegelarray (10) mit einer Mehrzahl von Einzelspiegeln (11), die in mindestens einer Raumrichtung kontinuierlich verkippbar sind, eine Beleuchtungseinrichtung (9) zur Beleuchtung des Spiegelarrays (10), die eine Mehrzahl von Lichtquellen (6a–c) aufweist, wobei jedem Einzelspiegel (11) des Spiegelarrays (10) mindestens eine der Lichtquellen (6a–c) zur Beleuchtung mit Beleuchtungsstrahlung (4a–c) zugeordnet ist, wobei für Lichtquellen (6a–c), die unterschiedlichen Einzelspiegeln (11) zugeordnet sind, die Strahlungsintensität (IR, IG, IB) der Beleuchtungsstrahlung (4a–c) unabhängig voneinander einstellbar ist, sowie eine Steuerungseinrichtung (15) zur Steuerung einer Kipp-Bewegung der Einzelspiegel (11), um von einem jeweiligen Einzelspiegel (11) reflektierte Beleuchtungsstrahlung (4) an unterschiedliche Bildpunkte (P) des projizierten Bildes (3) zu lenken. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen eines Bildes (3) mit Hilfe eines solchen Projektors (1).

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Projektor zur Erzeugung eines Bildes mit einer vorgegebenen Anzahl von Bildpunkten auf einer Projektionsfläche, beispielsweise einer Leinwand oder dergleichen, sowie ein zugehöriges Verfahren zum Erzeugen eines Bildes auf einer solchen Projektionsfläche.
In der hochwertigen Projektion von digitalen Bildern, d. h. von Bildern mit einer vorgegebenen Anzahl an Bildpunkten, sind Helligkeit, Kontrast und Auflösung des Bildes auf der Leinwand die wichtigsten Kenngrößen. Bei den meisten Projektoren wird das Bild im Projektor entweder (bei so genannten DLP(„Digital Light Processor”)-Projektoren) mit digitalen Spiegelarrays (Digital Micromirror Device, DMD) oder mit Flüssigkristall-Elementen (LCDs) erzeugt. Zwar werden hierbei hohe Auflösungen mit bis zu 1920 × 1200 Pixeln bzw. Bildpunkten erreicht, aber beide Methoden sind nicht optimal hinsichtlich Helligkeit und Kontrast.
Bei den DLP-Projektoren (siehe z. B. US 6523961 B2 , US 6966658 B2 , US 7261422 B2 ) gibt es für jeden Bildpunkt einen zugehörigen Spiegel des digitalen Spiegelarrays, der entweder „an” oder „aus” geschaltet werden kann, um die Helligkeit des jeweiligen Pixels zu variieren. In der Position „aus” wird der Strahl in einen Strahl-Stopp gelenkt. Obwohl die Helligkeit der Lichtquelle unverändert ist, nimmt auf diese Weise die Helligkeit des projizierten Bildes ab. Die Farben werden in der Regel durch ein rotierendes RGB-Farbrad erzeugt, das sich im Beleuchtungs-Strahlengang vor dem DMD befindet. Das Spiegelarray wird fortlaufend nacheinander mit den Grundfarben Rot-Grün-Blau (RGB) beleuchtet. Hierbei kann es zu Regenbogeneffekten kommen, die den Farbkontrast stören. Darüber hinaus kann bei manchen Farben oder Grauwerten durch das schnelle Schalten der Spiegel ein sichtbares Flackern von Bildpartien auftreten.
Die Flüssigkristalle von LCD-Projektoren (siehe z. B. US 6212013 B1 , US 7137704 B2 , US 7557868 B2 oder US 6742900 B2 ) sind in einer „Black-Matrix” eingelagert, die eine Pixel-Struktur bzw. ein Raster von Bildpunkten bilden. Die Flüssigkristalle eines Pixels ändern die Polarisation des durchgehenden Lichtes je nach angelegter Spannung. Zusammen mit Polarisatoren kann auf diese Weise die Helligkeit der Pixel variiert werden. In Sperr-Stellung der LCDs geht auch hier viel Helligkeit verloren. Durch die scharfe Abbildung des LCD-Arrays mittels einer Projektionsoptik führt die „Black-Matrix” zu einer sichtbaren Pixelstruktur mit dunklen Linien zwischen den Bildpunkten auf der Leinwand. An Stellen, die häufig großer Helligkeit ausgesetzt sind, kommt es bei Flüssigkristallen zudem zu einem Einbrenn-Effekt mit permanenter Verdunklung der betroffenen Pixel, was den Kontrast herabsetzt und die Farben verfälscht.
Als Lichtquellen werden sowohl bei DLP-Projektoren als auch bei LCD-Projektoren meistens starke Lampen mit bis zu 340 W eingesetzt. Diese verlieren in der Regel bis zu 25% ihrer Helligkeit während der ersten 100 Betriebsstunden, was auch die Gesamthelligkeit des Bildes auf der Leinwand herabsetzt. Manche Projektoren haben sogar 2 Lampen (siehe z. B. die US 6543900 B2 ). Die Lüfter starker Lampen verursachen mehr oder weniger starkstörende Geräusche während der Projektion, wie auch das rotierende Filterrad der DLP-Projektoren.
Laser-Projektion (siehe z. B. US 6972737 B2 , US 2010165297 A1 ) als alternatives Verfahren, bei dem das Bild mit Laserstrahlen und mit oder ohne einen einzelnen Scan-Spiegel auf der Leinwand erzeugt wird, ist Spezialanwendungen vorbehalten, denn die großen Laserleistungen auf der Leinwand erfordern besondere Sicherheits-Maßnahmen (Laserschutz).
Aus der US 6972737 B2 ist es bekannt, bei einem Projektor eine Lichtquelle mit einer Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen z. B. in Form von LEDs oder Superlumineszenz-Dioden zu verwenden. Der Projektor weist eine Scan-Einrichtung auf, um eine Scan-Frequenz und einen Scan-Winkel in einer Haupt-Scanrichtung und einer Sub-Scanrichtung einstellen zu können. Als Scan-Einrichtung kann beispielsweise ein Galvanometer-Spiegel oder ein rotierender Polygonspiegel dienen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Projektor sowie ein zugehöriges Verfahren bereitzustellen, bei denen die Projektion eines digitalen Bildes gegenüber herkömmlichen LCD-Projektoren bzw. DLP-Projektoren verbessert wird.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Projektor zur Erzeugung eines Bildes mit einer vorgegebenen Anzahl von Bildpunkten auf einer Projektionsfläche, umfassend: ein Spiegelarray mit einer Mehrzahl von Einzelspiegeln, die in mindestens einer Raumrichtung (bzw. um mindestens eine Kippachse) kontinuierlich verkippbar sind, eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Spiegelarrays, die eine Mehrzahl von Lichtquellen aufweist, wobei jedem Einzelspiegel des Spiegelarrays mindestens eine der Lichtquellen zur Beleuchtung mit Beleuchtungsstrahlung zugeordnet ist, wobei für Lichtquellen, die unterschiedlichen Einzelspiegeln zugeordnet sind, die Strahlungsintensität der Beleuchtungsstrahlung unabhängig voneinander einstellbar ist, sowie eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung einer Kipp-Bewegung der Einzelspiegel, um von einem jeweiligen Einzelspiegel reflektierte Beleuchtungsstrahlung an unterschiedliche Bildpunkte des projizierten Bildes zu lenken.
Durch Verwendung eines analogen Spiegelarrays, dessen Einzelspiegel in einer zweidimensionalen Rasteranordnung angeordnet sind, wobei die Einzelspiegel Licht zu verschiedenen Bildpunkten (Pixeln) im projizierten Bild auf der Projektionsfläche reflektieren, in Verbindung mit einer Beleuchtungseinrichtung, die eine Mehrzahl von Lichtquellen aufweist, die typischer Weise ebenfalls in (mindestens) einer Raster-Anordnung angeordnet sind, lässt sich die Helligkeit und/oder der Kontrast im projizierten digitalen Bild erhöhen ohne hierbei die Auflösung (d. h. die Anzahl der Bildpunkte) zu verringern. Hierzu wird überschüssige Beleuchtungsstrahlung aus vergleichsweise dunklen Bildpartien bzw. Teilbereichen an andere Stellen im Bild umgelenkt. Alternativ ist eine Energieeinsparung möglich, wenn anstelle einer Helligkeits- bzw. Kontraststeigerung die Leistung der Lichtquellen reduziert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Projektor werden zudem in der Regel weder ein Lüfter noch ein Filterrad benötigt, so dass durch diese Bauteile hervorgerufene Störgeräusche entfallen. Es treten zudem keine Bild-Störungen durch Flackern, durch Farbverfälschungen oder durch dunkle Linien auf. Die verschiedenen Möglichkeiten zur Lichtumverteilung bzw. zur Energieeinsparung werden weiter unten im Einzelnen beschrieben.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinrichtung mindestens drei Gruppen von Lichtquellen, die jeweils zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung mit unterschiedlicher Wellenlänge ausgebildet sind, wobei jedem Einzelspiegel mindestens eine Lichtquelle aus jeder Gruppe zugeordnet ist. Typischer Weise dienen die drei Gruppen von Lichtquellen zur Bereitstellung von Beleuchtungsstrahlung mit den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau, d. h. die einer jeweiligen Gruppe zugehörigen Lichtquellen sind zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung mit jeweils gleicher Wellenlänge, typischer Weise im roten, grünen bzw. blauen Wellenlängenspektrum ausgebildet.
Jedem Einzelspiegel ist mindestens eine Lichtquelle aus einer jeweiligen Gruppe zugeordnet. Daher kann durch die Wahl des Verhältnisses der Strahlungsintensitäten, die von der bzw. von den einem Einzelspiegel zugeordneten Lichtquellen der unterschiedlichen Gruppen erzeugt wird, die Farbe der auf den Einzelspiegel auftreffenden Beleuchtungsstrahlung eingestellt werden. Unabhängig davon kann die Gesamt-(RGB)-Intensität bzw. Helligkeit der auf den Einzelspiegel auftreffenden Beleuchtungsstrahlung beeinflusst werden, indem die von den mindestens drei Lichtquellen der unterschiedlichen Gruppen gelieferte Beleuchtungsstrahlung um den gleichen Betrag erhöht oder reduziert wird.
In einer Weiterbildung sind die Lichtquellen einer jeweiligen Gruppe in einer gemeinsamen Raster-Anordnung angeordnet. Da jedem Einzelspiegel mindestens eine Lichtquelle einer jeweiligen Gruppe fest zugeordnet ist, wird durch die Anordnung der Lichtquellen der jeweiligen Gruppe in einem Raster die Zuordnung zu den Einzelspiegeln erleichtert.
Bei einer weiteren Weiterbildung umfasst der Projektor zusätzlich eine einer jeweiligen Raster-Anordnung zugeordnete Kollimationsoptik zur Kollimation der von den in der Raster-Anordnung angeordneten Lichtquellen erzeugten Beleuchtungsstrahlung. Eine solche Kollimationsoptik kann beispielsweise aus zwei hintereinander angeordneten (Mikro-)Linsenarrays bestehen, wobei jeder Mikrolinse der Linsenarrays eine der Lichtquellen zugeordnet ist. Durch die Kollimationsoptik wird sichergestellt, dass die Beleuchtungsstrahlung kollimiert auf das Spiegelarray bzw. auf die Einzelspiegel auftrifft.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Projektor zusätzlich einen Strahlkombinierer zur Überlagerung bzw. Kombination der Beleuchtungsstrahlung der einem jeweiligen Einzelspiegel zugeordneten Lichtquellen der mindestens drei Gruppen von Lichtquellen. Durch den Strahlkombinierer wird die Beleuchtungsstrahlung von Lichtquellen, die in einer jeweiligen Gruppe einem der Einzelspiegel zugeordnet sind, räumlich kombiniert bzw. überlagert. Zur Kombination der Beleuchtungsstrahlung weist der Strahlkombinierer typischer Weise mindestens zwei Flächen auf, an denen Beleuchtungsstrahlung bei mindestens einer der verwendeten Wellenlängen transmittiert und Beleuchtungsstrahlung bei einer weiteren verwendeten Wellenlängen reflektiert wird. Die Flächen können als Strahlteiler-Platten ausgebildet werden, die als dichroitische Filter wirken, oder es können dielektrische Beschichtungen verwendet werden, die z. B. in einem würfelförmigen Strahlkombinierer angebracht sind. Für die Kombination bzw. Überlagerung der Beleuchtungsstrahlung ist es günstig, wenn diese kollimiert in den Strahlkombinierer eintritt. Gegebenenfalls kann aber auch nicht bzw. nicht vollständig kollimierte Beleuchtungsstrahlung in einem Strahlkombinierer überlagert werden. In diesem Fall ist typischer Weise eine Kollimationsoptik im Strahlengang zwischen dem Strahlkombinierer und dem Spiegelarray angeordnet, um sicherzustellen, dass die Beleuchtungsstrahlung kollimiert auf das Spiegelarray auftrifft.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, die Standzeiten eines jeweiligen Einzelspiegels beim Lenken der reflektierten Beleuchtungsstrahlung an unterschiedliche Bildpunkte des projizierten Bildes unterschiedlich lang zu wählen. Bei dieser Ausführungsform wird ein jeweiliger Bildpunkt (entsprechend einer jeweiligen Winkelstellung) angefahren und die Winkelstellung wird für eine vorgegebene Zeitdauer (Standzeit) gehalten, bevor die Beleuchtungsstrahlung zu einem typischer Weise benachbarten Bildpunkt gelenkt wird. Bei Bildpunkten, die eine vergleichsweise geringe Helligkeit aufweisen, ist (bei gleicher Strahlungsintensität) eine geringere Standzeit erforderlich als bei Bildpunkten mit größerer Helligkeit. Diese Tatsache kann ausgenutzt werden, um die zur Beleuchtung der dunkleren Bildpunkte nicht benötigte Standzeit für die helleren Bildpunkte zu verwenden, um dadurch eine Steigerung der Helligkeit und/oder des Kontrasts des projizierten Bildes zu erreichen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Spiegelarray ausgebildet, von mindestens zwei unterschiedlichen Einzelspiegeln reflektierte Beleuchtungsstrahlung an den gleichen Bildpunkt des projizierten Bildes zu lenken. In der Regel ist in diesem Fall jeweils einem Bildpunkt genau ein Einzelspiegel zur Beleuchtung zugeordnet. Weist dieser nach einer gewissen Beleuchtungsdauer die gewünschte Helligkeit auf, kann die nicht für diesen Bildpunkt nicht benötigte Zeitdauer, bis die vorgegebene Bildstandzeit erreicht ist, genutzt werden, um weitere Bildpunkte zu beleuchten und somit eine Lichtumverteilung im projizierten Bild zu ermöglichen, die eine Steigerung der Helligkeit und/oder des Kontrasts des projizierten Bildes ermöglicht.
Bei einer Ausführungsform sind die Lichtquellen ausgewählt aus der Gruppe umfassend: LEDs und Laser-Dioden. Diese Typen von Lichtquellen können typischer Weise zur Bereitstellung von Beleuchtungsstrahlung mit einer einzigen Wellenlänge (in der Regel im roten, grünen und blauen Wellenlängenbereich) verwendet werden. Die Beleuchtung mit einer Mehrzahl von LEDs bzw. Laser-Dioden ermöglicht eine hohe Farbsättigung und eine lange Lebensdauer des Projektors ohne eine starke Intensitätsabnahme der Beleuchtungsstrahlung, wie sie bei herkömmlichen Projektionslampen während des Betriebes auftritt.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Einzelspiegel des Spiegelarrays in zwei oder mehr unterschiedlichen Raumrichtungen (bzw. um zwei oder mehr Kippachsen) kontinuierlich verkippbar. Genauer gesagt sind in diesem Fall an den Einzelspiegeln in der Regel zwei zueinander senkrechte Kippachsen vorgesehen, die eine (quasi-)kontinuierliche, unabhängige Einstellung von zwei Kippwinkeln in zwei unterschiedlichen Raumrichtungen ermöglichen. Es versteht sich, dass gegebenenfalls auch Einzelspiegel verwendet werden können, die nur eine Kippachse aufweisen, um mehrere unterschiedliche Bildpunkte in einer Zeile bzw. in einer Spalte des projizierten Bildes anzufahren. Die Verwendung von zwei Kippachsen erhöht jedoch die Flexibilität bei der Umverteilung von Beleuchtungsstrahlung zwischen den Bildpunkten. Die Verkippung der Einzelspiegel kann mittels bekannter Aktuatoren erfolgen, auf die an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird. Es können auch analoge Spiegelarrays verwendet werden, bei denen die Ausrichtung der Kippachsen eines Einzelspiegels nicht fest vorgegeben ist. Ein solches analoges Spiegelarray ist beispielsweise in der DE 10 2009 034 502 A1 beschrieben, in der ein jeweiliger Einzelspiegel mit Hilfe von drei oder mehr in einer zylindrischen Hülse integrierten, in Umfangsrichtung um ein Zentrum angeordneten Aktuator-Elektroden verkippt wird, die auf einen Aktuatorstift des Einzelspiegels einwirken.
Bei einer Ausführungsform sind die Einzelspiegel relativ zum Spiegelarray in mindestens einer Raumrichtung linear verschiebbar. Zusätzlich zur Möglichkeit, die Einzelspiegel zu verkippen, kann auch eine Hubbewegung der Einzelspiegel erfolgen, wodurch eine Phasenanpassung der von unterschiedlichen Einzelspiegeln reflektierten Beleuchtungsstrahlung ermöglicht wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Projektor zusätzlich eine Projektionsoptik zur Projektion der von den Einzelspiegeln des Spiegelarrays reflektierten Beleuchtungsstrahlung auf die Projektionsfläche. Das Spiegelarray ist hierbei typischer Weise in der Pupillenebene der Projektionsoptik oder in einer zur Pupillenebene der Projektionsoptik konjugierten Ebene angeordnet, damit die Winkeländerung bei der Verkippung der Einzelspiegel in eine Ortsänderung auf der Projektionsfläche bzw. Leinwand übersetzt wird. Die Projektionsoptik kann beispielsweise ein Objektiv aufweisen und es kann eine vorgeschaltete Optik (z. B. ein Teleskop) vorgesehen sein, welche das Spiegelarray in die Pupillenebene des Objektivs abbildet.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen eines Bildes mit einer vorgegebenen Anzahl von Bildpunkten auf einer Projektionsfläche mittels eines Projektors wie oben beschrieben, das Verfahren umfassend: Zuordnen einer mittleren Soll-Helligkeit zu einem mehrere Bildpunkte umfassenden Teilbereich des zu projizierenden Bildes, sowie Erhöhen einer Beleuchtungsdauer von ersten Bildpunkten des Teilbereichs, deren Soll-Helligkeit über der mittleren Soll-Helligkeit liegt, gegenüber einer Beleuchtungsdauer von zweiten Bildpunkten des Teilbereichs, deren Soll-Helligkeit unterhalb der mittleren Soll-Helligkeit liegt. Durch die Wahl unterschiedlicher Beleuchtungsdauern kann eine Helligkeits- und/oder eine Kontraststeigerung des Bildes bei der Projektion auf die Projektionsfläche erreicht werden.
Bei einer Variante wird die unterschiedlich lange Beleuchtungsdauer durch eine unterschiedlich lange Standzeit eines dem Teilbereich zugeordneten Einzelspiegels beim Lenken der Beleuchtungsstrahlung auf die ersten und zweiten Bildpunkte während der Kipp-Bewegung erzeugt. Bei dieser Variante dient ein Einzelspiegel zur Beleuchtung aller in dem zugeordneten Teilbereich angeordneten Bildpunkte während der Bildstandzeit. Durch die Wahl unterschiedlicher Standzeiten bei der Beleuchtung unterschiedlicher Bildpunkte kann die oben beschriebene Kontrast- und/oder Helligkeitssteigerung in dem Teilbereich erreicht werden.
Bei einer Weiterbildung umfasst das Verfahren zusätzlich: Erhöhen der Strahlungsintensität der dem Einzelspiegel zugeordneten mindestens einen Lichtquelle bei der Beleuchtung der zweiten Bildpunkte derart, dass eine Abnahme der Helligkeit der zweiten Bildpunkte durch die Verringerung der Standzeit durch die Erhöhung der Strahlungsintensität kompensiert wird. Auf diese Weise kann einer zu starken Änderung des Kontrasts entgegen gewirkt werden. Um eine einheitliche Helligkeitssteigerung aller Bildpunkte des Teilbereichs zu erreichen, muss die zusätzliche Strahlungsintensität bei der Beleuchtung der zweiten Bildpunkte nicht nur die Verringerung der Standzeit kompensieren, sondern zusätzlich auch eine Helligkeitssteigerung bewirken, welche der Helligkeitssteigerung durch die Erhöhung der Standzeit der ersten Bildpunkte entspricht.
Bei einer weiteren Variante wird ein jeweiliger erster Bildpunkt bis zum Erreichen seiner Soll-Helligkeit mit Beleuchtungsstrahlung eines dem ersten Bildpunkt zugeordneten Einzelspiegels beleuchtet und die Erhöhung der Beleuchtungsdauer des ersten Bildpunkts erfolgt durch zusätzliches Beleuchten des ersten Bildpunkts mit Beleuchtungsstrahlung mindestens eines einem der zweiten Bildpunkte zugeordneten Einzelspiegels. Bei dieser Variante ist typischer Weise einem Einzelspiegel jeweils genau ein Bildpunkt zur Beleuchtung zugeordnet. Ist der beleuchtete Bildpunkt ein (zweiter) Bildpunkt mit einer geringen Helligkeit, kann die nicht zur Beleuchtung dieses Bildpunkts erforderliche Zeitdauer (bis zur Bildstandzeit) genutzt werden, um einen oder mehrere Bildpunkte zu beleuchten, die eine größere Soll-Helligkeit aufweisen. Durch diese Lichtumverteilung zwischen den Bildpunkten kann eine Steigerung der Bildhelligkeit und/oder des Bildkontrasts realisiert werden.
In einer weiteren Variante umfasst das Verfahren: Aufteilen des zu projizierenden Bildes in mehrere Teilbereiche, denen jeweils eine gleiche mittlere Soll-Helligkeit für eine der Wellenlängen einer der Gruppen von Lichtquellen zugeordnet ist, wobei das zusätzliche Beleuchten des ersten Bildpunkts für die unterschiedlichen Wellenlängen nacheinander durch die Lichtquellen der unterschiedlichen Gruppen erfolgt. Da die Aufteilung des Bildes in Teilbereiche mit jeweils gleicher mittlerer Soll-Helligkeit für die drei beteiligten Wellenlängen typischer Weise unterschiedlich ausfällt, wobei den Teilbereichen eine jeweils unterschiedliche Anzahl an Bildpunkten zugeordnet sein kann, erfolgt die zusätzliche Beleuchtung bei der Lichtumverteilung für die unterschiedlichen Wellenlängen sequentiell und zwar derart, dass die Farbe eines jeweiligen zusätzlich beleuchteten Bildpunkts sich durch die zusätzliche Beleuchtung nicht verändert.
Bei einer Weiterbildung wird eine Beleuchtungsdauer eines jeweiligen zweiten Bildpunkts mit der Beleuchtungsstrahlung eines dem zweiten Bildpunkt zugeordneten Einzelspiegels größer gewählt als zum Erreichen seiner Soll-Helligkeit erforderlich, wobei eine Zunahme der Helligkeit des zweiten Bildpunkts durch die verlängerte Beleuchtungsdauer und eine Zunahme der Helligkeit des ersten Bildpunkts durch das zusätzliche Beleuchten gleich groß sind. Auf diese Weise kann eine Helligkeitssteigerung des gesamten Bildes um einen einheitlichen Wert (ohne eine Kontraststeigerung) erfolgen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Projektors mit einem analogen Spiegelarray und einem würfelförmigen Strahlkombinierer zur Kombination von Beleuchtungsstrahlung, die von drei Gruppen von Lichtquellen erzeugt wird,
2a, b eine schematische Frontansicht des Spiegelarrays von 1 mit einer Mehrzahl von Einzelspiegeln in einer Rasteranordnung und eines von den Einzelspiegeln auf einer Leinwand erzeugten Bildes,
3 eine schematische Darstellung mit ersten und zweiten Bildpunkten eines Teilbereichs, der einem der Einzelspiegel zugeordnet ist, wobei die ersten bzw. zweiten Bildpunkte eine größere bzw. eine kleinere Helligkeit als eine mittlere Soll-Helligkeit aufweisen,
4a eine Darstellung der Helligkeit von Bildpunkten entlang einer Zeile von 3, die der Helligkeit des zu projizierenden Bildes entspricht,
4b, c eine Darstellung der Helligkeit der Bildpunkte von 4a bei einer Erhöhung der Helligkeit aller Bildpunkte bzw. bei einer Steigerung des Kontrasts,.
5 eine Darstellung eines Projektors analog 1 mit einem Strahlkombinierer in Form von zwei Strahlteiler-Platten,
6a, b eine Darstellung analog 2a, b mit einer 1:1-Zuordnung zwischen den Einzelspiegeln und den Bildpunkten,
7 eine Darstellung eines Ausschnitts des Bildes von 6b mit drei Teilbereichen, denen jeweils die gleiche mittlere Soll-Helligkeit für eine von drei Farben der Beleuchtungsstrahlung zugeordnet ist,
8 eine Darstellung der Helligkeit von Bildpunkten eines der drei Teilbereiche von 7 mit ersten und zweiten Bildpunkten, die eine größere bzw. eine kleinere Helligkeit als die mittlere Soll-Helligkeit für eine der drei Farben aufweisen, und
9 eine Darstellung der Helligkeit von Bildpunkten entlang einer Zeile des Teilbereichs von 8 nach einer Umverteilung von Beleuchtungsstrahlung zwischen zwei unterschiedlichen Bildpunkten.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt schematisch den optischen Aufbau eines Projektors 1 zur Erzeugung eines Bildes 3 auf einer ebenen Projektionsfläche 2, beispielsweise einer Leinwand oder dergleichen. Die zur Erzeugung des Bildes 3 erforderliche Beleuchtungsstrahlung 4 wird bei dem in 1 gezeigten Beispiel von einer Beleuchtungseinrichtung 9 erzeugt, die drei Rasteranordnungen 5a–c aufweist, in denen jeweils eine Gruppe R, G, B von Lichtquellen 6a–c untergebracht sind, die jeweils zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung mit derselben Wellenlänge λ_R, λ_G, λ_B ausgelegt sind. Im vorliegenden Beispiel erzeugt die erste Gruppe R von Lichtquellen 6a Beleuchtungsstrahlung 4a bei einer Wellenlänge λ_R im roten Wellenlängenbereich, die zweite Gruppe G von Lichtquellen 6b Beleuchtungsstrahlung 4b bei einer Wellenlänge λ_G im grünen Wellenlängenbereich und die dritte Gruppe B von Lichtquellen 6c erzeugt Beleuchtungsstrahlung 4c bei einer Wellenlänge λ_B im blauen Wellenlängenbereich.
Zur Erzeugung des Bildes 3 emittieren die Lichtquellen 6a–c, die beispielsweise als LEDs oder als Laser-Dioden ausgebildet sein können, gleichzeitig jeweils eine der drei Grundfarben der zugeordneten Gruppe R, G, B. Die Beleuchtungsstrahlung der drei Raster-Anordnungen 5a–5c (LED-Arrays bzw. Laserdioden-Arrays) wird über jeweils eine Kollimationsoptik 7a bis 7c gebündelt und über einen Strahlkombinierer 8 so zusammengeführt, dass das Licht der drei Farben R, G, B im Wesentlichen kollimiert auf ein Spiegelarray 10 trifft. Die sich aus der Helligkeit bzw. der Strahlungsintensität der jeweiligen Lichtquellen 6a–c ergebende Farbe wird somit bereits vor dem Spiegelarray 10 gemischt und nicht erst auf der Projektionsfläche 2.
Eine jeweilige Kollimationsoptik-Einheit 7a–c kann beispielsweise aus zwei (nicht gezeigten) hintereinander angeordneten (Mikro-)Linsenarrays bestehen, welche die Beleuchtungsstrahlung 4a–c einer Lichtquelle 6a, 6b, 6c oder ggf. von mehreren Lichtquellen 6a, 6b, 6c einer jeweiligen Gruppe R, G, B kollimieren. Der Strahlkombinierer 8 ist im vorliegenden Beispiel als geviertelter Würfel aus einem für die Beleuchtungsstrahlung 4a–c transparenten Material gebildet und weist zwei dielektrische Beschichtungen 8a, 8b an den Schnittkanten zwischen den vier Würfelteilen auf. Die erste dielektrische Beschichtung 8a ist für die rote Wellenlänge λ_R hochreflektierend und für die anderen beiden Wellenlängen λ_G, λ_B transparent. Die zweite dielektrische Beschichtung 8b ist für die blaue Wellenlänge λ_B hochreflektierend und für die anderen beiden Wellenlängen λ_R, λ_G transparent. Die Strahleintrittsflächen des Strahlkombinierer-Würfels 8 sind bevorzugt mit Antireflexschichten versehen.
Das in 2a gezeigte Spiegelarray 10 ist im vorliegenden Beispiel aus drei Sub-Spiegelarrays 10a–c zusammengesetzt, die eine Mehrzahl von Einzelspiegeln 11 in einer Rasteranordnung aufweisen, und zwar mit einer Anzahl von N = 80 Einzelspiegeln 11 pro Spalte und M = 40 Einzelspiegeln 11 pro Zeile, so dass das Spiegelarray 10 insgesamt eine Anzahl von 3 M × N = 120 × 80 Einzelspiegeln 11 aufweist. Es versteht sich, dass die Sub-Spiegelarrays 10a–c eine größere oder kleinere Anzahl von Einzelspiegeln 11 aufweisen können als dies in 2a gezeigt ist bzw. die Aufteilung in mehrere Sub-Spiegelarrays 10a–c auch vollständig unterbleiben kann, sofern eine ausreichende Anzahl von Einzelspiegeln auf einem gemeinsamen Träger verfügbar ist.
Jedem Einzelspiegel 11 des analogen Spiegelarrays 10 ist im vorliegenden Beispiel genau eine Lichtquelle 6a, 6b, 6c aus jeder der drei Gruppen R, G, B zur Beleuchtung fest zugeordnet, d. h. die Beleuchtungsstrahlung 4a–c der dem jeweiligen Einzelspiegel 11 zugeordneten Lichtquellen 6a–c dient nur der Beleuchtung dieses einen Einzelspiegels 11. Wie in 1 zu erkennen ist, ist jeder der drei Raster-Anordnungen 11a–c eine Einstelleinrichtung 12a–c zugeordnet, über die sich die Helligkeit jeder einzelnen Lichtquelle 6a–c unabhängig einstellen lässt, so dass die Gesamt-Intensität der Beleuchtungsstrahlung 4, die auf einen jeweiligen Einzelspiegel 11 auftrifft, sowie die Farbe der Beleuchtungsstrahlung 4, die auf den Einzelspiegel 11 auftrifft, für jeden Einzelspiegel 11 individuell einstellen lässt. Die Farbe der Beleuchtungsstrahlung 4 lässt sich hierbei über das Verhältnis der Intensitäten der Beleuchtungsstrahlung 4a–c einstellen, die von einer jeweiligen Lichtquelle 6a–c erzeugt wird. Die Gesamt-Intensität kann beeinflusst werden, indem die von den drei Lichtquellen 6a–c gelieferte Strahlungsintensität I_R, I_G, I_B für alle drei Wellenlängen λ_R, λ_G, λ_B um den gleichen Betrag erhöht oder verringert wird.
Es versteht sich, dass anders als oben beschrieben einem Einzelspiegel 11 auch zwei oder mehr Lichtquellen 6a–c einer jeweiligen Gruppe R, G, B zugeordnet werden können, um die auf den Einzelspiegel 11 auftreffende Strahlungsintensität zu steigern. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass die Strahlungsintensität aller Lichtquellen 6a–c individuell einstellbar ist, vielmehr kann es genügen, wenn die Strahlungsintensität der Lichtquellen 6a–c aus einer jeweiligen Gruppe R, G, B, die demselben Einzelspiegel 11 zugeordnet sind, gemeinsam eingestellt werden kann. In jedem Fall sollte die Strahlungsintensität I_R, I_G, I_B von Lichtquellen 6a–c, die unterschiedlichen Einzelspiegeln 11 zugeordnet sind, unabhängig voneinander einstellbar sein. Die Helligkeit bzw. Strahlungsintensität jeder Lichtquelle 6a–c lässt sich beispielsweise über den Strom einstellen, welcher an der entsprechenden LED oder Laser-Diode bereitgestellt wird.
Die Beleuchtungsstrahlung 4, die mit einer vorgegebenen Farbe und Helligkeit auf einen jeweiligen Einzelspiegel 11 des Spiegelarrays 10 auftrifft, wird an dem jeweiligen hochreflektierenden Einzelspiegel reflektiert und zu einer Projektionsoptik 13 umgelenkt, welche die Beleuchtungsstrahlung 4 auf die Projektionsfläche 2 lenkt und welche beispielsweise ein (nicht gezeigtes) Objektiv und eine (nicht gezeigte) vorgeschaltete Optik, z. B. eine Teleskopanordnung, aufweisen kann, um das Spiegelarray 10 in die Pupillenebene des Objektivs abzubilden.
Zur Erzeugung des Bildes 3, welches in 2b dargestellt ist, auf der Projektionsfläche 2 ist einem jeweiligen Einzelspiegel 11 ein Teilbereich 14 mit K × J = 16 × 16 Bildpunkten P zugeordnet, von denen zur Vereinfachung der Darstellung in 2b nur eine Anzahl von 6 × 6 Bildpunkten P dargestellt ist. Bei dem projizierten Bild 3 handelt es sich um ein so genanntes digitales Bild mit einer fest vorgegebenen Anzahl von Bildpunkten in einem regelmäßigen Raster, wobei die Anzahl der Bildpunkte P bzw. die Auflösung des Bildes 3 im vorliegenden Beispiel bei N·K × M·J = 1920 × 1280 liegt. Diese Auflösung liegt in der Größenordnung der Auflösung eines High-Definition-Beamers.
Um die Beleuchtungsstrahlung 4 von dem jeweiligen Einzelspiegel 11 zu den Bildpunkten P des jeweiligen Teilbereichs 14 zu lenken, der dem Einzelspiegel 11 zugeordnet ist, ist jeder der Einzelspiegel 11 mindestens um zwei zueinander senkrechte Kippachsen x, z verkippbar. Die Kippwinkel α, β der Einzelspiegel 11 des Spiegelarrays 10 sind im vorliegenden Beispiel in den beiden Raumrichtungen x, z kontinuierlich einstellbar, wobei der Winkelbereich, innerhalb dessen der jeweilige Kippwinkel α, β variiert werden kann, für die beiden Kippachsen x, z gleich oder unterschiedlich groß sein kann. Für Details zu Spiegelarrays mit Einzelspiegeln, deren Kippwinkel mit Hilfe von Aktuatoren einstellbar ist, sei auf den Artikel „High Fill-Factor Two-Axis Gimbaled Tip-Tilt-Piston Micromirror Array Actuated by Self-Aligned Vertical Electrostatic Combdrives" von II Woong Jung et al., Journ. Of Microelectromechanical Systems, Vol. 15, No. 3, Juni 2006 sowie auf den Artikel „Tip-Tilt-Piston Actuators for High Fill-Factor Micromirror Arrays", von V. Milanovic et al., Solid-State Sensor, Actuator and Microsystems Workshop, Hilton Head Island, South Carolina, 6–10. Juni 2004 sowie auf die DE 10 2009 034 502 A1 verwiesen, welche durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht werden.
Alle Einzelspiegel 11 lassen sich in ihrer Kipp-Bewegung einzeln und unabhängig voneinander mittels einer Steuerungseinrichtung 15 bzw. einer Steuerungselektronik ansteuern. Die Steuerungseinrichtung 15 oder ein Teil von ihr kann als ASIC (Application-Specific-Integrated-Circuit) beispielsweise vertikal unterhalb der Einzelspiegel 11 angebracht und mit einem schnellen lokalen Kontroll- bzw. Steuerungssystem für die Winkelstellung der Einzelspiegel 11 ausgestattet sein. Die Steuerungseinrichtung 15 steht mit den Einstelleinrichtungen 12a–c zur Einstellung der Strahlungsintensitäten der Lichtquellen 6a–c in signaltechnischer Verbindung, um die Bewegung der Einzelspiegel 11 und die Strahlungsintensität der Lichtquellen 6a–c zu koordinieren. Gegebenenfalls kann die Koordination auch von einer (nicht gezeigten) zentralen Steuerungseinrichtung vorgenommen werden.
Zusätzlich zur Verkippung der Einzelspiegel 11 um die beiden Kippachsen x, z mit Hilfe von (nicht gezeigten) Aktuatoren kann auch ein Hub der Einzelspiegel 11 in y-Richtung, d. h. parallel zur Flächennormale in der Grundstellung (α = β = 0°) erfolgen. In diesem Fall kann die in der Mitte der reflektierenden Spiegelfläche des Einzelspiegels 11 vorgesehene Verankerung in der Höhe verstellt werden, was mit Hilfe einer hier nicht näher beschriebenen Hubeinrichtung 16 möglich ist und eine Phasenanpassung der von unterschiedlichen Einzelspiegeln reflektierten Beleuchtungsstrahlung ermöglicht.
Der oben beschriebene Projektor 1 lässt sich auf unterschiedliche Weise betreiben, wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird.
Eine Möglichkeit besteht darin, den Projektor 1 im so genannten Scan-Betrieb zu verwenden. Beim Scan-Betrieb scannt jeder der Einzelspiegel 11 den ihm zugeordneten Teilbereich 14 mit den 16 × 16 Bildpunkten P auf der Projektionsfläche 2 ab. Das Scannen kann zeilenweise erfolgen, indem ein jeweiliger Einzelspiegel 11 unter kontinuierlicher Variation des Kippwinkels α um die Kippachse z verkippt wird, bis eine jeweilige Zeile J des Teilbereichs 14 abgescannt wurde. Für das Scannen können beispielsweise die Eigenschwingungen des Einzelspiegels 11 in der Z-Richtung vor und zurück genutzt werden. Mit der dazu senkrechten Spiegelkipp-Richtung (X-Richtung) bewerkstelligt man kontrolliert den Zeilenvorschub, um eine jeweilige Spalte K des zugeordneten Teilbereichs 14 auszuwählen. Es versteht sich, dass in der zweiten Kipprichtung X in diesem Fall eine diskrete Variation des zugehörigen Kippwinkels β durchgeführt wird, wobei einem jeweiligen (diskreten) Kippwinkel β eine Zeile K in dem Teilbereich 14 zugeordnet ist.
Während des Scannens liefern die dem Einzelspiegel zugeordneten Lichtquellen 6a–c Beleuchtungsstrahlung 4a–c mit der richtigen Helligkeit bei der jeweiligen Wellenlänge λ_R, λ_G, λ_B, woraus sich durch Überlagerung die gewünschte Farbe für die jeweiligen Bildpunkte P ergibt. Die Übergänge zwischen den Bildpunkten P sind bei kontinuierlicher Beleuchtung durch die Lichtquellen 6a–c fließend. Alternativ kann die Beleuchtungsstrahlung 4a–c von den Lichtquellen 6a–c auch gepulst erzeugt werden. Hierbei wird für alle Bildpunkte P, die dunkler sind als weiß, d. h. bei denen die Helligkeit bzw. Strahlungsintensität I_R, I_G, I_B der Beleuchtungsstrahlung 4a–c nicht der von der jeweiligen Lichtquelle 6a–c maximal erzeugbaren Strahlungsintensität I_R,max, I_G,max, I_B,max entspricht, der der Lichtquelle 6a–c zugeführte Strom beziehungsweise die Leistung gegenüber der maximal möglichen Leistung reduziert, wodurch sich eine Energieeinsparung ergibt.
Insgesamt darf zur Beleuchtung eines einem jeweiligen Einzelspiegel 11 zugeordneten Teilbereichs 14 mit 16 × 16 Bildpunkten P nicht mehr oder weniger Zeit aufgewendet werden als die Bildstandzeit (zum Beispiel 16 ms). Die Bildstandzeit entspricht dem (minimalen) Zeitraum, während dessen auf der Projektionsfläche 2 dieselbe digitale Information angezeigt wird. Die Bildstandzeit muss so kurz gewählt sein, dass der Betrachter die serielle Beleuchtung der Bildpunkte P infolge der Trägheit des Auges nicht wahrnimmt. Längere Bildstandzeiten kommen durch Wiederholung der oben beschriebenen Vorgänge zustande, wobei beim Scannen alle Bildpunkte P gleich lang beleuchtet werden, d. h. im vorliegenden Beispiel entfällt auf jeden Bildpunkt P 1/256 der Bildstandzeit.
Das Scan-Konzept bietet eine Energieeinsparmöglichkeit, nicht jedoch die Möglichkeit der Helligkeits- oder Kontraststeigerung. Wahlweise ist hingegen eine Helligkeits- und/oder Kontraststeigerung oder eine Energieeinsparung beim so genannten Kombinationskonzept möglich, welches nachfolgend beschrieben wird.
Auch beim Kombinationskonzept werden die Bildpunkte P im zugeordneten Teilbereich 14 zeilenweise angefahren und beleuchtet. Allerdings wird beim Anfahren der einzelnen Bildpunkte P in einer jeweiligen Zeile J der Kippwinkel α nicht kontinuierlich variiert, sondern es werden diskrete Kippwinkel α eingestellt, an denen jeweils der Einzelspiegel 11 für eine gewisse Zeitdauer (Standzeit) festgestellt bzw. zugestellt wird. Die Spiegel-Bewegung zwischen zwei benachbarten Bildpunkten P kann beispielsweise schnell mit der Resonanzfrequenz des Einzelspiegels 11 stattfinden, gefolgt von einer Standzeit des Spiegels, während derer die dem Einzelspiegel 11 zugeordneten Lichtquellen 6a–c Beleuchtungsstrahlung 4a–c mit der richtigen Helligkeit und Farbe emittieren, die dem jeweiligen Bildpunkt P für die Standzeit des Bildes 3 zugeordnet ist. Wurde eine Reihe j von Bildpunkten angefahren, wird wie beim oben beschriebenen Scan-Konzept die nächste Pixel-Reihe j + 1 in entgegengesetzter Richtung abgefahren, wozu zunächst der Kippwinkel β entlang der zweiten Kippachse X um einen geeigneten (diskreten) Wert verändert wird.
Beim Kombinations-Konzept, bei dem für den Einzelspiegel 11 eine Standzeit an einem jeweiligen Bildpunkt P vorgesehen ist, kann der Projektor 1 mit drei Betriebsoptionen betrieben werden, die entweder vorher festgelegt oder durch den Benutzer ausgewählt werden können, wozu diesem eine nicht näher dargestellte Einstelleinrichtung (z. B. in der Art einer Fernsteuerung oder dergleichen) zur Verfügung gestellt werden kann.
Wie in 2b dargestellt ist, wird das zu projizierende digitale Bild in Teilbereiche 14 mit jeweils J × K Bildpunkten P aufgeteilt, denen jeweils ein Einzelspiel 11 zugeordnet ist. Jeder Teilbereich 14 hat im digitalen, zu projizierenden Bild eine mittlere Soll-Helligkeit H_M,Soll, die sich aus dem digitalen Bild berechnen lässt, indem über die Soll-Helligkeit aller Bildpunkte P des jeweiligen Teilbereichs 14 gemittelt wird. Bei der Soll-Helligkeit H_M,Soll eines Bildpunkts P handelt es sich um eine Gesamt-Helligkeit, welche der Summe der Helligkeiten der drei einem jeweiligen zu projizierenden Bildpunkt P im digitalen Bild zugeordneten Helligkeitswerte bei den drei Wellenlängen λ_R, λ_G, λ_B entspricht.
Wie in 3 für ein Detail des Teilbereichs 14 gezeigt ist, ist bei ersten Bildpunkten P1 die Soll-Helligkeit H_P1,Soll größer als die mittlere Soll-Helligkeit H_M,Soll während für zweite Bildpunkte P2 die Soll-Helligkeit H_P2,Soll kleiner als die mittlere Soll-Helligkeit H_M,Soll ist. Es versteht sich, dass die Verteilung der ersten und zweiten Bildpunkte P1, P2 sowie die mittlere Soll-Helligkeit H_M,Soll durch das jeweilige zu projizierende (digitale) Bild vorgegeben ist.
Während die Soll-Helligkeit die Helligkeit eines jeweiligen zu projizierenden Bildpunktes P beschreibt, bezeichnet die Ist-Helligkeit die tatsächliche Helligkeit des jeweiligen Bildpunktes P auf der Projektionsfläche 2. Die Ist-Helligkeit kann von der Soll-Helligkeit ggf. abweichen, z. B. wenn eine Darstellung des gesamten Bildes mit erhöhter Helligkeit gewünscht wird. Die RGB-Ist-Helligkeit eines jeweiligen Bildpunkts P kann durch die Beleuchtungsdauer (Standzeit) des Einzelspiegels 11 bei der Beleuchtung eingestellt werden, wobei eine höhere Standzeit zu einer höheren Ist-Helligkeit führt. Die Farbe des Bildpunkts P hängt hierbei nicht von der gewählten Beleuchtungsdauer ab, weil die Verhältnisse der Helligkeiten der Einzelfarben bzw. die Strahlungsintensitäten I_R, I_G, I_B der Lichtquellen 6a–c eines jeweiligen Bildpunkts P nicht verändert werden.
Die drei Betriebsoptionen beim Kombinations-Konzept werden nachfolgend dargestellt:
(a) Energiesparoption
Bei der Energiesparoption entspricht die mittlere Ist-Helligkeit H_M,Ist des Teilbereichs 14 der mittleren Soll-Helligkeit H_M,Soll und die Standzeiten bzw. die Beleuchtungsdauer der jeweiligen Bildpunkte P ist gleich groß. Bei dieser Option wird für alle Bildpunkte P, die dunkler sind als weiß der Strom und damit die Leistung der Lichtquellen 6a–c reduziert, woraus sich eine Energieeinsparung ergibt, wie sie auch bei dem weiter oben beschriebenen Scan-Konzept auftritt.
(b) Helligkeitssteigerung
Wie weiter oben dargestellt wurde, kann die mittlere Ist-Helligkeit H_M,ist von der mittleren Soll-Helligkeit H_M,Soll abweichen, beispielsweise weil der Bediener eine Vergrößerung der Helligkeit des projizierten Bildes 3 auf der Projektionsfläche 2 wünscht. 4a zeigt beispielhaft die Helligkeit der Bildpunkte P einer Reihe j des in 3 gezeigten Details des Teilbereichs 14, der einem jeweiligen Einzelspiegel zugeordnet ist, sowie die zugehörige mittlere Soll-Helligkeit H_M,Soll.
Zur Erhöhung der mittleren Soll-Helligkeit H_M,Soll auf eine gewünschte Ist-Helligkeit H_M,Ist des Teilbereichs 14 ist es erforderlich, die Helligkeit aller ersten und zweiten Bildpunkte P1, P2 um den gleichen Betrag ΔH_M anzuheben, vgl. 4b. Wie weiter oben dargestellt wurde, kann durch die Erhöhung der Beleuchtungsdauer die Gesamt- bzw. RGB-Helligkeit der einzelnen Bildpunkte P1, P2 vergrößert werden. Allerdings ist eine solche Erhöhung aufgrund der vorgegebenen Bildstandzeit (von z. B. 16 ms), die für die Darstellung eines digitalen Bildes zur Verfügung steht, in der Regel nicht für alle Bildpunkte P1, P2 möglich, da sich anderenfalls die Bildstandzeit im gleichen Maße wie die Beleuchtungsdauer der einzelnen Bildpunkte P1, P2 erhöhen würde.
Um die Helligkeitssteigerung ΔH_M bei unveränderter Gesamtbeleuchtungsdauer des Teilbereichs 14 zu ermöglichen, werden nur die ersten Bildpunkte P1, deren Soll-Helligkeit H_P1,Soll größer ist als die mittlere Soll-Helligkeit H_M,Soll, länger beleuchtet als zum Erreichen ihrer jeweiligen Soll-Helligkeit H_P1,Soll erforderlich ist, und zwar um eine Zeitdauer Δt, die so lang gewählt ist, dass genau die gewünschte Helligkeitssteigerung ΔH_M erreicht wird. Um die Gesamtbeleuchtungsdauer nicht zu erhöhen, werden die zweiten Bildpunkte P2, deren Soll-Helligkeit H_P2,Soll unter der mittleren Soll-Helligkeit H_M,Soll liegt, entsprechend kürzer beleuchtet, wobei bei gleicher Anzahl von ersten und zweiten Bildpunkten P1, P2 die Verringerung der Zeitdauer für jeden der zweiten Bildpunkte P2 z. B. bei –Δt liegen kann. Der Helligkeitsverlust durch die Verringerung der Beleuchtungsdauer –Δt wird durch eine geeignete Erhöhung +ΔI der Beleuchtungsintensität I eines jeweiligen zweiten Bildpunkts P2 kompensiert und zusätzlich wird durch die Erhöhung +ΔI eine Helligkeits-Steigerung ΔH_M erreicht, so dass sich insgesamt eine für alle Bildpunkte P1, P2 einheitliche Helligkeitssteigerung ergibt.
Es versteht sich, dass hierbei die Verringerung der Beleuchtungsdauer –Δt nicht für alle zweiten Bildpunkte P2 gleich groß gewählt werden muss, sondern dass die Verringerung der Beleuchtungsdauer für unterschiedliche zweite Bildpunkte P2 unterschiedlich groß gewählt werden kann, wenn durch eine entsprechende Erhöhung der Beleuchtungsintensität I sichergestellt werden kann, dass eine einheitliche Erhöhung der Helligkeit ΔH_M erreicht wird. Es ist zur Erhöhung der Helligkeit auch möglich, gleiche Beleuchtungsintensitäten für alle Bildpunkte P1, P2 zu verwenden mit einem Mittelwert H_M,Ist = H_M,Soll + ΔH_M und bei unveränderten Helligkeitsverhältnissen der Bildpunkte untereinander die Beleuchtungsdauern der Bildpunkte P1 unterschiedlich stark zu verlängern beziehungsweise die Beleuchtungsdauern der Bildpunkte P2 unterschiedlich stark zu verkürzen, wobei die Summe der Beleuchtungsdauern eine unveränderte Bildstandzeit (z. B. 16 ms) ergibt.
Auf die oben beschriebene Weise werden (fast) alle Bildpunkte P1, P2 eines jeweiligen Teilbereichs 14 heller projiziert als dies ihrer jeweiligen Soll-Helligkeit entspricht. Einzelne weiße Bildpunkte P1 können auf diese Weise sogar heller als das nominelle Weiß (Soll-Helligkeit mit maximaler Beleuchtungsintensität aller drei Lichtquellen 6a–c) projiziert werden. Lediglich Teilbereiche 14, die aus vollständig weißen Bildpunkten P1 bestehen, können in ihrer Helligkeit nicht gesteigert werden, weil die Helligkeit aller zugehörigen Lichtquellen 6a–c bereits maximal ist. Teilbereiche 14, deren mittlere Soll-Helligkeit H_M,Soll nahe an Weiß (H_M,Max) ist, haben somit nur ein begrenztes Helligkeitssteigerungs-Potential.
(c) Kontraststeigerung (ggf. mit Helligkeitssteigerung)
Die Betriebsvariante (c) entspricht für die ersten Bildpunkte P1 der Betriebsvariante (b), d. h. die Helligkeit der ersten Bildpunkte P1 wird durch die Erhöhung der Beleuchtungsdauer Δt gesteigert. Allerdings wird der Verlust der Helligkeit, welcher durch die verringerte Beleuchtungsdauer –Δt der zweiten Bildpunkte P2 erzeugt wird, nicht durch eine Erhöhung der Strahlungsintensität kompensiert, so dass sich die Helligkeitsverhältnisse zwischen den ersten und zweiten Bildpunkten P1, P2 des Teilbereichs 14 verändern und damit der Kontrast gesteigert wird. Gegenüber dem Soll-Mittelwert H_M,soll sind zweite Bildpunkte P2 dunkler und erste Bildpunkte P1 heller als die jeweiligen Bildpunkte P1, P2 bei Option (b). Es ist auch möglich, gleiche Beleuchtungsintensitäten für alle Bildpunkte P1, P2 zu verwenden mit einem Mittelwert H_M,Ist = H_M,Soll und die Kontraststeigerung durch unterschiedlich stark verlängerte Beleuchtungsdauern der Bildpunkte P1 beziehungsweise unterschiedlich stark verkürzte Beleuchtungsdauern der Bildpunkte P2 bei unveränderter Gesamtbildstandzeit (z. B. 16 ms) zu erreichen.
Es versteht sich, dass die Option (c) auch mit Option (b), d. h. der Helligkeitssteigerung, kombiniert werden kann. In diesem Fall wird der Mittelwert der Helligkeit auf H_M,Ist = H_M,Soll + ΔH_M angehoben. Gleichzeitig erfolgt eine Kontrasterhöhung, indem die Helligkeitsverhältnisse der Bildpunkte untereinander entsprechend geändert werden. Es kann beispielsweise zwar der Verlust der Helligkeit der zweiten Bildpunkte P2, der durch die Verringerung der Beleuchtungsdauer erzeugt wird, durch eine Erhöhung der Beleuchtungsintensität +ΔI gesteigert werden, ohne dass die zusätzliche Beleuchtungsintensität eine Erhöhung der Helligkeit der zweiten Bildpunkte P2 um den Betrag ΔH_M bewirkt. Alternativ kann ggf. die Erhöhung der Gesamt-Beleuchtungsintensität +ΔI zwar so gewählt werden, dass diese eine Erhöhung um den Betrag ΔH_M bewirkt, aber der Verlust der Helligkeit durch die kürzere Beleuchtungsdauer –Δt nicht ausgeglichen wird.
Bei Verwendung gleicher Beleuchtungsintensitäten für alle Bildpunkte P1, P2 können die Beleuchtungsdauern der Bildpunkte P1 unterschiedlich stark verlängert und die Beleuchtungsdauern der Bildpunkte P2 unterschiedlich stark verkürzt werden, so dass sowohl der Helligkeitsmittelwert um ΔH_M angehoben wird als auch die Helligkeitsverhältnisse der Bildpunkte P1 und P2 und damit auch der Kontrast zunehmen. In allen Fällen wird die Helligkeit H der ersten Bildpunkte P1 stärker angehoben als die Helligkeit H der zweiten Bildpunkte P2, wodurch sich eine Steigerung des Kontrasts ergibt.
Bei allen zu projizierenden Bildern, bei denen die Gesamthelligkeit einer Lichtquelle 6a–c nicht ausgenutzt wird, funktioniert das oben beschriebene Kombinationskonzept gut. Für Bilder im Bereich mittlerer Soll-Helligkeit, welche in der Regel am häufigsten vorkommen, bietet das Kombinationskonzept daher erheblichen Nutzen. Wie oben dargestellt wurde, kann optional eine Auswahlmöglichkeit der Betriebsoptionen für den Bediener vorgesehen sein, die je nach Art der Bilder und der Projektionsanwendung getroffen wird. Auch ein Wechsel der oben beschriebenen Betriebsoptionen (a)–(c) während einer Vorführung, bei der mehrere Bilder projiziert werden, ist möglich.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Projektors 1 wird nachfolgend anhand von 5 beschrieben. Der in 5 dargestellte Projektor 1 unterscheidet sich von dem Projektor 1 von 1 zunächst dadurch, dass an Stelle eines würfelförmigen Strahlkombinierers 8 zwei Strahlteiler-Platten 8a, 8b verwendet werden, die als dichroitische Filter wirken und deren Funktionsweise den dielektrischen Beschichtungen 8a, 8b des würfelförmigen Strahlkombinierers 8 von 1 entspricht.
Weiterhin unterscheidet sich der Projektor 1 von 5 von dem in 1 dargestellten Projektor 1 durch die Bauart des Spiegelarrays 10, welches in 6a dargestellt ist: Bei dem Spiegelarray 10 entspricht die Zahl der Einzelspiegel 11 in der Rasteranordnung mit M Spalten und N Zeilen der Anzahl der zu projizierenden Bildpunkte P, d. h. bei einer Auflösung bzw. einer Anzahl M × N von 1920 × 1200 Bildpunkten P weist auch das Spiegelarray 10 eine Anzahl von M × N = 1920 × 1200 Einzelspiegeln 11 auf. Die Möglichkeiten der Manipulation der Einzelspiegel 11 hinsichtlich Verkippung bzw. Verschiebung entsprechen den in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Möglichkeiten. Bei dem Projektor 1 von 5 ist somit jedem Bildpunkt P (vgl. 6b) genau ein Einzelspiegel 11 des Spiegelarrays 10 zugeordnet, dessen Anordnung in dem Spiegelarray 10 der Anordnung des Bildpunkts P in der jeweiligen Zeile und Spalte des Bildes 3 entspricht. Wie bei dem Projektor 1 von 1 sind jedem Einzelspiegel 11 drei Lichtquellen 6a–c aus jeweils einer Gruppe R, G, B zur Beleuchtung zugeordnet, so dass die Helligkeit jedes Bildpunkts P und dessen Farbe unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Mit Hilfe des in 5 dargestellten Projektors 1 lässt sich ein so genanntes Lichtumverteilungskonzept verwirklichen, mit dem sich eine Helligkeits- und/oder Kontraststeigerung des Bildes 3 erreichen lässt, wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird.
Zunächst wird ein digitales Bild, welches für die Dauer (mindestens) einer Bildstandzeit projiziert werden soll, für jede der drei Wellenlängen λ_R, λ_G, λ_B, die von einer der Gruppen R, G, B von Lichtquellen 6a–c erzeugt wird, in eine Mehrzahl von Teilbereichen T_R, T_G, T_B aufgeteilt, die jeweils eine gleiche mittlere Soll-Helligkeit H_M,Soll,R, H_M,Soll,G, H_M,Soll,B haben, vgl. 7. Wie in 7 zu erkennen ist, kann die Anzahl der Bildpunkte P für jeden Teilbereich T_R, T_G, T_B unterschiedlich sein. Auch ist die Aufteilung des Bildes 3 für jede der drei Gruppen R, G, B in der Regel verschieden, denn die Aufteilung in die Teilbereiche T_R, T_G, T_B wird spezifisch für die unterschiedlichen digitalen Bilder gemäß deren RGB-Helligkeitsverteilung vorgenommen. Bilder mit großen Farbflächen erfordern größere Teilbereiche als Bilder mit vielen Details, für die kleine Teilbereiche mit wenigen Bildpunkten hinreichend sind.
8 zeigt beispielhaft die Bildpunkte P in dem Teilbereich T_R, der in 7 dargestellt ist und welcher der ersten Gruppe R von Lichtquellen 6a zugeordnet ist. Der Teilbereich T_R weist erste Bildpunkte P1 auf, deren Soll-Helligkeit H_P1,Soll größer als eine mittlere Soll-Helligkeit H_M,Soll,R für die erste Wellenlänge λ_R ist, sowie zweite Bildpunkte P2, deren Soll-Helligkeit H_P2,Soll kleiner als die Soll-Helligkeit H_M,Soll,R für die erste Wellenlänge λ_R ist.
Um die gewünschte Kontrast- und/oder Helligkeitssteigerung zu bewirken, werden die ersten und zweiten Bildpunkte P1, P2 zunächst gleichzeitig mit voller Leistung bzw. Beleuchtungsintensität I_R, I_G, I_B mit der Beleuchtungsstrahlung 4a–c der jeweiligen Gruppen R, G, B beleuchtet, wobei die Beleuchtungsdauer, mit welcher der Bildpunkt P von den Lichtquellen 6a–c unterschiedlicher Gruppen R, G, B beleuchtet wird, von der gewünschten Farbe des Bildpunkts P abhängig ist.
Zur Erhöhung der Helligkeit bzw. des Kontrasts wird eine Umverteilung von Beleuchtungsstrahlung der zweiten Bildpunkte P2 zu den ersten Bildpunkten P1 vorgenommen, und zwar derart, dass die zweiten Bildpunkte P2 während des Anteils der Bildstandzeit, der nicht zur Beleuchtung des zweiten Bildpunkts P2 mit der jeweiligen Wellenlänge λ_R, λ_G, λ_B benötigt wird, zur Beleuchtung von ersten Bildpunkten P1 des Teilbereichs T_G genutzt wird, indem der einem jeweiligen zweiten Bildpunkt P2 zugeordnete Einzelspiegel 11 so verkippt wird, dass dieser die Beleuchtungsstrahlung 4 zum gewünschten ersten Bildpunkt P1 umlenkt, d. h. der jeweilige erste Bildpunkt P1 wird von mehreren der Einzelspiegel 11 des Spiegelarrays 10 beleuchtet. Die Umverteilung von Beleuchtungsstrahlung von den zweiten Bildpunkten P2 zu den ersten Bildpunkten P1 erfolgt hierbei in der Regel für die drei Wellenlängen λ_R, λ_G, λ_B nacheinander und auf eine solche Weise, dass die Farben der zusätzlich beleuchteten ersten Bildpunkte P1 unverändert bleiben, d. h. die Steigerung der Helligkeit ΔH_R (vgl. 9) durch die zusätzliche Beleuchtung mit Beleuchtungsstrahlung 4a der ersten Wellenlänge λ_R entspricht der jeweiligen Steigerung, der Helligkeit ΔH_G, ΔH_B der beiden weiteren Wellenlängen λ_G, λ_B. Es versteht sich, dass die Umverteilung der Beleuchtungsstrahlung zwischen den ersten und zweiten Bildpunkten P1, P2 durch die serielle Beleuchtung so schnell abläuft, dass ein Betrachter diese infolge der Trägheit des Auges nicht wahrnimmt.
Eine Helligkeitssteigerung des gesamten Bildes 3 ohne Farbänderung und mit oder ohne Kontraststeigerung kann durch mittlere Ist-Helligkeitswerte aller Teilbereiche T_R, T_G, T_B aller drei Wellenlängen λ_R, λ_G, λ_B erreicht werden, die gegenüber den Soll-Mittelwerten H_M,Soll,R, H_M,Soll,G, H_M,Soll,B um den gleichen Betrag angehoben sind. Für eine Helligkeitssteigerung ohne Kontraststeigerung ist die Helligkeit aller drei Wellenlängen λ_R, λ_G, λ_B jedes einzelnen Bildpunkts P um den gleichen Betrag angehoben. Kommt eine Kontraststeigerung hinzu, wird wie weiter oben im Zusammenhang mit dem Kombinationskonzept die Helligkeit der zweiten Bildpunkte P2 weniger stark angehoben als die Helligkeit der ersten Bildpunkte P1.
Zusammenfassend kann auf die oben beschriebene Weise ein Projektor 1 bereitgestellt werden, bei dem durch die Verwendung von Lichtquellen, die genau einem Einzelspiegel eines (analogen) Spiegelarrays zugeordnet sind, eine Energieeinsparung bzw. eine Helligkeits- und/oder Kontraststeigerung des projizierten Bildes ermöglicht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6523961 B2 [0003]
US 6966658 B2 [0003]
US 7261422 B2 [0003]
US 6212013 B1 [0004]
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US 2010165297 A1 [0006]
DE 102009034502 A1 [0019, 0049]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Artikel „High Fill-Factor Two-Axis Gimbaled Tip-Tilt-Piston Micromirror Array Actuated by Self-Aligned Vertical Electrostatic Combdrives” von II Woong Jung et al., Journ. Of Microelectromechanical Systems, Vol. 15, No. 3, Juni 2006 [0049]
Artikel „Tip-Tilt-Piston Actuators for High Fill-Factor Micromirror Arrays”, von V. Milanovic et al., Solid-State Sensor, Actuator and Microsystems Workshop, Hilton Head Island, South Carolina, 6–10. Juni 2004 [0049]

Claims

Projektor (1) zur Erzeugung eines Bildes (3) mit einer vorgegebenen Anzahl von Bildpunkten (P) auf einer Projektionsfläche (2), umfassend: ein Spiegelarray (10) mit einer Mehrzahl von Einzelspiegeln (11), die in mindestens einer Raumrichtung (x, z) kontinuierlich verkippbar sind, eine Beleuchtungseinrichtung (9) zur Beleuchtung des Spiegelarrays (10), die eine Mehrzahl von Lichtquellen (6a–c) aufweist, wobei jedem Einzelspiegel (11) des Spiegelarrays (10) mindestens eine der Lichtquellen (6a–c) zur Beleuchtung mit Beleuchtungsstrahlung (4a–c) zugeordnet ist, wobei für Lichtquellen (6a–c), die unterschiedlichen Einzelspiegeln (11) zugeordnet sind, die Strahlungsintensität (I_R, I_G, I_B) der Beleuchtungsstrahlung (4a–c) unabhängig voneinander einstellbar ist, sowie eine Steuerungseinrichtung (15) zur Steuerung einer Kipp-Bewegung der Einzelspiegel (11), um von einem jeweiligen Einzelspiegel (11) reflektierte Beleuchtungsstrahlung (4) an unterschiedliche Bildpunkte (P) des projizierten Bildes (3) zu lenken.
Projektor nach Anspruch 1, bei dem die Beleuchtungseinrichtung (9) mindestens drei Gruppen (R, G, B) von Lichtquellen (6a–c) umfasst, die jeweils zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung (4a–c) mit unterschiedlicher Wellenlänge (λ_R, λ_G, λ_B) ausgebildet sind, wobei jedem Einzelspiegel (11) mindestens eine Lichtquelle (6a–c) aus jeder Gruppe (R, G, B) zugeordnet ist.
Projektor nach Anspruch 2, bei dem die Lichtquellen (6a–c) einer jeweiligen Gruppe (R, G, B) in einer gemeinsamen Raster-Anordnung (5a–c) angeordnet sind.
Projektor nach Anspruch 3, weiter umfassend: eine einer jeweiligen Raster-Anordnung (5a–c) zugeordnete Kollimationsoptik (7a–c) zur Kollimation der von den in der Raster-Anordnung (5a–c) angeordneten Lichtquellen (6a–c) erzeugten Beleuchtungsstrahlung (4a–c).
Projektor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiter umfassend: einen Strahlkombinierer (8) zur Kombination der Beleuchtungsstrahlung (4a–c) der einem jeweiligen Einzelspiegel (11) zugeordneten Lichtquellen (6a–c) der mindestens drei Gruppen (R, G, B) von Lichtquellen (6a–c).
Projektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuerungseinrichtung (15) ausgebildet ist, die Standzeiten eines jeweiligen Einzelspiegels (11) beim Lenken der reflektierten Beleuchtungsstrahlung (4) zu unterschiedlichen Bildpunkten (P) des projizierten Bildes (3) unterschiedlich lang zu wählen.
Projektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Spiegelarray (10) ausgebildet ist, von mindestens zwei unterschiedlichen Einzelspiegeln (11) reflektierte Beleuchtungsstrahlung (4) an den gleichen Bildpunkt (P) des projizierten Bildes (3) zu lenken.
Projektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtquellen (6a–c) ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: LEDs und Laser-Dioden.
Projektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einzelspiegel (11) des Spiegelarrays (10) in zwei oder mehr unterschiedlichen Raumrichtungen (x, z) kontinuierlich verkippbar sind.
Projektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einzelspiegel (11) relativ zum Spiegelarray (10) in mindestens einer Raumrichtung (y) linear verschiebbar sind.
Projektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Projektionsoptik (13) zur Projektion der von den Einzelspiegeln (11) des Spiegelarrays (10) reflektierten Beleuchtungsstrahlung (4) auf die Projektionsfläche (2).
Verfahren zum Erzeugen eines Bildes (3) mit einer vorgegebenen Anzahl von Bildpunkten (P) auf einer Projektionsfläche (2) mittels eines Projektors (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Verfahren umfassend: Zuordnen einer mittleren Soll-Helligkeit (H_M,Soll; H_M,Soll,R, H_M,Soll,G, H_M,Soll,B) zu einem mehrere Bildpunkte (P) umfassenden Teilbereich (14, T_R, T_G, T_B) des zu projizierenden Bildes (3), sowie Erhöhen einer Beleuchtungsdauer von ersten Bildpunkten (P1) des Teilbereichs (14, T_R, T_G, T_B), deren Soll-Helligkeit (H_P1,Soll, H_P1,Soll,R) über der mittleren Soll-Helligkeit (H_M,Soll; H_M,Soll,R) liegt, gegenüber einer Beleuchtungsdauer von zweiten Bildpunkten (P2) des Teilbereichs (14, T_R, T_G, T_B), deren Soll-Helligkeit (H_P2,Soll, H_P2,Soll,R) unterhalb der mittleren Soll-Helligkeit (H_M,Soll, H_M,Soll,R) liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die unterschiedliche Beleuchtungsdauer durch eine unterschiedlich lange Standzeit eines dem Teilbereich (14) zugeordneten Einzelspiegels (11) beim Lenken der Beleuchtungsstrahlung (4) auf die ersten und zweiten Bildpunkte (P1, P2) bei der Kipp-Bewegung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, weiter umfassend: Erhöhen der Strahlungsintensität (ΔI) der dem Einzelspiegel (11) zugeordneten mindestens einen Lichtquelle (6a–c) bei der Beleuchtung der zweiten Bildpunkte (P2) derart, dass eine Abnahme der Helligkeit (ΔH_M) der zweiten Bildpunkte (P1) durch die Verringerung der Standzeit durch die Erhöhung der Strahlungsintensität (ΔI) kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem ein jeweiliger erster Bildpunkt (P1) bis zum Erreichen seiner Soll-Helligkeit (H_P1,Soll) mit Beleuchtungsstrahlung (4) eines dem ersten Bildpunkt (P1) zugeordneten Einzelspiegels (11) beleuchtet wird und die Erhöhung der Beleuchtungsdauer des ersten Bildpunkts (P1) durch zusätzliches Beleuchten des ersten Bildpunkts (P1) mit Beleuchtungsstrahlung (4) mindestens eines einem der zweiten Bildpunkte (P2) zugeordneten Einzelspiegels (11) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, weiter umfassend: Aufteilen des zu projizierenden Bildes (3) in mehrere Teilbereiche (T_R, T_G, T_B), denen jeweils eine gleiche mittlere Soll-Helligkeit (H_M,Soll,R, H_M,Soll,G, H_M,Soll,B) für eine der Wellenlängen (λ_R, λ_G, λ_B) einer der Gruppen (R, G, B) von Lichtquellen (6a–c) zugeordnet ist, wobei das zusätzliche Beleuchten des ersten Bildpunkts (P1) für die unterschiedlichen Wellenlängen (λ_R, λ_G, λ_B) nacheinander durch die Lichtquellen (6a–c) der unterschiedlichen Gruppen (R, G, B) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem eine Beleuchtungsdauer eines jeweiligen zweiten Bildpunkts (P2) mit der Beleuchtungsstrahlung (4) eines dem zweiten Bildpunkt (P2) zugeordneten Einzelspiegels (11) größer gewählt wird als zum Erreichen seiner Soll-Helligkeit (H_P1,Soll) erforderlich, wobei eine Zunahme der Helligkeit (ΔH) des zweiten Bildpunkts (P2) durch die verlängerte Beleuchtungsdauer und eine Zunahme der Helligkeit (H) des ersten Bildpunkts (P1) durch das zusätzliche Beleuchten gleich groß sind.