DE102017115092A1 - Projektor zum Projizieren eines mehrfarbigen Bildes - Google Patents

Abstract

Es wird ein Projektor zum Projizieren eines mehrfarbigen Bildes, mitmehreren Farbkanälen, um Farbteilbilder des zu projizierenden mehrfarbigen Bildes zu erzeugen, bereitgestellt,wobei jeder Farbkanal- einen ersten Modulator (3), der mehrere erste Pixel aufweist, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind, um Licht einer Lichtquelle (2), mit dem der erste Modulator (3) beaufschlagbar ist, zu modulieren,- eine Abbildungsoptik (4) und- einen zweiten Modulator (5), der mehrere zweite Pixel aufweist, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind, und der mit dem vom ersten Modulator (3) modulierten Licht mittels der Abbildungsoptik (4) beaufschlagbar ist und dieses mittels der zweiten Pixel moduliert, um ein Farbteilbild zu erzeugen, umfasst,wobei der Projektor (1) fernereine Steuereinheit (7), die jeden Farbkanal anhand von zugeführten Bilddaten so ansteuert, dass eines der Farbteilbilder des zu projizierenden mehrfarbigen Bildes erzeugt wird, undeine Projektionsoptik (6), die die erzeugten Farbteilbilder so auf eine Projektionsfläche (10) abbildet, dass die Farbteilbilder als das zu projizierende mehrfarbige Bild wahrnehmbar sind, aufweist,wobei jeder Farbkanal für die Erzeugung eines Farbteilbildes einer vorbestimmten Grundfarbe ausgebildet ist,wobei der Farbort der vorbestimmten Grundfarbe mit der zur erzeugenden Helligkeit variiert,wobei die Steuereinheit (7) jeden Farbkanal so ansteuert, dass für mindestens einen Bildpunkt im mehrfarbigen Bild, der gemäß den Bilddaten einen vorbestimmten Zielfarbort und eine vorbestimmte Zielhelligkeit aufweisen soll, die durch den Farbkanal oder die Farbkanäle bedingte Farbortverschiebung des vorbestimmten Zielfarborts unter Beibehaltung der Zielhelligkeit kompensiert wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Projektor zum Projizieren eines mehrfarbigen Bildes.
• Solche Projektoren können beispielsweise für Simulatoren (z.B. Flugsimulatoren oder sonstige Simulatoren für beispielsweise PKW, LKW, Motorrad, etc.), für Kino- oder Filmprojektionen, für Kuppelprojektionen (z.B. Planetarien) oder für sonstige Projektionen eingesetzt werden. Um einen guten Kontrast mit solchen Projektoren zu erzielen ist es bekannt, das Licht mit zwei hintereinander geschalteten Lichtmodulatoren zu modulieren und dann zu projizieren.
• Jedoch wurde festgestellt, dass eine farbrichtige Bilddarstellung der Farbe bei geringen Bildhelligkeiten schwierig ist.
• Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen Projektor zum Projizieren eines mehrfarbigen Bildes bereitzustellen, mit dem eine möglichst farbrichtige Bildwiedergabe erreicht werden kann.
• Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Der erfindungsgemäße Projektor zum Projizieren eines mehrfarbigen Bildes kann mehrere Farbkanäle aufweisen, um die Farbteilbilder des zu projizierenden mehrfarbigen Bildes zu erzeugen. Jeder Farbkanal kann einen ersten Modulator, der mehrere erste Pixel aufweist, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind, um Licht einer Lichtquelle, mit dem der erste Modulator beaufschlagbar ist, zu modulieren, eine Abbildungsoptik und einen zweiten Modulator, der mehrere zweite Pixel aufweist, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind, und der mit dem vom ersten Modulator modulierten Licht mittels der Abbildungsoptik beaufschlagbar ist und dieses mittels der zweiten Pixel moduliert, um ein Farbteilbild zu erzeugen, umfassen. Der Projektor kann ferner eine Steuereinheit, die jeden Farbkanal anhand von zugeführten Bilddaten so ansteuert, dass eines der Farbteilbilder des zu projizierenden mehrfarbigen Bildes erzeugt wird, und eine Projektionsoptik, die die erzeugten Farbteilbilder so auf eine Projektionsfläche abbildet, dass die Farbteilbilder als das zu projizierende mehrfarbige Bild wahrnehmbar sind, aufweisen. Jeder Farbkanal kann für die Erzeugung eines Farbteilbildes einer vorbestimmten Grundfarbe ausgebildet sein, wobei der Farbort der vorbestimmten Grundfarbe mit der zu erzeugenden Helligkeit variiert. Die Steuereinheit kann jeden Farbkanal so ansteuern, dass für mindestens einen Bildpunkt im mehrfarbigen Bild, der gemäß den Bilddaten einen vorbestimmten Zielfarbort und eine vorbestimmte Zielhelligkeit aufweisen soll, die durch den Farbkanal oder die Farbkanäle bedingte Farbortverschiebung des vorbestimmten Zielfarborts unter Beibehaltung der Zielhelligkeit kompensiert wird. Es ist somit möglich, die gerade bei geringen Zielhelligkeiten leicht wahrnehmbare Farbortverschiebung im erzeugten bzw. im projizierten mehrfarbigen Bild zu kompensieren, so dass die gewünschte farbrichtige Bildwiedergabe bzw. farbrichtige Bilderzeugung erreicht wird.
• Man kann auch sagen, dass zumindest einer der Farbkanäle einen wellenlängenabhängigen Kontrast aufweist, der zu der Verschiebung des Farbortes mit der zu erzeugenden Helligkeit führt. Dieser wellenlängenabhängige Kontrast wird bei der Ansteuerung durch die Steuereinheit entsprechend kompensiert, so dass die Farbortverschiebung vermieden werden kann.
• Häufig tritt eine Verschiebung des Farbortes in Richtung zu einem größeren Blauanteil auf. Diese Verschiebung wird erfindungsgemäß kompensiert.
• Insbesondere wird die Verschiebung so stark kompensiert, dass eine eventuell noch vorliegende Restverschiebung so gering ist, dass sie unter der Wahrnehmungsschwelle eines Betrachters liegt. Als Wahrnehmungsschwelle kann z.B. ein Abstand von größer als 0,003 in der Normfarbtafel des CIE-Normvalenzsystems bei einem γ von 2,2 angenommen werden.
• Die Steuereinheit kann insbesondere bei der Ansteuerung der Farbkanäle eine mit abnehmender Zielhelligkeit größere Kompensation bewirken. Dies führt zu sehr guten Ergebnissen.
• Die Steuereinheit kann für mittels des Projektors erzeugbare Zielfarborte mit zugeordneten Zielhelligkeiten vorbestimmte und abgespeicherte Korrekturwerte für die Farbkanäle aufweisen, wobei die Steuereinheit die Korrekturwerte bei Ansteuerung der Farbkanäle zur Kompensation verwendet. Damit ist für einen Projektor nur einmal der Aufwand der Bestimmung der Korrekturwerte durchzuführen. Die so bestimmten Korrekturwerte können dann im Betrieb laufend verwendet werden.
• Bei dem Projektor kann jedem zweiten Pixel mindestens ein erstes Pixel in der Art zugeordnet sein, dass die Abbildungsoptik das zweite Pixel
1. a) mit Licht vom jeweils zugeordneten ersten Pixel beaufschlagt, während das zugeordnete erste Pixel in den ersten Zustand geschaltet ist, um das zweite Pixel aktiv zu beleuchten, und
2. b) nicht mit Licht vom jeweils zugeordneten ersten Pixel beaufschlagt, wenn das erste zugeordnete Pixel in den zweiten Zustand geschaltet ist, um das zweite Pixel nicht aktiv zu beleuchten, so dass nur nicht zu vermeidendes Restlicht auf das zweite Pixel fällt, wobei die Steuereinheit die Modulatoren so ansteuert, dass zumindest für ein zweites Pixel das gemäß den Bilddaten einen Helligkeitswert darstellen soll, der größer als Null sowie kleiner als ein vorbestimmter erster Schwellwert ist,
3. c) das zumindest eine zweite Pixel in den zweiten Zustand geschaltet wird und das bzw. die zugeordneten ersten Pixel nur während des oder der Zeitabschnitte, in denen das zweite Pixel in den zweiten Zustand geschaltet wird, zur Helligkeitsmodulation in den ersten Zustand geschaltet wird bzw. werden, so dass dann vom zumindest einen zweiten Pixel moduliertes Restlicht ausgeht, das zur Bilderzeugung beiträgt, oder
4. d) das bzw. die zugeordneten ersten Pixel mindestens zu den Zeitabschnitten, in denen das zweite Pixel in den ersten Zustand geschaltet wird, in den zweiten Zustand geschaltet ist bzw. sind, so dass keine aktive Beleuchtung erfolgt und das zweite Pixel das Restlicht moduliert.
• Mit diesem Vorgehen wird somit nicht zu vermeidendes Restlicht bei der Hintereinanderschaltung von zwei Modulatoren zur Modulation von Bildpunkten mit geringer Helligkeit verwendet. Damit können geringe Helligkeitswerte dargestellt und insbesondere so unterschiedlich dargestellt werden, dass ein Betrachter sie wahrnehmen kann. Dadurch wird der maximale Kontrast des Projektors weiter erhöht.
• Die Steuereinheit kann die Kompensation auf den Farbort mit dem Schwellwert als Zielhelligkeitswert anpassen. Damit wird sichergestellt, dass kein Farbsprung bei diesen geringen Helligkeitswerten auftritt.
• Die Steuereinheit kann das modulierende Pixel zur Erzeugung des modulierten Restlichtes basierend auf einem Helligkeitswert ansteuern, der größer ist als die Zielhelligkeit gemäß den Bilddaten.
• Insbesondere kann die Steuereinheit die Modulatoren mittels pulsweitenmodulierter Steuerdaten ansteuern. Die Modulatoren können als reflektive Modulatoren ausgebildet sein. Ferner können sie als flächige Modulatoren ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass die Modulatoren als transmissive Modulatoren ausgebildet sind.
• Die Farbkanäle können sich den ersten oder den zweiten Modulator teilen. In diesem Fall können z.B. Projektoren mit einem ersten Modulator und n zweiten Modulatoren oder n ersten Modulatoren und einem zweiten Modulator bereitgestellt werden, wobei n eine ganze Zahl größer als 1 ist. Es ist jedoch auch möglich, dass n erste Modulatoren und m zweite Modulatoren vorgesehen sind. n und m sind ganze Zahlen, von denen zumindest eine größer als 1 ist. Insbesondere können n und m auch gleich groß sein. So können beispielsweise n und m 3 betragen.
• Unter dem Helligkeitswert bzw. der Zielhelligkeit gemäß den Bilddaten wird hier insbesondere ein Eingabe-Grauwert bzw. Ansteuerwert für die Modulatoren verstanden, der einen Wert aus einem festgelegten Wertebereich aufweist. So kann der Wertebereich z.B. ganzzahlige Werte von 0 bis 255 aufweisen, wobei 0 die geringste Helligkeit und somit schwarz und 255 die größte Helligkeit sein soll. Dies gilt für jede Grundfarbe des entsprechenden Farbkanals.
• Das modulierende Pixel zur Erzeugung des modulierten Restlichtes kann als geboostetes Pixel bezeichnet werden, da es mit einem größeren Helligkeitswert angesteuert wird als die Zielhelligkeit gemäß den Bilddaten. Durch die Erhöhung des zur Ansteuerung verwendeten Helligkeitswertes wird der Tatsache Rechnung getragen, dass das Restlicht bzw. die Untergrundhelligkeit relativ gering ist.
• Die Steuereinheit kann das modulierende Pixel zur Erzeugung des modulierten Restlichtes so ansteuern, dass der erhöhte Helligkeitswert bzw. Ansteuerwert mindestens das 10-fache des Helligkeitswertes gemäß den Bilddaten bei einer angenommenen Unterteilung des Bereiches von minimaler bis maximaler Helligkeit in 256 Stufen entspricht. Der Faktor kann auch größer als 10 sein. Insbesondere liegt er bevorzugt im Bereich von 10 bis 50, 15 bis 45, 20 bis 40, 25 bis 45 oder 28 bis 38. Bevorzugte Werte für den Faktor sind 18, 25, 26 und 46. Insbesondere kann der Wert des Faktors in Abhängigkeit des Kontrastes des Projektors gewählt werden.
• Bei einem Kontrast von 500:1 kann z.B. ein Faktor von 18 gewählt werden. Bevorzugt wird dieser Faktor für die Helligkeitswerte von 1 bis 14 angewendet (der vorbestimmte erste Schwellwert beträgt somit 15). Bei einem Kontrast von 1000:1 kann z.B. ein Faktor von 25 gewählt werden. Bevorzugt wird dieser Faktor für Helligkeitswerte von 1 bis 10 angewendet. Bei einem Kontrast von 2000:1 kann z.B. ein Faktor von 36 gewählt werden. Bevorzugt wird dieser Faktor für Helligkeitswerte von 1 bis 7 angewendet. Bei einem Kontrast von 4000:1 kann z.B. ein Faktor von 46 gewählt werden, bevorzugt wird dieser Faktor für die Helligkeitswerte von 1 bis 5 oder von 1 bis 6 angewendet (der vorbestimmte erste Schwellwert beträgt dann 6 bzw. 7). Es wird somit bevorzugt ein größerer Faktor mit höherem Kontrast gewählt.
• Es muss sich dabei um keinen festen Faktor für alle boostbaren Grauwerte (Helligkeitswerte, die größer als Null und kleiner gleich dem vorbestimmten ersten Schwellwert sind) handeln. Für jeden boostbaren Grauwert kann ein individueller Faktor festgelegt sein.
• Insbesondere steuert die Steuereinheit die beiden Modulatoren mittels pulsweitenmodulierter Steuerdaten an. Damit ist eine sehr akkurate Ansteuerung möglich. Insbesondere kann die Ansteuerung der beiden Modulatoren gut synchronisiert werden.
• Die Steuereinheit kann als das zumindest eine zweite Pixel ein solches zweites Pixel bestimmen, dessen durch die Bilddaten vorgegebene Helligkeitswert größer als Null und kleiner gleich dem ersten Schwellwert ist.
• Ferner kann die Steuereinheit das zumindest eine zweite Pixel, das das Restlicht moduliert, durch folgende Schritte bestimmen:
1. a) es wird zumindest ein zweites Pixel ausgewählt, dessen durch die Bilddaten vorgegebener Helligkeitswert größer als Null und kleiner gleich dem ersten Schwellwert ist, und
2. b) es wird ein ausgewähltes zweites Pixel als ein das Restlicht modulierendes zweites Pixel dann (bevorzugt nur dann) bestimmt, wenn alle k Nachbarpixel (bevorzugt in einer Richtung, also erstes direktes Nachbarpixel, zweites Nachbarpixel, das der direkte Nachbar zum ersten direkten Nachbarpixel ist, etc.) im Schritt a) ausgewählt werden. Dabei ist k eine natürlich Zahl größer oder gleich 1.
• Die Steuereinheit kann das zumindest eine zweite Pixel, das das Restlicht moduliert, durch folgende Schritte bestimmen:
1. a) es wird zumindest ein zweites Pixel ausgewählt, dessen durch die Bilddaten vorgegebener Helligkeitswert größer als Null und kleiner gleich dem ersten Schwellwert ist, und
2. b) es wird ein ausgewähltes zweites Pixel als ein das Restlicht modulierendes zweites Pixel dann (bevorzugt nur dann) bestimmt, wenn alle zugeordneten ersten Pixel aufgrund der Bilddaten jeweils gemäß eines Helligkeitswertes angesteuert werden, der kleiner ist als ein vorbestimmter zweiter Schwellwert, wobei der zweite Schwellwert so gewählt ist, dass sich der bzw. die Zeitabschnitte, zu denen die zugeordneten ersten Pixel in den ersten Zustand zu schalten sind, nicht mit dem oder den Zeitabschnitten überlappen, zu denen das das Restlicht modulierende zweite Pixel in den ersten Zustand zu schalten ist, um das Restlicht zu modulieren.
• Es wird somit eine zeitliche Trennung der Beleuchtung von geboosteten Pixeln und nicht geboosteten Pixeln erreicht, was an der Grenze zwischen einem boostbaren Pixel und einem nicht geboosteten Pixel in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden kann, das geboostete Pixel, das am Rand liegt, sicher nicht zu beleuchten (mit keinem der ihm zugeordneten ersten Pixeln), und das nicht geboostete Pixel, das am Rand liegt, ausreichend zu beleuchten, obwohl zumindest ein Beleuchtungspixel des nicht geboosteten Pixels auch das geboostete Pixel beleuchtet (aber nur zu Zeiten, zu denen das geboostete Pixel nicht in den zweiten Zustand geschaltet ist).
• Der Schritt b) kann bevorzugt nur für boostbare zweite Pixel (= im Schritt a) ausgewählte Pixel) durchgeführt werden, deren k-tes Nachbarpixel (jeweils bevorzugt in einer Richtung, also erstes, direktes Nachbarpixel, zweites Nachbarpixel, das der direkte Nachbar zum ersten direkten Nachbarpixel ist, etc.) nicht boostbar ist (gemäß Schritt a)). Die ersten Nachbarpixel können das betrachtete boostbare zweite Pixel in ringförmiger Art umgeben. Die zweiten Nachbarpixel können sowohl das betrachtete boostbare zweite Pixel sowie die ersten Nachbarpixel ringförmig umgeben. Dies gilt in gleicher Weise für dritte, vierte und weitere Nachbarpixel. Dabei ist k eine natürliche Zahl größer oder gleich 1. Wenn alle 1 bis k Nachbarpixel eines boostbaren zweiten Pixels boostbar sind, kann das zweite Pixel geboostet werden (= ausgewähltes zweites Pixel). Mit der Wahl von k kann insbesondere das vom boostbaren zweiten Pixel weitest entfernte zweite Pixel festgelegt werden, bei dessen aktiver Beleuchtung noch Licht (insbesondere in einem solchen Umfang oder mit einem solchen Anteil) auf das boostbare zweite Pixel fällt, das bei der Restlichtmodulation durch das boostbare zweite Pixel störend wäre. Wenn jedem zweiten Pixel ein erstes Hauptbeleuchtungspixel und dazu (in einer Richtung) n Nachbarpixel zugeordnet sind, wobei n eine natürlich Zahl größer oder gleich 1 ist, wird k bevorzugt gleich n gesetzt.
• Für die Ansteuerung der ersten Pixel kann aufgrund der Bilddaten der Helligkeitswert gewählt werden, der von allen zweiten Pixeln, dem das erste Pixel zugeordnet ist, der höchste ist.
• Mit dem erfindungsgemäßen Projektor können die Bilder bevorzugt jeweils für eine vorbestimmte Einzelbilddauer projiziert werden. Insbesondere kann bzw. können das bzw. die dem zumindest einen zweiten Pixel zugeordneten erste Pixel während der gesamten Einzelbilddauer in den zweiten Zustand geschaltet sein.
• Bei dem erfindungsgemäßen Projektor kann jedem zweiten Pixel genau ein erstes Pixel zugeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass jedem zweiten Pixel ein erstes Pixel sowie zumindest ein diesem ersten Pixel direkt benachbartes weiteres erstes Pixel zugeordnet ist. Ferner können jedem zweiten Pixel ein erstes Pixel sowie zumindest die diesem ersten Pixel direkt benachbarten weiteren ersten Pixel zugeordnet sein. Es können nicht nur die direkt benachbarten weiteren ersten Pixel zugeordnet sein, sondern auch die jeweils weiteren Nachbarn. Man kann auch sagen, dass jedem zweiten Pixel ein erstes Pixel sowie weitere erste Pixel, die von diesem ersten Pixel um nicht mehr als n Pixel beabstandet sind, zugeordnet sind. Bei n handelt es sich um eine natürlich Zahl von größer oder gleich 1. Die zugeordneten ersten Pixel zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass das von ihnen kommende Licht mittels der Abbildungsoptik zumindest zum Teil auf das zweite Pixel, dem das erste Pixel zugeordnet ist, abgebildet wird.
• Ferner kann die Steuereinheit bei dem erfindungsgemäßen Projektor für zweite Pixel, die gemäß den Bilddaten einen Helligkeitswert darstellen sollen, der größer ist als der erste Schwellwert, die Resthelligkeit in der Weise berücksichtigen, dass das zweite Pixel basierend auf einem verringerten Helligkeitswert, der niedriger ist als der Helligkeitswert gemäß den Bilddaten, angesteuert wird. Dabei sind die zweiten Pixel bei der Erzeugung des Bildes jedoch bevorzugt zumindest zeitweise gleichzeitig mit zumindest einem zugeordneten ersten Pixel in den ersten Zustand geschaltet. Somit kann die Resthelligkeit mit berücksichtigt werden, die mittels des zweiten Pixels mitmoduliert wird, so dass genauere Grauwerte darstellbar sind.
• Dies ist insbesondere vorteilhaft für Helligkeitswerte, die zwar größer als der erste Schwellwert sind, die jedoch kleiner oder gleich als 20 % oder 30 % des maximalen Helligkeitswertes sind.
• Bei den Modulatoren handelt es sich bevorzugt um reflektive Modulatoren. Insbesondere sind die Modulatoren als Kippspiegelmatrizen ausgebildet.
• Sofern hier von Grauwerten bzw. Helligkeitswerten die Rede ist, sind die Grauwerte als Helligkeitswerte der entsprechenden dargestellten Farben zu verstehen.
• Der erfindungsgemäße Projektor ist für eine mehrfarbige Bilddarstellung ausgebildet sein. Dazu kann beispielsweise eine mehrfarbige Beleuchtung vorgesehen sein, die zeitlich nacheinander verschiedene Grundfarben auf den ersten Modulator richtet. Bei den Grundfarben kann es sich um die Farben Rot, Grün und Blau handeln. Der zeitliche Wechsel der Grundfarben wird so schnell durchgeführt, dass für einen Betrachter die zeitlich nacheinander erzeugten Farbteilbilder (z. B. in den Farben Rot, Grün und Blau) nicht zu unterscheiden sind und der Betrachter somit nur ein mehrfarbiges Bild wahrnimmt. Zur Erzeugung der zeitlich aufeinander folgenden Farben kann zwischen der Lichtquelle (die z. B. weißes Licht abgibt) des Projektors und dem ersten Modulator ein sogenanntes Farbrad angeordnet sein, das verschiedene Farbfilter nacheinander in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem ersten Modulator einbringt. Es ist jedoch auch jede andere Art der zeitsequentiellen Farberzeugung möglich.
• Des Weiteren ist auch eine mehrfarbige Beleuchtung des ersten Modulators möglich, wenn z. B. drei zweite Modulatoren vorgesehen sind, die dann mit den einzelnen Farben (z. B. Rot, Grün und Blau) beleuchtet werden. Dazu können beispielsweise Farbteilwürfel eingesetzt werden. Die drei zweiten Modulatoren erzeugen dann die Farbteilbilder, die mittels der Projektionsoptik in überlagernder Weise auf die Projektionsfläche projiziert werden, um das gewünschte mehrfarbige Bild zu erzeugen. Natürlich können auch mehr oder weniger als drei zweite Modulatoren vorgesehen sein.
• Natürlich können auch beide beschriebenen Boostvarianten (Schritt c) und d)) so kombiniert werden, dass zeitlich nacheinander zweite Pixel und erste Pixel in der beschriebenen Art und Weise geboostet werden.
• Ferner wird ein Projektor zum Projizieren von Bildern der eingangs genannten Art bereitgestellt, bei dem die Steuereinheit für zweite Pixel die Resthelligkeit in der Weise berücksichtigt, dass das zweite Pixel basierend auf einem verringerten Helligkeitswert, der niedriger ist als der Helligkeitswert gemäß den Bilddaten, angesteuert wird. Insbesondere sind die zweiten Pixel, die mit dem verringerten Helligkeitswert angesteuert werden, zumindest zeitweise gleichzeitig mit zumindest einem zugeordneten ersten Pixel in den ersten Zustand geschaltet. Es wird also hauptsächlich bei aktiver Beleuchtung des zweiten Pixels moduliert. Zusätzlich wird aber die Modulation des nicht zu vermeidenden Restlichtes für die gewünschte Helligkeit berücksichtigt, was zu genaueren Helligkeitswerten führt. Dies ist insbesondere vorteilhaft für geringe Helligkeitswerte, die z. B. kleiner oder gleich 30 % des maximalen Helligkeitswertes, oder kleiner gleich 20 % des maximalen Helligkeitswertes sind.
• Die Abbildungsoptik kann insbesondere als 1:1-Abbildungsoptik ausgebildet sein. Sie kann jedoch auch als vergrößernde oder verkleinernde Abbildungsoptik ausgebildet sein.
• Bevorzugt wird durch die Abbildungsoptik eine 1:1-Zuordnung zwischen ersten und zweiten Pixeln bereitgestellt. Aufgrund der tatsächlichen Realisierung der Modulatoren und/oder der Abbildungsoptik kann bei der aktiven Beleuchtung auch Licht von benachbarten ersten Pixeln auf das gemäß der 1:1-Zuordnung zugeordnete zweite Pixel abgebildet werden.
• Es ist jedoch auch möglich, z. B. mittels der Abmessungen der eingesetzten Modulatoren und/oder ihrer Anordnung dafür zu sorgen, dass stets das Licht von mehreren ersten Pixeln auf ein zweites Pixel abgebildet wird.
• Der erfindungsgemäße Projektor (hier wird explizit jeder der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Projektoren gemeint) kann die Lichtquelle als Bestandteil des Projektors aufweisen. Des Weiteren kann der erfindungsgemäße Projektor dem Fachmann bekannte weitere Mittel aufweisen, die zum Betrieb des Projektors notwendig sind.
• Ferner wird ein Projektionssystem bereitgestellt, bei dem zumindest zwei erfindungsgemäße Projektoren so betrieben werden, dass ihre projizierten Bilder teilweise überlappen, um ein größeres Gesamtbild zu erzeugen. Ein solches Projektionssystem kann beispielsweise für eine Kuppelprojektion (z. B. in Planetarien) oder für Flugsimulatoren oder sonstige Simulatoren (für z. B. PKW, LKW, Motorrad, etc.) eingesetzt werden.
• Ferner werden Projektionsverfahren bereitgestellt, die der erfindungsgemäße Projektor beim Betrieb ausführt. Auch die Projektionsverfahren der Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Projektors, die bei Betrieb ausgeführt werden, werden bereitgestellt.
• 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.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Projektors;
• 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Zuordnung zwischen den ersten Pixeln des ersten Modulators 3 und den zweiten Pixeln des zweiten Modulators 5;
• 3 eine schematische Darstellung des Farbrades 15 von 1;
• 4 eine schematische Darstellung der Steuereinheit 7 von 1 zur Erläuterung der Erzeugung von pulsweitenmodulierten Muster- und Bildsteuerdaten MS, BS;
• 5 eine schematische Darstellung eines bekannten Projektors mit Einfachmodulation;
• 6 das auf 1 normierte Emissionsspektrum der Lichtquelle 102 von 5;
• 7 die Transmissionsspektren des roten, grünen und blauen Farbradsegmentes des Farbrades 15 sowie 115, wobei die Transmission entlang der y-Achse linear aufgetragen ist;
• 8 die Transmissionsspektren des roten, grünen und blauen Farbradsegmentes des Farbrades 15 sowie 115, wobei die Transmission entlang der y-Achse logarithmisch aufgetragen ist;
• 9 eine logarithmische Darstellung des Transmissionsspektrums der Projektionsoptik 106 sowie des Modulators 105 im ON-Zustand und im OFF-Zustand;
• 10 der resultierende Farbraum des Projektors 101 gemäß 5 in einer Normfarbtafel des CIE-Normvalenzsystems;
• 11 eine vergrößerte Darstellung eines Aufschnittes der Darstellung gemäß 10;
• 12 den Verlauf der Gamma-Kurve für den Projektor 101 gemäß 5;
• 13 eine Darstellung eines bekannten Projektors mit Doppelmodulation;
• 14 den resultierenden Farbraum des Projektors 201 gemäß 13 in gleicher Weise wie in 10;
• 15 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des Farbraums gemäß 14;
• 16 die Gamma-Kurve für den Projektor 201 gemäß 13;
• 17 eine vergrößerte Darstellung der Darstellung von 16 für den Graustufenbereich von 1 bis 10;
• 18 einen Ausschnitt aus dem Farbraum für den erfindungsgemäßen Projektor in gleicher Weise wie die Darstellung von 10;
• 19 die Gamma-Kurve für den erfindungsgemäßen Projektor;
• 20 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Projektors;
• 21 eine Darstellung des Reflexionsverhaltens des Farbteilerwürfels 50 von 21 ;
• 22 eine weitere Darstellung des Reflexionsverhaltens des Farbteilerwürfels 50 von 20;
• 23 berechnete Grauwerte für den erfindungsgemäßen Projektor für Weiß;
• 24 berechnete Grauwerte für den Projektor für Rot;
• 25 die Darstellung eines Ausschnitts des Farbraums für den erfindungsgemäßen Projektor;
• 26 die Darstellung eines Farbraums eines bekannten Projektors mit Doppelmodulation zum Vergleich in Bezug auf 25;
• 27 den Verlauf der Gamma-Kurve des erfindungsgemäßen Projektors;
• 28 den Verlauf der Gamma-Kurve eines bekannten Projektors mit Doppelmodulation;
• 29 ein Ausschnitt aus der Normfarbtafel für den erfindungsgemäßen Projektor;
• 30 ein Ausschnitt aus der Normfarbtafel für einen bekannten Projektor mit Doppelmodulation;
• 31 die Gamma-Kurve für Rot für den erfindungsgemäßen Projektor;
• 32 die Gamma-Kurve für Rot für einen bekannten Projektor mit Doppelmodulation;
• 33 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Projektors, und
• 34 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Projektors.
• Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Projektor 1 zum Projizieren von Bildern für jeweils eine vorbestimmte Einzelbilddauer eine Lichtquelle 2, eine Beleuchtungsoptik 17, einen Beleuchtungsmodulator 3, eine Abbildungsoptik 4, einen Bildmodulator 5, eine Projektionsoptik 6 sowie eine Steuereinheit 7.
• Die beiden Modulatoren 3, 5 sind jeweils als Kippspiegelmatrix (nachfolgend auch DMD genannt) ausgebildet, die mehrere in Zeilen und Spalten angeordnete Kippspiegel aufweisen, wobei die Kippspiegel voneinander unabhängig in eine erste und eine zweite Kippstellung gebracht werden können.
• Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Beleuchtungsmodulator 3 mehrere Kippspiegel K1 (nachfolgend auch Beleuchtungspixel genannt) und weist der Bildmodulator 5 mehrere Kippspiegel K2 (nachfolgend auch Bildpixel genannt) auf. In 2 sind jeweils schematisch 6 × 7 Kippspiegel K1, K2 dargestellt ist. Die Kippspiegel K1 und K2 weisen jeweils gleichen Abmessungen auf, wobei die geringe Anzahl der Kippspiegel K1 und K2 lediglich zur Vereinfachung der Darstellung angenommen wird. Natürlich können die Modulatoren 3, 5 sehr viel mehr Kippspiegel K1, K2 als dargestellt enthalten.
• Die Abbildungsoptik 4 ist als 1:1-Abbildungsoptik mit einer Linse 8 und einem Spiegel 9 ausgebildet und bildet jeden Kippspiegel K1 des Beleuchtungsmodulators 3 genau auf einen Kippspiegel K2 des Bildmodulators 5 ab, wie durch die Pfeile P1 angedeutet ist. Somit ist jedem Beleuchtungspixel K1 des Beleuchtungsmodulators 3 aufgrund der Abbildung mittels der Abbildungsoptik 4 genau ein Bildpixel K2 des Bildmodulators 5 zugeordnet. Man kann auch sagen, dass jedem Bildpixel K2 genau ein Beleuchtungspixel K1 zugeordnet ist.
• Die beiden Modulatoren 3 und 5 werden von der Steuereinheit 7 basierend auf zugeführten Bilddaten BD für jedes der nacheinander zu projizierenden Bilder 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. Um die flächig modulierte Lichtquelle bereitzustellen, ist der Projektor 1 so ausgebildet, dass das Licht, das von den sich in der ersten Kippstellung befindenden Kippspiegeln K1 des Beleuchtungsmodulator 3 reflektiert wird, auf den zugeordneten Kippspiegel K2 des Bildmodulators 5 abgebildet wird. Das von den in der zweiten Kippstellung stehenden Kippspiegeln K1 des Beleuchtungsmodulators 3 reflektierte Licht wird von einer (nicht gezeigten) Strahlenfalle aufgenommen und wird somit nicht auf den Bildmodulator 5 abgebildet. Die Bilderzeugung bzw. -modulation erfolgt dann mittels der Kippstellung der Bildpixel (= Kippspiegel K2 des Bildmodulators 5), da nur das von den in der ersten Kippstellung stehenden Bildpixeln K2 reflektierte Licht über die Projektionsoptik 6 auf die Projektionsfläche 10 projiziert wird. Das von den sich in der zweiten Kippstellung befindenden Bildpixeln K2 reflektierte Licht wird nicht auf die Projektionsfläche 10 projiziert, sondern z. B. in einer (nicht gezeigten) Strahlenfalle aufgenommen. Durch die Kippstellung der Bildpixel K2 wird somit das zu projizierende Bild moduliert bzw. erzeugt, das mittels der Projektionsoptik 6 projiziert wird. Die erste Kippstellung kann auch als Ein-Zustand oder On-Zustand bezeichnet werden und die zweite Kippstellung kann auch als Aus-Zustand oder Off-Zustand bezeichnet werden.
• Für eine farbige Bilderzeugung ist ein Farbrad 15 im Strahlengang zwischen der Lichtquelle 2 und dem ersten Modulator 3 angeordnet sein. Die Farben werden zeitsequentiell über das Farbrad 15 erzeugt, das mit seiner Drehachse 16 schematisch dargestellt ist. In 3 ist eine Draufsicht des Farbrads 15 gezeigt, das sechs gleich große Farbsegmente (die sich somit über einen Winkelbereich von 60° erstrecken) aufweist. Die Farbsegmente sind mit den Großbuchstaben R, G und B bezeichnet. Dies soll verdeutlichen, dass das entsprechende Farbsegment nur die rote Farbe (bei R), die grüne Farbe (bei G) und die blaue Farbe (bei B) durchlässt, so dass von dem weißen Licht der Lichtquelle 2 zeitsequentiell rotes, grünes oder blaues Licht auf den Beleuchtungsmodulator 3 fällt. Somit können mittels der beiden Modulatoren 3, 5 zeitlich nacheinander rote, grüne und blaue Teilbilder projiziert werden. Diese werden zeitlich so schnell aufeinanderfolgend erzeugt, dass für einen Betrachter nur die Überlagerung und somit ein Farbbild wahrnehmbar ist. Dies kann beispielsweise bei einer Bildrate bzw. Framerate von f = 60 Hz dadurch erreicht werden, dass das Farbrad 15 mit einer Frequenz von 120 Hz dreht. Dadurch gibt es innerhalb eines Frames (Einzelbildes) vier Rot-Durchläufe, vier Grün-Durchläufe und vier Blau-Durchläufe. Für jeden Farbübergang werden 15° abgezogen, der sogenannte Spoke. Während dieser Zeitdauer werden beide Modulatoren 3, 5 dunkel geschaltet, um eine undefinierte Farbprojektion zu verhindern, da gerade eine Farbsegmentgrenze des Farbrades 15 das Beleuchtungslicht kreuzt. Somit verbleiben für eine Farbmodulation pro Farbe (rot, grün und blau) vier Zeit-Segmente mit einer Farbrad-Segmentgröße von 45°.
• Die Bilddaten BD liegen bereits in digitaler Form mit der geeigneten Pixelauflösung für den Bildmodulator 5 vor und werden in der Steuereinheit 7, wie in 4 schematisch gezeigt ist, gleichzeitig an einen ersten und zweiten Mustergenerator 11 und 12 angelegt. Der erste 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 pulsweitenmodulierte Beleuchtungssteuerdaten MS und legt diese an den Beleuchtungsmodulator 3 an.
• Der zweite Mustergenerator 12 erzeugt anhand der zugeführten Bilddaten BD Einzelbilddaten B, die an eine zweite Ansteuerelektronik 14 für den Bildmodulator 5 angelegt werden. Die zweite Ansteuerelektronik 14 erzeugt pulsweitenmodulierte Bildsteuerdaten BS und legt diese an den Bildmodulator 5 an.
• 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.
• Durch das Hintereinanderschalten der beiden Modulatoren 3, 5 sowie die nachfolgend beschriebenen Erzeugung der Beleuchtungs- und Bildsteuerdaten MS, BS wird beim Betrieb des Projektors 1 eine Verbesserung bei der möglichst korrekten Farbdarstellung bei geringen Helligkeitswerten erreicht.
• Projektor 101 mit Einfachmodulation gemäß Fig. 5
• Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Projektors 1 wird nachfolgend ein Projektor 101 mit Einfachmodulation, der nur einen Modulator 105, der als Bildmodulator eingesetzt wird, aufweist, beschrieben (5). Dieser Projektor 101 mit Einfachmodulation (wird nachfolgend auch als 1 × DMD SdT bezeichnet) weist eine Lichtquelle 102, eine Beleuchtungsoptik 117 und eine Projektionsoptik 106 auf, wobei der Modulator 105, der als Kippspiegelmatrix ausgebildet sein kann, mit Licht der Lichtquelle 102 beleuchtet wird, das durch ein Farbrad 115 gelaufen ist. Das Farbrad 115 kann wie das Farbrad 15 ausgebildet sein, so dass der Modulator 105 zeitsequentiell mit rotem, grünem und blauem Licht beleuchtet wird. Der Modulator 105 moduliert das rote, grüne und blaue Licht zeitlich nacheinander mittels der unabhängig voneinander ansteuerbaren Kippspiegel des Modulators 105, um Farbteilbilder zu erzeugen, die mittels der Projektionsoptik 106 auf eine Projektionsfläche 110 projiziert werden und von einem Betrachter nur zusammen als ein Farbbild wahrnehmbar sind. Die Modulation wird durch eine Steuereinheit 107 basierend auf zugeführten Bilddaten BD so gesteuert, dass für jedes Pixel eine gewünschte Helligkeit und Farbe erzielt werden. Somit wird das Licht von der Lichtquelle 102 zur Projektionsfläche 110 nur einmal über den Modulator 105 geleitet.
• Das Spektrum S(λ) nach einer Einfachmodulation lässt sich wie folgt beschreiben: $$S_1\left(\lambda ,g_1\right)={\displaystyle {\int }_{\mathrm{\Omega }}d\mathrm{\Omega }{\displaystyle {\int }_{\text{Frame}}d\text{t}{\displaystyle {\sum }_{Farbenc\in \left(r,g,b\right)}I\left(\mathrm{\Omega },t,\lambda \right)\cdot T_C\left(\mathrm{\Omega },c,\lambda \right)\cdot D_1\left(\mathrm{\Omega },t,c,\lambda ,g_1\right)\cdot T_P\left(\mathrm{\Omega },\lambda \right)}}}$$

  
• Mit

c

Farbe; beispielsweise Rot, Grün und Blau (r,g,b)

g₁

Grauwert, der am Bildgeber bzw. Modulator 105 dargestellt wird, kann Zahlentripel sein für r, g, b

D₁(Ω,t,c,λ,g₁)

Transmission bzw. Reflexion des Bildgebers 105

I(Ω,t,λ)

Intensität der Lichtquelle 102

t

Zeitvariable

T_B(Ω,λ)

Transmission der Beleuchtungsoptik 117

T_C(Ω,c,λ)

Transmission aller Farbteiler und -vereiniger (hier Farbrad 115)

T_P(Ω,λ)

Transmission der Projektionsoptik 116

λ

Wellenlänge; beispielsweise 400 nm bis 700 nm

Ω

Raumwinkel

• Typischerweise kann man die Winkelabhängigkeit der einzelnen optischen Elemente dadurch eliminieren, dass man einen Mittelwert über den Raumwinkel Ω in den Rechnungen verwendet. Weiterhin kann man die Transmissionen der abbildenden Optiken (Beleuchtung, Projektion) zu einer einzigen Funktion zusammenfassen: T₀(λ) (bereits gemittelt über die Raumwinkel). Damit ergibt sich: $$S_1\left(\lambda ,g_1\right)={\displaystyle {\int }_{\text{Frame}}d\text{t}{\displaystyle {\sum }_{c\in \left(r,g,b\right)}I\left(t,\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot T_C\left(c,\lambda \right)\cdot D_1\left(t,c,\lambda ,g_1\right)}}$$

  
• Um das dargestellte Spektrum eines Pixels in Farbe und Helligkeit zu überführen, verwendet man die Normspektralwertfunktionen x(λ), y(λ) und z(λ), wie sie z. B. in DIN EN ISO 11664-1 beschrieben sind. Diese multipliziert man jeweils mit den Spektren S(λ,g₁) und integriert über die Wellenlängen λ, um die Farbwerte X, Y und Z zu bestimmen: $$X\left(g_1\right)={\displaystyle {\int }_{\lambda }d\lambda S_1\left(\lambda ,g_1\right)\cdot \overline{x}\left(\lambda \right)}$$

  

  $$Y\left(g_1\right)={\displaystyle {\int }_{\lambda }d\lambda S_1\left(\lambda ,g_1\right)\cdot \overline{y}\left(\lambda \right)}$$

  

  $$Z\left(g_1\right)={\displaystyle {\int }_{\lambda }d\lambda S_1\left(\lambda ,g_1\right)\cdot \overline{z}\left(\lambda \right)}$$

  
• Häufig werden die Farbwerte in einem Vektor zusammengefasst: $$\overrightarrow{X}\left(g_1\right)=\left(\begin{array}{c}X\left(g_1\right)\\ Y\left(g_1\right)\\ Z\left(g_1\right)\end{array}\right)$$

  
• Der Farbort (x,y)(g₁ ) eines Pixels (in Abhängigkeit des Grauwertes g₁ ) ergibt sich dann als: $$x\left(g_1\right)=\frac{X\left(g_1\right)}{X\left(g_1\right)+Y\left(g_1\right)+Z\left(g_1\right)}$$

  

  $$y\left(g_1\right)=\frac{Y\left(g_1\right)}{X\left(g_1\right)+Y\left(g_1\right)+Z\left(g_1\right)}$$

  
• Die Helligkeit des Pixels wird durch Y(g₁ ) beschrieben. Häufig werden Helligkeit und Farbort wiederum als Vektor beschrieben: $$\overrightarrow{L}\left(g_1\right)=\left(\begin{array}{c}Y\left(g_1\right)\\ x\left(g_1\right)\\ y\left(g_1\right)\end{array}\right)$$

  
• Die Spektren der einzelnen Komponenten des Projektors 101 gemäß 5 sind in den 6 bis 9 dargestellt. Dabei wurde angenommen, dass der DMD 105 im Weißen einen Kontrast von 1500:1 aufweist.
• In 6 ist das auf 1 normierte Emissionsspektrum der Lichtquelle 102 gezeigt, wobei entlang der x-Achse die Wellenlänge in nm und entlang der y-Achse die Emission auf 1 normiert aufgetragen ist. In 7 und 8 sind jeweils die Transmissionsspektren des roten Farbradsegmentes (durchgezogene Linie F1), des grünen Farbradsegmentes (gestrichelte Linie F2) und des blauen Farbradsegmentes (gepunktete Linie F3) des Farbrades 15 sowie 115 gezeigt, wobei in 7 die Transmission entlang der y-Achse linear aufgetragen und in 8 die Transmission entlang der y-Achse logarithmisch aufgetragen ist. Entlang der x-Achse ist jeweils die Wellenlänge in nm aufgetragen.
• In 9 ist in einer logarithmischen Darstellung das Transmissionsspektrum der Projektionsoptik 106 als durchgezogene Linie F4 sowie das Reflexionsspektrum des Modulators 105 im On-Zustand als gestrichelte Linie F5 und im Off-Zustand als gepunktete Linie F5' entlang der y-Achse in Abhängigkeit der Wellenlänge in nm entlang der x-Achse aufgetragen.
• Für ein solches System lässt sich das Spektrum in Abhängigkeit der Grauwerte g_r , g_g und g_b wie folgt bestimmen: $$S_{1DMD}\left(\lambda ,g_r,g_g,g_b\right)={\displaystyle {\int }_{\text{Frame}}d\text{t}{\displaystyle {\sum }_{Farbenc\in \left(r,g,b\right)}I\left(\lambda \right)\cdot T_T\left(c,\lambda \right)\cdot D_1\left(t,\lambda ,g_r,g_g,g_b\right)\cdot T_O\left(\lambda \right)}}$$

  
• Dabei kann das Spektrum für D₁ dem für den ON-Zustand oder für den OFF-Zustand entsprechen, je nach den gewählten Grauwerten für die einzelnen Farben.
• Mit Hilfe der oben aufgezeigten Formeln lässt sich für die einzelnen Farben das Spektrum bestimmen und daraus die Farborte. Der resultierende Farbraum des Projektors 101 mit Einfachmodulation ist in 10 in einer Normfarbtafel (für einen Betrachter, der auf ein Sichtfeld von 2° blickt) des CIE-Normvalenzsystems dargestellt, wobei der Farbraum des Projektors 101 alle Farborte in einem Dreieck mit den Eckpunkten Rot, Grün und Blau abdeckt. Zusätzlich ist in 10 noch die Kurve der Strahlung eines Schwarzen-Körpers (mit Planck bezeichnet) eingezeichnet. Nimmt man an, dass die Anteile des roten, grünen und blauen Segmentes 41 %, 29 % und 30 % betragen, so ergibt sich der eingezeichnete Weißpunkt W. Zusätzlich ist der Farbort SW eingetragen, der sich ergibt, wenn der Modulator 105 die ganze Zeit eines Frames auf Schwarz (OFF-Zustand) steht.
• Mit der angegeben Formel lässt sich berechnen, welche Farborte und Helligkeiten sich für eine Dimmung des Weißtripels (255/255/255) ergeben. Idealerweise ändert sich der Farbort bei Dimmung nicht. Bei Weiß (255/255/255) müsste der Farbort stets der Weißpunkt sein. In 11 ist aus dem Farbraum von 10 der Bereich für 0,29 ≤ y ≤ 0,34 und 0,27 ≤ x ≤ 0,32 vergrößert dargestellt, wobei die Farborte für die Grautripel für g (20/20/20) bis g (0/0/0) (also die bis auf Null gedimmten Weißwerte) als „+“-Zeichen eingezeichnet sind. Daraus ergibt sich jedoch, dass bereits für eine Grautripel (20/20/20) die Farbabweichung (Δxy) in x und y größer als eine typischerweise angenommenen Wahrnehmungsschwelle von 0,003 ist (bei einem Gamma von 2,2; Formel zum Gamma ist weiter unten in der Beschreibung angegeben, z. B. Formel 15; $\mathrm{\Delta }xy=\sqrt{x^2+y^2}$

  
• 12 zeigt die mit obiger Formel ermittelten Helligkeiten für das beispielhafte Projektionssystem nach dem Stand der Technik als γ-Kurve F6 (Gamma-Kurve F6) für weiß, wobei entlang der x-Achse die Grauwerte, die Werte von 1 bis 255 annehmen können, und entlang der y-Achse die auf 1 maximierte Helligkeit aufgetragen ist. Die Gamma-Kurve F6 ist die durchgezogene Linie und die ideale Gamma-Kurve F7 als gepunktete Linie eingezeichnet.
• Die gezeigten Farborte g (20/20/20), g (10/10/10), g (5/5/5) für die Dimmung in 11 sowie der Verlauf der Gamma-Kurve F6 in 12 zeigen, dass der Projektor 101 mit Einfachmodulation z.B. nicht für eine Mehr-Projektor-Anordnung geeignet ist, da eine „unsichtbare“ Überlagerung von zwei Randbereichen der projizierten Bilder von zwei (oder mehr) Projektoren nicht möglich ist.
• Projektor 201 mit Doppelmodulation gemäß Fig. 13
• Bei der Verwendung von zwei hintereinander geschalteten Modulatoren 203, 205, wie dies bei dem Projektor 201 mit Doppelmodulation in 13 der Fall ist, erhöht sich der Kontrast.
• Der Projektor 201 (wird nachfolgend auch als 2x DMD SdT bezeichnet) ist grundsätzlich gleich aufgebaut wie der Projektor 1 in 1. Daher sind gleiche bzw. ähnliche Elemente mit Bezugszeichen bezeichnet, die um 200 größer sind als die entsprechenden Bezugszeichen in 1. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede beschrieben, die im Wesentlichen die Steuereinheit 207 und die Ansteuerung der Modulatoren 203, 205 betreffen.
• Das Spektrum 5(λ) nach einer Doppelmodulation mittels des Projektors 201 lässt sich wie folgt beschreiben: $$\begin{array}{l}S\left(\lambda ,g_1,g_2\right)={\displaystyle {\int }_{\mathrm{\Omega }}d\mathrm{\Omega }{\displaystyle {\int }_{\text{Frame}}d\text{t}{\displaystyle {\sum }_{Farbenc\in \left(r,g,b\right)}I\left(\mathrm{\Omega },t,\lambda \right)\cdot T_B\left(\mathrm{\Omega },\lambda \right)\cdot T_C\left(\mathrm{\Omega },c,\lambda \right)\cdot }}}\\ D_1\left(\mathrm{\Omega },t,c,\lambda ,g_1\right)\cdot T_Z\left(\mathrm{\Omega },\lambda \right)\cdot D_2\left(\mathrm{\Omega },t,c,\lambda ,g_2\right)\cdot T_P\left(\mathrm{\Omega },\lambda \right)\end{array}$$

  
• Mit

c

Farbe; beispielsweise Rot, Grün und Blau (r,g,b)

g₁

Grauwert, der am ersten Bildgeber 203 dargestellt wird, kann Zahlentripel sein für r, g, b

D₁(Ω,t,c,λ,g₁)

Transmission bzw. Reflexion des ersten Bildgebers 203

I(Ω,t,λ)

Intensität der Lichtquelle 202

t

Zeitvariable

T_B(Ω,λ)

Transmission der Beleuchtungsoptik 217

T_C(Ω,c,λ)

Transmission aller Farbteiler und -vereiniger sowie Farbräder 215

T_P(Ω,λ)

Transmission der Projektionsoptik 206

λ

Wellenlänge; beispielsweise 400 nm bis 700 nm

Ω

Raumwinkel

g₂

Grauwert, der am zweiten Bildgeber 205 dargestellt wird, kann Zahlentripel sein für r, g, b

D₂(Ω,t,c,λ,g₂)

Transmission bzw. Reflexion des zweiten Bildgebers 205

T_Z(Ω,λ)

Transmission der Zwischenabbildung 204 zwischen erstem und zweitem Modulator 203, 205

• Auch hier kann man typischerweise die Winkelabhängigkeit der einzelnen optischen Elemente dadurch eliminieren, dass man einen Mittelwert über den Raumwinkel Ω in den Rechnungen verwendet. Weiterhin kann man die Transmissionen der abbildenden Optiken (Beleuchtung, Projektion, Zwischenabbildung) zu einer einzigen Funktion zusammenfassen: T_O (λ) (bereits gemittelt über die Raumwinkel). Damit ergibt sich: $$S_1\left(\lambda ,g_1,g_2\right)={\displaystyle {\int }_{\text{Frame}}d\text{t}{\displaystyle {\sum }_{c\in \left(r,g,b\right)}I\left(t,\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot T_C\left(c,\lambda \right)\cdot D_1\left(t,c,\lambda ,g_1\right)\cdot D_2\left(t,c,\lambda ,g_2\right)}}$$

  
• Analog zu den obigen Ausführungen zur Einfachmodulation (Formeln (3) bis (9)) lassen sich für das oben ermittelte Spektrum eines dargestellten Pixels über die Normspektralwertfunktionen x(λ), y(λ) und z(λ) die Farbwerte $\overrightarrow{X}\left(g_1,g_2\right)$

  

  und der Farbort (x,y)(g₁,g₂) ermitteln.
• Die Spektren der einzelnen Komponenten sind bereits in den Abbildungen der 6 bis 9 dargestellt. Dabei wurde angenommen, dass die beiden Modulatoren 203, 205 im Weißen einen Kontrast von 1500:1 aufweisen.
• Analog zu Gleichung (2) lässt sich allgemein das Spektrum in Abhängigkeit der Grauwerte g_1r , g_1g und g_1b des ersten Modulators 203 und der Grauwerte g_2r , g_2g und g_2b des zweiten Modulators 205 nach einer Doppelmodulation beschreiben als (die Winkelabhängigkeit aus (1) wurde bereits eliminiert): $$\begin{array}{c}{S}_{Doppel}\left(\lambda ,g_{1r},g_{1g},g_{1b},g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)={\displaystyle {\int }_{\text{Frame}}g\text{t}}{\displaystyle {\sum }_{Farbenc\in \left(r,g,b\right)}I\left(\lambda \right)\cdot T_C\left(c,\lambda \right)\cdot }\\ D_1\left(t,\lambda ,g_{1r},g_{1g},g_{1b}\right)\cdot D_2\left(t,\lambda ,g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\end{array}$$

  
• Für eine Doppelmodulation nach dem oben beschriebenen Beispiel mit zwei DMDs lässt sich der Ausdruck vereinfachen zu: $$\begin{array}{l}{S}_{2xDMD,SdT}\left(\lambda ,t_{\mathrm{00,}r}{t}_{\mathrm{01,}r},t_{\mathrm{10,}r},t_{\mathrm{00,}g},t_{\mathrm{01,}g},t_{10g},t_{\mathrm{00,}b},t_{\mathrm{01,}b},t_{\mathrm{10,}b}\right)=\frac{1}{{\tau }_r+{\tau }_g+{\tau }_b}\cdot {\displaystyle {\sum }_{c\in \left(e,g,b\right)}{\tau }_c\cdot I\left(\lambda \right)\cdot }\hfill \\ T_{C\left(c,\lambda \right)}\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot \{t_{\mathrm{00,}c},D_1\left(\lambda ,"\text{black}"\right)\cdot D_2\left(\lambda ,"\text{black}"\right)+t_{\mathrm{01,}c}\cdot D_1\left(\lambda ,"\text{black}"\right)\cdot \hfill \\ D_2\left(\lambda ,"\text{white}"\right)+t_{\mathrm{10,}c}\cdot D_1\left(\lambda ,"\text{white}"\right)\cdot D_2\left(\lambda ,"\text{black}"\right)+\left({\tau }_c-t_{\mathrm{00,}c}-t_{\mathrm{01,}c}-t_{\mathrm{10,}c}\right)\cdot \hfill \\ D_1\left(\lambda ,"\text{white}"\right)\cdot D_2\left(\lambda ,"\text{white}"\right)\}\hfill \end{array}$$

  
• Bei Bildgebern 203, 205 mit Pulsweitenmodulation ergibt sich aus der Zeit t, die ein Pixel das Licht weiterleitet (ON-Zustand) zur Gesamtzeit eines Frames τ, wieviel Prozent des Lichtes (für eine Farbe) zur Leinwand 210 gelangt. In den obigen Formeln bezeichnet „white“ den ON-Zustand und „black“ den OFF-Zustand des entsprechenden Pixels. Über den Gamma-Wert γ lässt sich einer solchen Zeit eine Graustufe g zuordnen. Für eine Darstellung in 8-bit ergibt sich: $$g=255\cdot {\left(\frac{t}{\tau }\right)}^{1/\gamma }$$

  
• Für die beiden Modulatoren i ∈ {1,2} und die Farben c ∈ {r, g, b} gilt: $$g_{i,c}=255\cdot {\left(\frac{t_{i,c}}{{\tau }_c}\right)}^{1/\gamma }$$

  
• Dabei wird davon ausgegangen, dass die Framezeit τ_c für beide DMDs gleich ist.
• Mit Hilfe der oben aufgezeigten Formel (14) lässt sich für die einzelnen Farben das Spektrum bestimmen und daraus die Farborte. Der resultierende Farbraum ist in 14 in gleicher Weise wie in 10 dargestellt. Nimmt man an, dass die Anteile des roten, grünen und blauen Segmentes 41 %, 29 % und 30 % betragen, so ergibt sich der eingezeichnete Weißpunkt W. Zusätzlich ist der Farbort SW eingetragen, der sich ergibt, wenn die DMDs (bzw. das bzw. die entsprechende(n) Pixel) die ganze Zeit eines Frames auf Schwarz (OFF-Zustand) stehen. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird nachfolgend nur auf die Modulatoren Bezug genommen. Natürlich betrifft dies stets auch die einzelnen Pixel bzw. Kippspiegel der Modulatoren.
• Bei einer Doppelmodulation können pro Farbe c beide Modulatoren 203, 205 für eine Zeit t_00,c auf Schwarz geschaltet sein; es kann für eine Zeit t_01,c der erste Modulator 203 auf Schwarz und der zweite Modulator 205 auf Weiß geschaltet sein; es kann für eine Zeit t_10,c umgekehrt der erste Modulator 203 auf Weiß und der zweite Modulator 205 auf Schwarz geschaltet sein; schließlich können für eine Zeit t_11,c beide Modulatoren 203, 205 auf Weiß geschaltet sein. Dabei gilt: $$\begin{array}{ccc}{t}_{\mathrm{00,}c}+t_{\mathrm{01,}c}+t_{\mathrm{10,}c}+t_{\mathrm{11,}c}={\tau }_c& \text{mit}& c\in \left\{r,g,b\right\}\end{array}$$

  
• In diesem Beispiel dient der erste Modulator 203 als Beleuchtung des zweiten Modulators 205. Das bedeutet, dass der (erste) Beleuchtungsmodulator 203 stets dann Licht bereitstellt, wenn der (zweite) Abbildungsmodulator 205 Licht benötigt. Daraus ergibt sich, dass t_01,c = 0 ist für alle Farben. Weiterhin sollte der Beleuchtungsmodulator 203 möglichst selten Licht weiterleiten, wenn der Abbildungsmodulator 205 auf Schwarz steht (t_10,c << τ_c). Der Beleuchtungsmodulator 203 kann beispielsweise ein feste (konstante) Zeit länger auf Weiß stehen als der Abbildungsmodulator 205; alternativ kann der Beleuchtungsmodulator 203 zu festen Zeiten zwischen Schwarz und Weiß geschaltet werden (so dass wiederum die benötigte Beleuchtung des Abbildungsmodulators 205 abgedeckt wird). In diesem Beispiel ist $$t_{\mathrm{10,}c}=\text{min}\left\{0.012\cdot {\tau }_c;{\tau }_c-t_{\mathrm{11,}c}\right\}$$

  
• Dies trägt bei einem DMD mit phased reset für die Modulatoren 203, 205 Rechnung und einer Zwischenabbildung, bei zwar eine Pixel-zu-Pixel Zuordnung sichergestellt ist, die Reset-Zonen der beiden DMDs 203, 205 jedoch nicht identisch sind.
• Ferner gibt es einen funktionalen Zusammenhang zwischen der Zeit t_10,c , die der Beleuchtungsmodulator 203 auf Weiß steht, wenn der Abbildungsmodulator 205 auf Schwarz steht; es gilt somit: t_10,c = t_10,c(t_11,c). Obiger Ausdruck vereinfacht sich somit zu: $$\begin{array}{ccc}{t}_{\mathrm{00,}c}+t_{\mathrm{10,}c}\left(t_{\mathrm{11,}c}\right)+t_{\mathrm{11,}c}={\tau }_c& \text{mit}& c\in \left\{r,g,b\right\}\end{array}$$

  
• Über Formel (15) lassen sich also die Zeiten t_11,c berechnen (der korrespondierenden Pixel beider DMDs 203, 205 stehen auf ON), die für einen darzustellenden Grauwert (r,g,b) erforderlich sind. Die Zeiten, bei denen lediglich der erste DMD 203 auf ON steht, ergeben sich aus (17). Die verbleibende Zeit für eine Farbe (τ_c ) errechnet sich nach (18).
• Gleichung (14) lässt sich somit umformen zu: $$\begin{array}{l}{S}_{2xDMD,SdT}\left(\lambda ,t_{\mathrm{11,}r},t_{\mathrm{11,}g},t_{\mathrm{11,}b}\right)=\frac{1}{{\tau }_r+{\tau }_g+{\tau }_b}\cdot {\displaystyle {\sum }_{c\in \left(e,g,b\right)}{\tau }_c\cdot I\left(\lambda \right)\cdot \{({\tau }_c-t_{\mathrm{11,}c}-}\hfill \\ t_{\mathrm{10,}c}\left(t_{\mathrm{11,}c}\right))\cdot D_2\left(\lambda ,"\text{black}"\right)+t_{\mathrm{10,}c}\left(t_{\mathrm{11,}c}\right)\cdot D_1\left(\lambda ,"\text{white}"\right)\cdot D_2\left(\lambda ,"\text{black}"\right)+\hfill \\ t_{\mathrm{11,}c}\cdot D_1\left(\lambda ,"\text{white}"\right)\cdot D_2\left(\lambda ,"\text{white}"\right)\}\hfill \end{array}$$

  
• Dabei beschreibt T_C (c,λ) die Transmission durch die verschiedenen Filter c des Farbrades und die Zustände „black“ und „white“ entsprechen dem Schwarz- bzw. Weiß-Zustand der beiden DMDs.
• Mit der angegeben Formel (19) lässt sich berechnen, welche Farborte und Helligkeiten sich für eine Dimmung des Weißtripels (255/255/255) ergeben. In 15 ist aus dem Farbraum von 14 der Bereich für 0,333 ≤ y ≤ 0,3 und 0,29 ≤ x ≤ 0,314 vergrößert dargestellt, wobei die Farborte für die Grautripel (5/5/5) bis (1/1/1) eingezeichnet sind. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass die Farbabweichungen (also die Änderungen des Farbortes) deutlich geringer sind als bei einer Einfachmodulation (Vergleich mit 11). Erst bei einem Grautripel von (5/5/5) sind die Farbabweichungen in x und y bei dem Modulator 201 mit Doppelmodulation größer als eine typischerweise angenommene Wahrnehmungsschwelle von 0,003 (bei einem Gamma von 2,2). 16 zeigt für den Modulator 201 mit Doppelmodulation in gleicher Weise wie in 12, dass die ideale Gamma-Kurve F7 bei dem Modulator 201 mit Doppelmodulation deutlich besser getroffen wird (Kurve F6) als bei einer Einfachmodulation. Die Abweichungen für dunkle Graustufen sind jedoch immer noch erheblich, wie 17 zu entnehmen ist, in der in gleicher Weise wie in 16, die Gamma-Kurven F6, F7 für weiß für die Grauwerte von 1 bis 10 gezeigt sind.
• Für beide Beispiele nach dem Stand der Technik sind die resultierenden Farborte und Helligkeiten in nachfolgender Tabelle zusammengefasst (hierbei ist zur Abtrennung der Nachkommastellen „.“ statt einem „,“ verwendet, was in der vorliegenden Beschreibung als gleich angenommen wird):

  RGB-Eingabe			Ideal	1×DMD SdT			2×DMD SdT
  R	G	B	L	L	x	y	L	x	y
  255	255	255	1	1	0.313	0.333	1	0.311	0.331
  20	20	20	0.00370	0.00436	0.308	0.326	0.00371	0.311	0.331
  10	10	10	0.00080	0.00147	0.300	0.312	0.00081	0.311	0.331
  9	9	9	0.00064	0.0013	0.298	0.310	0.00065	0.311	0.331
  8	8	8	0.00049	0.00116	0.296	0.307	0.00050	0.311	0.331
  7	7	7	0.00037	0.00103	0.295	0.304	0.00038	0.310	0.330
  6	6	6	0.00026	0.00093	0.293	0.301	0.00027	0.310	0.330
  5	5	5	0.00018	0.00084	0.291	0.298	0.00018	0.310	0.329
  4	4	4	0.00011	0.00077	0.289	0.296	0.00012	0.309	0.328
  3	3	3	5.69E-05	0.00072	0.288	0.293	6.535E-05	0.307	0.325
  2	2	2	2.33E-05	0.00069	0.287	0.292	3.176E-05	0.303	0.318
  1	1	1	5.08E-06	0.00067	0.286	0.291	1.35E-05	0.293	0.301
  0	0	0	0	0.00067	0.286	0.290	4.45E-07	0.259	0.242

• Diese Tabelle zeigt eine Zusammenstellung der Farborte und Helligkeiten für die beiden Beispiel-Systeme 101, 201 nach dem Stand der Technik in Abhängigkeit von vorgegebenen RGB-Eingabewerten.
• Für die farbrichtige Darstellung dunkler Bildinhalte ist es - z.B. in Multi-Projektor Anordnungen - notwendig, dass sowohl die Farborte über eine Dimmung erhalten bleiben, als auch dass die Helligkeiten möglich nah an der idealen Gamma-Kurve liegen.
• Die beschriebene Schwierigkeit der Darstellung korrekter Helligkeiten für geringe Helligkeiten kann mit einem sogenannten „Boosten“ überwunden werden, bei dem einer der beiden Modulatoren 3, 5 auf Schwarz geschaltet ist und der zweite Modulator lediglich ein nicht zu vermeidendes Restlicht des auf Schwarz geschalteten Modulators in vorteilhafter Weise so moduliert, dass geringe Helligkeitswerte genauer erzeugt werden können. Dieses Restlicht hat ferner eine spektrale Charakteristik, die vom jeweiligen Projektor 1 abhängt. Es wird daher erfindungsgemäß das Restlicht so modulieren, dass gleichzeitig zur korrekten Helligkeit auch die korrekten Farben wiedergegeben werden.
• Dem Projektor 1 kann ein sogenannter „Schwarzpunkt“ SW zugeordnet werden. Der Schwarzpunkt beschreibt den Farbort für ein schwarzes Bild. Typischerweise sind die Farborte von Weißpunkt W und Schwarzpunkt SW bei einem realen Projektor nicht identisch. Während sich der Weißpunkt W (in der Regel) aus den Primärfarben ergibt (aus der Summe der entsprechenden Farbwerte), resultiert der Schwarzpunkt SW aus einem endlichen Kontrast der Bildgeber 3, 5. Dieser Kontrast ist in der Regel wellenlängenabhängig. Bei Bildgebern 3, 5 auf Basis von Flüssigkristallen ist der Kontrast typischerweise im Blauen geringer als im Roten, so dass der Schwarzpunkt SW meist „blauer“ ist als der Weißpunkt. Für Kippspiegel-Matrizen 3, 5, wie sie beim Projektor 1 gemäß 1 verwendet werden, wird der Kontrast durch die Fläche unter den Kippspiegeln sowie durch die Spiegelkanten beeinflusst. Auch hier gelangt in der Regel mehr blaues als rotes Licht zur Projektionsfläche 10.
• Aufgrund dieser Eigenschaften verschiebt sich in unerwünschter Weise der Farbort einer jeden projizierten Farbe bei Dimmung in Richtung des Schwarzpunktes SW. Auch „reine“ Farben - wie Rot, Grün oder Blau - besitzen z. B. bei einer Graustufe von 1 einen Farbort, der nicht mehr der Primärfarbe entspricht, sondern schon nahe beim Schwarzpunkt liegt.
• Wenn einer der Modulatoren 3, 5 (z. B. der erste Modulator 3) auf Schwarz geschaltet ist, ergibt sich als resultierendes Spektrum aus (13) $$S_{Doppel+Boost}\left(\lambda ,g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)={\displaystyle {\int }_{\text{Frame}}d\text{t}{\displaystyle {\sum }_{Farbenc\left(r,g,b\right)}I\left(\lambda \right)\cdot T_C\left(c,\lambda \right)\cdot D_1\left(\lambda ,"\text{black}"\right)\cdot D_2\left(t,\lambda ,g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\cdot T_O\left(\lambda \right)}}$$

  
• Analog zu den Gleichungen (3) bis (6) können auch hier die resultierenden Farbwerte ermittelt werden: $${\overrightarrow{X}}_{Doppel+Boost}\left(g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)=\begin{array}{c}\left(\begin{array}{c}{\displaystyle {\int }_{\lambda }d\lambda S_{Doppel+Boost}\left(\lambda ,g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\cdot \overrightarrow{x}\left(\lambda \right)}\\ {\displaystyle {\int }_{\lambda }d\lambda S_{Doppel+Boost}\left(\lambda ,g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\cdot \overrightarrow{y}\left(\lambda \right)}\\ {\displaystyle {\int }_{\lambda }d\lambda S_{Doppel+Boost}\left(\lambda ,g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\cdot \overrightarrow{z}\left(\lambda \right)}\end{array}\right)\\ =\left(\begin{array}{c}{X}_{Doppel+Boost}\left(g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\\ Y_{Doppel+Boost}\left(g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\\ Y_{Doppel+Boost}\left(g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\end{array}\right)\end{array}$$

  
• Gesucht werden nun die Werte g_2r , g_2g und g_2b , die einen Zielfarbwert ${\overrightarrow{X}}_{Ziel}$

  

  möglichst genau annähern. Es wird daher g_2r, g_2g, g_2b ∈ [0,1, ...,255] so bestimmt, dass $\Vert {\overrightarrow{X}}_{Ziel}-{\overrightarrow{X}}_{Doppel+Boost}\left(g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\Vert$

  

  minimal wird. Die Steuereinheit 7 setzt daher bei einem vorgegebenen RGB-Tripel (bzw. Bilddaten BD) eines (dunklen) Bildpunktes (der z. B. einen Helligkeitswert aufweist, der kleiner ist als ein erster Schwellwert) eines darzustellenden Bildes das Signal (Beleuchtungssteuerdaten BS) für den ersten Bildgeber 3 auf Schwarz und bestimmt das Farbtripel g_2r , g_2g und g_2b und daraus die Bildsteuerdaten BD für den zweiten Modulator 5 so, dass der Farbabstand zum vorgegeben RGB-Tripel (bzw. zu den Bilddaten BD) minimal wird.
• Dabei ist ||·|| eine Norm, die den Abstand zweier Farbwerte beschreibt. Diese Norm kann beispielsweise als Betrag des Farbvektors definiert sein. Alternativ werden zunächst nach Formel (9) die Vektoren ${\overrightarrow{L}}_{Doppel+Boost}\left(g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\text{ und }{\overrightarrow{L}}_{Ziel}$

  

  berechnet und anschließend wiederum die Norm des Differenz-Vektors gebildet. Diese Norm $\Vert \left|\overrightarrow{L}\right|\Vert$

  

  kann dabei die einzelnen Komponenten des Vektors unterschiedlich bewerten: $$\Vert \left|\overrightarrow{L}\right|\Vert =\Vert \left|\left(\begin{array}{c}{L}_1\\ L_2\\ L_3\end{array}\right)\right|\Vert :=\sqrt{\alpha \cdot {\left(L_1\right)}^2+\beta \cdot {\left(L_2\right)}^2+\gamma \cdot {\left(L_3\right)}^2}$$

  
• Um beispielsweise die Helligkeit (L₁ ) einer dargestellten Farbe anders zu gewichten als den Farbort (L₂ und L₃ ), kann man α ≠ 1 und β = γ = 1 wählen. Weiterhin können für L₂ und L₃ abweichend von (9) anstelle der x y-Farbkoordinaten auch u' v'-Farbkoordinaten nach DIN EN ISO 11664-1 verwendet werden.
• Für die Bildmodulation mit den zwei Modulatoren 3, 5 mit Pulsweitenmodulation (PWM) ist somit in Gleichung (14) t_10,c = t_11,c = 0 und es ergibt sich für Gleichung (17): $$\begin{array}{ccc}{t}_{\mathrm{00,}c}+t_{\mathrm{00,}c}+t_{\mathrm{01,}c}={\tau }_c& \text{mit}& c\in \left\{r,g,b\right\}\end{array}$$

  
• Formel (14) vereinfacht sich dann zu: $$\begin{array}{l}{S}_{2xDMD}\left(\lambda ,t_{\mathrm{01,}r},t_{\mathrm{01,}g},t_{\mathrm{01,}b}\right)=\frac{1}{{\tau }_r+{\tau }_g+{\tau }_b}\cdot {\displaystyle {\sum }_{c\in \left(r,g,b\right)}{\tau }_c\cdot I\left(\lambda \right)\cdot T_C\left(c,\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot \{\left({\tau }_c-t_{\mathrm{01,}c}\right)\cdot }\\ D_1\left(\lambda ,"\text{black}"\right)\cdot D_2\left(\lambda ,"\text{black}"\right)+t_{\mathrm{01,}c}\cdot D_1\left(\lambda ,"\text{black}"\right)\cdot D_2\left(\lambda ,"\text{white}"\right)\}\end{array}$$

  
• Gesucht sind nun die Zeiten t_01,1r, t_01,g , t_01,b , die es erlauben, einen gesuchten Wert für ${\overrightarrow{X}}_{Ziel}$

  

  darzustellen. Unter Verwendung der Gleichungen (3) bis (6) lässt sich obige Gleichung zu folgender Forderung umformen:
  Finde t_01,C ∈ [0:τ_c] mit c ∈ {r,g,b}, so dass $\Vert {\overrightarrow{X}}_{Ziel}-{\overrightarrow{X}}_{2xDMD}\left(t_{\mathrm{01,}r},t_{\mathrm{01,}g}{t}_{\mathrm{01,}b}\right)\Vert$

  

  minimal wird mit $${\overrightarrow{X}}_{2xDMD}\left(t_{\mathrm{01,}r},t_{\mathrm{01,}g},t_{\mathrm{01,}b}\right)=\frac{1}{{\tau }_r+{\tau }_g+{\tau }_b}\cdot {\displaystyle {\sum }_{c\in \left(r,g,b\right)}\left\{\left({\tau }_c-t_{\mathrm{01,}c}\right)\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}+t_{\mathrm{01,}c}\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}\right\}}$$

  
• Dabei sind $${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}=\frac{{\tau }_c}{{\tau }_r+{\tau }_g+{\tau }_b}{\displaystyle \int d\lambda I\left(\lambda \right)\cdot T_C\left(c,\lambda \right)\cdot D_1\left(\lambda ,"\text{black}"\right)\cdot D_2\left(\lambda ,"\text{black}"\right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot \left(\begin{array}{c}\overline{x}\left(\lambda \right)\\ \overline{y}\left(\lambda \right)\\ \overline{z}\left(\lambda \right)\end{array}\right)}$$

  

  $${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}=\frac{{\tau }_c}{{\tau }_r+{\tau }_g+{\tau }_b}{\displaystyle \int d\lambda I\left(\lambda \right)\cdot T_C\left(c,\lambda \right)\cdot D_1\left(\lambda ,"\text{black}"\right)\cdot D_2\left(\lambda ,"\text{white}"\right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot \left(\begin{array}{c}\overline{x}\left(\lambda \right)\\ \overline{y}\left(\lambda \right)\\ \overline{z}\left(\lambda \right)\end{array}\right)}$$

  
• Bei diesen Vektoren ${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}\text{und }{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}$

  

  handelt es sich um Größen, die beispielsweise experimentell für den Projektor 1 bestimmt werden können.
• Verwendet man die Spektren für Lampe, DMDs, Optik und Farbfilter, wie sie beim Projektor 201 mit Doppelmodulation nach dem Stand der Technik angewendet wurden, so lassen sich die Zeiten t_01,1r, t_01,g , t_01,b berechnen, für die gegebenen Ziel-Farben projiziert werden können. Die Zeiten lassen sich über Gleichung (16) in Grauwerte (= On-Zeitdauer des entsprechenden Pixels des zweiten Modulators 5) der jeweiligen Farben umrechnen. In der Regel ergeben sich dabei keine natürlichen Zahlen zwischen 0 und 255. Hier sind entweder die nächsten natürlichen Zahlen als g_2r , g_2g , g_2b für den zweiten Modulator zu wählen (bzw. den nächsten darstellbaren Grauwert, falls der Modulator eine höhere Bit-Tiefe als 8-bit). Alternativ kann der erforderliche Grauwert über ein räumliches und/oder zeitliches Dithering dargestellt werden.
• Für das Beispiel sind die errechneten Grauwerte an den beiden Modulatoren in nachfolgender Tabelle in Abhängigkeit von RGB-Eingabewerten zusammengestellt: Dabei wird wiederum von einer 8-Bit-Darstellung ausgegangen, wobei R1, G1, B1 die ON-Zeiten des ersten Modulators 3 für die jeweilige Farbe und R2, G2, B2 die ON-Zeiten des zweiten Modulators 5 für die jeweilige Farbe sind.

  RGB-Eingabe			Ideal	2×DMD + Boost
  R	G	B	L	R1	G1	B1	R2	G2	B2	t01r/τr	t01g/τg	t01b/τb	L	x	y
  255	255	255	1	255	255	255	255	255	255				1	0.311	0.331
  20	20	20	0.00370	20.1	20.1	20.1	20	20	20				0.00371	0.311	0.331
  10	10	10	0.00080	10.1	10.1	10.1	10	10	10				0.00081	0.311	0.331
  9	9	9	0.00064	9.05	9.05	9.05	9	9	9				0.00065	0.311	0.331
  8	8	8	0.00049	0	0	0	158.7	134.7	64.7	0.8062	0.7481	0.5362	0.00050	0.311	0.331
  7	7	7	0.00037	0	0	0	83.1	70.5	33.9	0.6008	0.5575	0.3994	0.00037	0.311	0.331
  6	6	6	0.00026	0	0	0	39.4	33.4	16.0	0.4278	0.3970	0.2843	0.00026	0.311	0.331
  5	5	5	0.00018	0	0	0	16.3	13.8	6.6	0.2863	0.2656	0.1900	0.00018	0.311	0.331
  4	4	4	0.00011	0	0	0	5.5	4.7	2.2	0.1750	0.1623	0.1159	0.00011	0.311	0.331
  3	3	3	5.69E-05	0	0	0	1.4	1.2	0.5	0.0926	0.0859	0.0611	5.77E-05	0.311	0.331
  2	2	2	2.33E-05	0	0	0	0.2	0.2	0.1	0.0376	0.0348	0.0245	2.36E-05	0.311	0.331
  1	1	1	5.08E-06	0	0	0	0.006	0.005	0.002	0.0077	0.0071	0.0046	5.14E-06	0.311	0.331
  0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	4.45E-07	0.259	0.242

• Es zeigt sich, dass gegenüber den Lösungen nach dem Stand der Technik die Farborte weniger variieren bzw. vom idealen Wert abweichen (im Beispiel wurde als Ziel-Farbe die Koordinaten der letzten nicht-geboosteten Farbe (9/9/9) verwendet). Dies ist in 18 in gleicher Weise wie in 11 und 15 für die Grautripel (10/10/10) bis (1/1/1) dargestellt. Daraus ergibt sich, dass die Grautripel (9/9/9) bis (1/1/1) am selben Farbort liegen und das Grautripel (10/10/10) sehr nah an diesem Farbort liegt, so dass die Farbabweichungen unterhalb einer Wahrnehmungsschwelle von 0,003 liegen. Weiterhin werden zusätzlich die Helligkeiten gemäß der idealen Gamma-Kurve F7 deutlich besser getroffen, wie in 19 in gleicher Weise wie in 11, 16 und 17 gezeigt ist. So liegt die mit durchgezogener Linie gezeichnete Gamma-Kurve F6 für weiß für die Grauwerte von 1 bis 10 auf die idealen in Gamma-Kurve F7, die als gepunktete Linie gezeichnet ist. Das dazu durchgeführte „Boosten“ ist ebenfalls dieser Tabelle zu entnehmen. Für z. B. eine RGB-Eingabe von (7/7/7) wird das entsprechende Pixel des ersten Modulators 3 auf schwarz bzw. OFF geschaltet mit (0/0/0) und das entsprechende Pixel des zweiten Modulators 5 wird dagegen stark erhöht bzw. geboostet auf (83,1/70,5/33,9) (bzw. auf ganze Zahlen gerundet (83/71/34), was deutlich größer ist als der RGB-Eingabewert (7/7/7). Der zweite Modulator 5 moduliert für diese Pixel somit das nicht zu vermeidende Restlicht des ersten Modulators 3.
• Für Farben, die nicht „zu nahe“ an den Primärfarben sind, lässt sich $\Vert {\overrightarrow{X}}_{Ziel}-{\overrightarrow{X}}_{2xDMD}\left(t_{\mathrm{01,}r},t_{\mathrm{01,}g},t_{\mathrm{01,}b}\right)\Vert =0$

  

  erfüllen. Dies ist dann der Fall, wenn die Matrix-Gleichung zu Lösungen für t_01,c ∈ [0,τ_c führt. Dies wird klar, wenn man die Forderung umformt zu: $$\frac{1}{{\tau }_r+{\tau }_g+{\tau }_b}\cdot {\left(\begin{array}{ccc}{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}r}-{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}r}& {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}g}-{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}g}& {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}b}-{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}b}\end{array}\right)}^T\cdot \left(\begin{array}{c}{t}_{\mathrm{01,}r}\\ t_{\mathrm{01,}g}\\ t_{\mathrm{01,}b}\end{array}\right)={\overrightarrow{X}}_{Ziel}-\frac{1}{{\tau }_r+{\tau }_g+{\tau }_b}\cdot {\displaystyle {\sum }_{c\in \left(r,g,b\right)}{\tau }_c\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}}$$

  
• Dieser Ausdruck lässt sich invertieren und gibt die Lösungen für die Zeiten t_01,1r, t_01,g , t_01,b : $$\left(\begin{array}{c}{t}_{\mathrm{01,}r}\\ t_{\mathrm{01,}g}\\ t_{\mathrm{01,}b}\end{array}\right)={\widehat{M}}^{-1}\cdot \overrightarrow{X}$$

  
• Mit $$\widehat{M}=\frac{1}{{\tau }_r+{\tau }_g+{\tau }_b}\cdot {\left(\begin{array}{ccc}{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}r}-{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}r}& {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}g}-{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}g}& {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}b}-{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}b}\end{array}\right)}^T$$

  

  und $$\overrightarrow{X}={\overrightarrow{X}}_{Ziel}-\frac{1}{{\tau }_r+{\tau }_g+{\tau }_b}\cdot {\displaystyle \sum {{}_c}_{\in \left(r,g,b\right)}}{\tau }_c\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}$$

  
• Der erfindungsgemäße Projektor 1 weist aufgrund der beschriebenen zeitsequentiellen farbigen Beleuchtung der beiden Modulatoren 3, 5 einen roten Farbkanal, einen grünen Farbkanal und einen blauen Farbkanal auf, wobei alle Farbkanäle die beiden Modulatoren 3, 5 und die Abbildungsoptik 4 aufweisen. Sie unterscheiden sich nur durch die Stellung des Farbrades 15, die dafür sorgt, dass rotes, grünes oder blaues Licht auf die Modulatoren 3, 5 fällt. Jeder dieser Farbkanäle weist aufgrund der beschriebenen Wellenlängenabhängigkeit des Kontrastes der Modulatoren 3, 5 die unerwünschte Eigenschaft auf, dass sich der erzeugte Farbort in Abhängigkeit der eingestellten Helligkeit verschiebt. Dies ist gerade bei geringen zu erzeugenden Helligkeitswerten von Nachteil und wird in der beschriebenen Art und Weise erfindungsgemäß kompensiert.
• Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des Projektors 1 wird, wie in 20 gezeigt, das Licht zunächst über einen ersten Modulator 3 („Beleuchtung“) gelenkt. Anschließend wird das Licht mittels eines Farbteilerwürfels 50 in einen roten, einen grünen und einen blauen Farbanteil aufgespaltet. Die Farbanteile werden jeweils über einen weiteren Modulator 5₁ , 5₂ , 5₃ gelenkt (der Abbildungsmodulator 5₁ moduliert den roten Farbanteil, der Abbildungsmodulator 5₂ moduliert den grünen Farbanteil und der Abbildungsmodulator 5₃ moduliert den blauen Farbanteil). Anschließend wird das modulierte Licht über die Spiegel 51, 52, 53 zusammengeführt und über eine Projektionsoptik 6 an eine Projektionsfläche 10 gelenkt. Bei den Modulatoren 3, 5₁ , 5₂ , 5₃ handelt es sich in diesem Beispiel um vier DMDs. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Steuereinheit 7 nicht eingezeichnet.
• Bei einer solchen „1→3“-Anordnung lässt sich Gleichung (21) schreiben als: $$S_{1\to 3}\left(\lambda ,g_1,g_2{}_r,g_{2g},g_{2b}\right)={\displaystyle \int {}_{\text{Frame}}d\text{t}}I\left(\lambda \right)\cdot D_1\left(t,\lambda ,g_1\right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot {\displaystyle \sum {}_{Farbenc\in \left(r,g,b\right)}{T}_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot D_{2c}\left(t,\lambda ,g_{2c}\right)}.$$

  
• Hierbei sei in T_C,c (λ) die Transmission für den Farbkanal c ∈ (r,g,b) inklusive der Farbteiler 50 und Farbvereiniger 51-53. D_2c (t,λ,g_2c ) beschreibt die Reflektivitäten der drei Abbildungs-DMDs 5₁ -5₃ .
• Für die Darstellung von hellen Bildinhalten muss der Beleuchtungs-DMD 3 mindestens zu den Zeiten auf Weiß stehen, wenn einer der Abbildungs-DMDs 5₁ -5₃ auf Weiß steht. Das führt insbesondere in dunkleren Szenen dazu, dass die Primärfarben - oder sehr farbige Bildinhalte - farblich entsättigt werden.
• Für die Darstellung dunkler Bildinhalte kann, wie schon im ersten Ausführungsbeispiel, ein Boosten durchgeführt werden, wobei z. B. der Beleuchtungs-DMD 3 auf Schwarz gestellt wird und das Boosten über die drei Abbildungs-DMD 5₁ -5₃ erfolgt.
• Schreibt man Gleichung (29) in einer Darstellung mit DMD-Zeiten, so gilt für die Darstellung dunkler Bildinhalte mittels Boost (analog zu (25) im ersten Ausführungsbeispiel): $$S_{1\to 3DMD}\left(\lambda ,t_{01}{}_{,r},t_{\mathrm{01,}g},t_{\mathrm{01,}b}\right)=\frac{1}{\tau }\cdot I\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot D_1\left(\lambda ,\text{"black"}\right)\cdot {\displaystyle \sum {}_{c\in \left(r,g,b\right)}{T}_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot \left\{\left(\tau -t_{\mathrm{01,}c}\right)\cdot D_{2c}\left(\lambda ,\text{"black"}\right)+t_{\mathrm{01,}c}\cdot D_{2c}\left(\lambda ,\text{"white"}\right)\right\}}$$

  
• Dabei ist τ = τ_r = τ₉ = τ_b.
• Gesucht sind nun wieder die Zeiten t_01,1r, t_01,g, t_01,b, die es erlauben, einen gesuchten Wert für ${\overrightarrow{X}}_{Ziel}$

  

  darzustellen. Unter Verwendung der Gleichungen (3) bis (6) lässt sich obige Gleichung zu folgender Forderung umformen:
  Finde t_01,c ∈ [0: τ_c] mit c ∈ {r,g,b}, so dass $\Vert {\overrightarrow{X}}_{Ziel}-{\overrightarrow{X}}_{1\to 3DMD}\left(t_{\mathrm{01,}r},r_{\mathrm{01,}g},t_{\mathrm{01,}b}\right)\Vert$

  

  minimal wird mit $${\overrightarrow{X}}_{1\to 3DMD}\left(t_{\mathrm{01,}r},t_{\mathrm{01,}g},t_{\mathrm{01,}b}\right)=\frac{1}{\tau }\cdot {\displaystyle \sum {}_{c\in \left(r,g,b\right)}\left\{\left({\tau }_c-t_{\mathrm{01,}c}\right)\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}+t_{\mathrm{01,}c}\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}\right\}}$$

  
• Dabei sind $${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}={\displaystyle \int d\lambda I\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot D_1\left(\lambda ,\text{"black"}\right)\cdot D_{2c}\left(\lambda ,\text{"black"}\right)}\cdot T_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot \left(\begin{array}{c}\overline{x}\left(\lambda \right)\\ \overline{y}\left(\lambda \right)\\ \overline{z}\left(\lambda \right)\end{array}\right)$$

  

  $${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}={\displaystyle \int d\lambda I\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot D_1\left(\lambda ,\text{"black"}\right)\cdot D_{2c}\left(\lambda ,\text{"white"}\right)}\cdot T_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot \left(\begin{array}{c}\overline{x}\left(\lambda \right)\\ \overline{y}\left(\lambda \right)\\ \overline{z}\left(\lambda \right)\end{array}\right)$$

  
• Bei diesen Vektoren ${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}\text{ und }{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}$

  

  handelt es sich um Größen, die beispielsweise experimentell für den Projektor 1 bestimmt werden können.
• Verwendet man wieder die Spektren für Lampe, DMDs und Optik, wie sie beim Projektor 201 mit Doppelmodulation nach dem Stand der Technik angewendet wurden (die Spektren der Farbkanäle des Farbteilerwürfels 50 bzw. des X-Cubes 50 sind in 21 und 22 dargestellt; daraus lässt sich T_C,c(λ) errechnen), so lassen sich die Zeiten t_01,r, t_01,g , t_01,b berechnen, um die gegebenen Ziel-Farben dann möglichst genau zu projizieren. In 21 und 22 ist die Reflexion des Rot-Reflektors als durchgezogene Linie F8 und die Reflexion des Blau-Reflektors als gepunktete Linie F9 eingezeichnet, wobei die Wellenlänge in nm entlang der x-Achse und die Reflexion entlang der y-Achse aufgetragen ist. In 21 ist die Reflexion linear aufgetragen und in 22 ist die Reflexion logarithmisch aufgetragen.
• Die Zeiten lassen sich wieder über Gleichung (16) in Grauwerte der jeweiligen Farben umrechnen. In der Regel ergeben sich dabei keine natürlichen Zahlen zwischen 0 und 255. Hier sind entweder die nächsten natürlichen Zahlen als g_2r ,g_2g, g_2b für den zweiten Modulator 5₁ , 5₂ , 5₃ zu wählen (bzw. den nächsten darstellbaren Grauwert, falls der Modulator eine höhere Bit-Tiefe als 8-bit). Alternativ kann der erforderliche Grauwert über ein räumliches und/oder zeitliches Dithering dargestellt werden.
• Die so errechneten Grauwerte für die Modulatoren 3, 5₁ , 5₂ , 5₃ sind in 23 für Weiß und in 24 für Rot in Abhängigkeit von RGB-Eingabewerten zusammengestellt. Dabei wird eine „1→3“-Anordnung ohne erfindungsgemäße Ansteuerung, die als 1-3 DMD SdT bezeichnet ist, mit dem erfindungsgemäßen Projektor 1 gemäß 20, der als 1-3 DMD + Boost bezeichnet ist, verglichen.
• Die Stabilisierung des Farbortes bei dem erfindungsgemäßen Projektor 1 lässt sich auch einem Vergleich des relevanten Bereiches des Farbraums für die Dimmung von Weiß (255/255/255) nach Schwarz (0/0/0) für den Projektor 1 in 25 mit dem gleichen Bereich des Farbraums für einen Projektor mit „1→3“-Anordnung ohne die erfindungsgemäße Ansteuerung in 26 entnehmen. Die Darstellung in 25 und 26 entspricht z.B. der Darstellung in 15. Ein Vergleich der Gamma-Kurve für Weiß gemäß 27 für den erfindungsgemäßen Projektor 1 mit der entsprechenden Gamma-Kurve für Weiß für einen Stand der Technik „1-3“-Projektor gemäß 28 für die Graustufen 1 bis 10 zeigt deutlich, wie gut mit dem erfindungsgemäßen Projektor 1 die ideale Gamma-Kurve F7 angenähert wird. In 27 und 28 sind die idealen Gamma-Kurven F7 jeweils gepunktet dargestellt und die tatsächlich erreichten Gamma-Kurven F6 mit durchgezogener Linie (in gleicher Weise wie z.B. in 16).
• Bei diesem Ausführungsbeispiel zeigen sich noch einmal besonders die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung. Dies wird deutlich, wenn man die Dimmung von Farben betrachtet, die deutlich von Weiß verschieden sind. Für dunkle Rottöne beispielsweise wird - nach dem Stand der Technik - über den ersten Modulator 3 auch grünes und blaues Licht (entsprechend dem Kontrast in diesem Spektralbereich) weitergeleitet, das zu einer Entsättigung der Farben führt. Durch das hier vorgestellte Boosten bleibt der erste (für alle Farben gemeinsame) Modulator 3 auf Schwarz, während lediglich dessen Restlicht - in Farbkanäle aufgeteilt - von den zweiten Modulatoren manipuliert wird. 29 und 30 zeigen in gleicher Weise wie 25 und 26 nun die Dimmung von Rot (255/0/0) nach Schwarz (0/0/0) für den erfindungsgemäßen „1-3“-Projektor 1 (29) und einem entsprechenden Stand der Technik „1-3“-Projektor in 30. Die Gamma-Kurve F6 für Rot für den erfindungsgemäßen „1-3“-Projektor 1 ist in 31 gezeigt. Die entsprechende Gamma-Kurve F6 für einen Stand der Technik „1-3“-Projektor ist in 32 gezeigt. Hier sind wieder die tatsächlichen Gamma-Kurven F6 mit durchgezogener Linie und die idealen Gamma-Kurven F7 gepunktet in gleicher Weise, wie in 27 und 28 dargestellt. Ein Vergleich der 31 und 32 zeigt deutlich, welche Verbesserung mit dem erfindungsgemäßen Projektor 1 erreicht wird. Im Übrigen kann auf die Zahlen in 24 verwiesen werden.
• Auch der Projektor 1 gemäß 20 weist einen roten, einen grünen und einen blauen Farbkanal auf, wobei der erste Modulator 3 Bestandteil von allen drei Farbkanälen ist. Der Abbildungsmodulator 5₁ ist Teil des roten Farbkanals, der Abbildungsmodulator 5₂ ist Teil des grünen Farbkanals und der Abbildungsmodulator 5₃ ist Teil des blauen Farbkanals.
• Das Licht der Lichtquelle 2 kann alternativ auch zunächst spektral aufgespalten werden, anschließend über drei Abbildungsmodulatoren 5₁ , 5₂ , 5₃ gelenkt, anschließend vereinigt und über einen „Clean-Up“-Modulator 3 geleitet und schließlich projiziert werden, wie in 33 (zur Vereinfachung der Darstellung ist die Steuereinheit 7 nicht eingezeichnet) gezeigt ist. In der obigen Beschreibung des Modulators 1 von 20 und den Formeln sind lediglich „Beleuchtungsmodulator“ und „Clean-Up“-Modulator auszutauschen.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der „Clean-Up“-Modulator 3 Teil in allen drei Farbkanälen. Der Abbildungsmodulator 5₁ ist Teil des roten Farbkanals, der Abbildungsmodulator 5₂ ist Teil des grünen Farbkanals und der Abbildungsmodulator 5₃ ist Teil des blauen Farbkanals.
• In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Projektor 1 betrachtet (34; zur Vereinfachung der Darstellung ist die Steuereinheit 7 nicht eingezeichnet), bei dem das Licht zunächst in einen roten, einen grünen und einen blauen Farbanteil aufgespalten wird. Anschließend wird das Licht über drei (farb-spezifische) Modulatoren 3₁ , 3₂ , 3₃ („Beleuchtung“) und nachfolgend über drei (ebenfalls farb-spezifische) Modulatoren 5₁ , 5₂ , 5₃ („Abbildung“) gelenkt. Darauf wird das Licht wieder zusammengeführt und über eine Projektionsoptik 6 an eine Projektionsfläche gelenkt 10. Bei den Modulatoren 3₁ -3₃ , 5₁ -5₃ handelt es sich in diesem Beispiel um sechs DMDs. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Modulatoren 3₁ und 5₁ Teil des roten Farbkanals, die Modulatoren 3₂ und 5₂ Teil des grünen Farbkanals und die Modulatoren 3₃ und 5₃ Teil des blauen Farbkanals.
• Bei einer solchen „3→3“-Anordnung lässt sich Gleichung (21) schreiben als: $$S_{3\to 3}\left(\lambda ,g_{1r},g_{1g},g_{1b},g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)={\displaystyle \int {}_{\text{Frame}}}d\text{t }I\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot {\displaystyle \sum {}_{Farbenc\in \left(r,g,b\right)}{T}_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot D_{1c}\left(t,\lambda ,g_{2c}\right)}$$

  
• Hierbei sei in T_C,c (λ) die Transmission für den Farbkanal c ∈ (r,g,b) inclusive der Farbteiler und Farbvereiniger. D_1c (t,λ,g_1c ) und D_2c (t,λ,g_2c ) beschreiben die Reflektivitäten der drei Beleuchtungs- und Abbildungs-DMDs 3₁ -3₃ , 5₁ -5₃ .
• Für die Darstellung von hellen Bildinhalten werden die Beleuchtungs-DMDs 3₁ -3₃ mindestens zu den Zeiten auf Weiß stehen, wenn der farblich zugeordnete Abbildungs-DMD 5₁ -5₃ auf Weiß steht (analog zu einem 1→1 DMD System).
• Schreibt man Gleichung (29) in einer Darstellung mit DMD-Zeiten, so gilt für die Darstellung dunkler Bildinhalte mittels Boost (analog zu (25) im ersten Ausführungsbeispiel): $$S_{3\to 3DMD}\left(\lambda ,t_{\mathrm{01,}r},t_{\mathrm{01,}g},t_{\mathrm{01,}b}\right)=\frac{1}{\tau }\cdot I\left(\lambda \right)\cdot {\text{T}}_O\left(\lambda \right)\cdot {\displaystyle \sum {}_{c\in \left(r,g,b\right)}{T}_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot }{\text{ D}}_{1c}\left(\lambda ,\text{"black"}\right)\cdot \left\{\left(\tau -t_{\mathrm{01,}c}\right)\cdot D_{2c}\left(\lambda ,\text{"black"}\right)+t_{\mathrm{01,}c}\cdot D_{2c}\left(\lambda ,\text{"white"}\right)\right\}$$

  
• Dabei ist τ = τ_r = τ₉ = -τ_b.
• Gesucht sind nun wieder die Zeiten t_01,r, t_01,g, t_01,b, die es erlauben, einen gesuchten Wert für ${\overrightarrow{X}}_{Ziel}$

  

  darzustellen. Unter Verwendung der Gleichungen (3) bis (6) lässt sich obige Gleichung zu folgender Forderung umformen: $$\begin{array}{l}{\text{Finde t}}_{\mathrm{01,}c}\in \left[0:{\tau }_c\right]\text{ mit }c\in \left\{r,g,b\right\},\text{so dass }\Vert {\overrightarrow{X}}_{Ziel}-{\overrightarrow{X}}_{3\to 3DMD}\left(t_{\mathrm{01,}r},t_{\mathrm{01,}g},t_{\mathrm{01,}b}\right)\Vert \text{minimal wird mit}\\ {\overrightarrow{X}}_{3\to 3DMD}\left(t_{\mathrm{01,}r},t_{\mathrm{01,}g},t_{\mathrm{01,}b}\right)=\frac{1}{\tau }\cdot {\displaystyle \sum {}_{c\in \left(r,g,b\right)}\left\{\left({\tau }_c-t_{\mathrm{01,}c}\right)\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}+t_{\mathrm{01,}c}\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}\right\}}\end{array}$$

  
• Dabei sind $${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}={\displaystyle \int d\lambda I\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot D_{1c}\left(\lambda ,\text{"black"}\right)\cdot D_{2c}\left(\lambda ,\text{"black"}\right)}\cdot T_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot \left(\begin{array}{c}\overline{x}\left(\lambda \right)\\ \overline{y}\left(\lambda \right)\\ \overline{z}\left(\lambda \right)\end{array}\right)$$

  

  $${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}={\displaystyle \int d\lambda I\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot D_{1c}\left(\lambda ,\text{"black"}\right)\cdot D_{2c}\left(\lambda ,\text{"white"}\right)}\cdot T_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot \left(\begin{array}{c}\overline{x}\left(\lambda \right)\\ \overline{y}\left(\lambda \right)\\ \overline{z}\left(\lambda \right)\end{array}\right)$$

  
• Bei diesen Vektoren ${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}\text{ und }{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}$

  

  handelt es sich um Größen, die beispielsweise experimentell für einen Projektor 1 gemäß 34 bestimmt werden können.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen Bildgeber bzw. Modulatoren verwendet werden, die die Helligkeiten über eine Dämpfung einstellen. Für solche Bildgeber, die während eines gesamten Frames Licht in Abhängigkeit des Grauwertes dämpfen, kann auf eine Zeitabhängigkeit in den Formeln verzichtet werden. Typischerweise handelt es sich hier um Systeme mit LCD- oder LCoS- Bildgebern.
• Die Transmission (oder Reflektivität bei einem LCoS) kann man vereinfacht dadurch beschreiben, dass es eine Untergrund-Transmission U gibt sowie einen modulierte Transmission T_D(λ): $$D_D\left(\lambda ,g\right)=U\left(\lambda \right)+{\left(\frac{g}{255}\right)}^{\gamma }\cdot T_D\left(\lambda \right)$$

  
• Es gibt keine Zeitabhängigkeit, da während eines Frames die Transmission konstant bleibt (der Einfachheit halber nehmen wir an, dass „gebrochene“ Grauwerte g über ein zeitliches Dithering darstellen kann; eine explizite Zeitabhängigkeit kann so entfallen). γ entspricht dem Wert für Gamma, der in nachfolgenden Beispiel als 2,2 gewählt wird und den Zusammenhang zwischen Eingabe-Graustufe und der resultierenden Helligkeit wiedergibt.
• Analog zu Gleichung (13) für Bildgeber mit Pulsweitenmodulation lässt sich eine Doppelmodulation für dämpfende Bildgeber schreiben als: $$S_{D,Doppel}\left(\lambda ,g_{1r},g_{1g},g_{1b},g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)={\displaystyle \sum {}_{Farbenc\in \left(r,g,b\right)}I\left(\lambda \right)\cdot T_C\left(c,\lambda \right)\cdot D_{D1}\left(t,\lambda ,g_{1c}\right)\cdot D_{D2}\left(t,\lambda ,g_{2c}\right)}\cdot T_O\left(\lambda \right)$$

  
• Eine mögliche Anordnung ist analog zum Projektor 1 gemäß 20 und besitzt einen ersten Modulator 3, der drei weitere (farbige) Modulatoren 5₁ , 5₂ , 5₃ (Modulatoren für die Farben Rot, Grün und Blau) beleuchtet. Die Modulatoren 3 und 5₁ -5₃ von 20 sind bei dem nun beschriebenen Ausführungsbeispiel LCD- oder LCoS-Modulatoren. Es ergibt sich: $$S_{D\mathrm{,1}\to 3}\left(\lambda ,g_1,g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)=I\left(\lambda \right)\cdot D_{D1}\left(\lambda ,g_1\right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot {\displaystyle \sum {}_{Farben\in \left(r,g,b\right)}{T}_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot D_{D2c}\left(\lambda ,g_{2c}\right)}$$

  
• Für dunkle Bildinhalte kann auch hier geboostet werden, indem der erste (gemeinsame) Modulator 3 auf Schwarz geschaltet wird. Unter Verwendung von (43) ergibt sich: $$S_{D\mathrm{,1}\to 3}\left(\lambda ,g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)=I\left(\lambda \right)\cdot U_1\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot {\displaystyle \sum {}_{c\in \left(r,g,b\right)}{T}_{C.c}\left(\lambda \right)\cdot \left\{U_{2c}\left(\lambda \right)+{\left(\frac{g_{2c}}{255}\right)}^{\gamma }\cdot T_{D2c}\left(\lambda \right)\right\}}$$

  
• Gesucht sind nun die Größen g_2r , g_2g , g_2b , die es erlauben, einen gesuchten Wert für ${\overrightarrow{X}}_{Ziel}$

  

  darzustellen. Unter Verwendung der Gleichungen (3) bis (6) lässt sich obige Gleichung zu folgender Forderung umformen:
  Finde g_2,c ∈ [0:255] mit c ∈ {r,g,b}, so dass $\Vert {\overrightarrow{X}}_{Ziel}-{\overrightarrow{X}}_{D\mathrm{,1}\to 3}\left(g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\Vert$

  

  minimal wird mit $${\overrightarrow{X}}_{D\mathrm{,1}\to 3}\left(g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)={\displaystyle \sum {}_{c\in \left(r,g,b\right)}\left\{\left(1-{\left(\frac{g_{2c}}{255}\right)}^{\gamma }\right)\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}+{\left(\frac{g_{2c}}{255}\right)}^{\gamma }\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}\right\}}$$

  
• Dabei sind $$\begin{array}{l}{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}={\displaystyle \int d\lambda I\left(\lambda \right)\cdot T_O}\left(\lambda \right)\cdot U_1\left(\lambda \right)\cdot U_{2c}\left(\lambda \right)\cdot T_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot \left(\begin{array}{c}\overline{x}\left(\lambda \right)\\ \overline{y}\left(\lambda \right)\\ \overline{z}\left(\lambda \right)\end{array}\right)\\ \end{array}$$

  

  $${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}={\displaystyle \int d\lambda I\left(\lambda \right)\cdot T_O}\left(\lambda \right)\cdot U_1\left(\lambda \right)\cdot T_{D2c}\left(\lambda \right)\cdot T_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot \left(\begin{array}{c}\overline{x}\left(\lambda \right)\\ \overline{y}\left(\lambda \right)\\ \overline{z}\left(\lambda \right)\end{array}\right)$$

  
• Bei diesen Vektoren ${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}\text{ und }{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}$

  

  handelt es sich um Größen, die beispielsweise experimentell für den Projektor 1 bestimmt werden können.
• Es handelt sich hier also wieder um ein lineares Gleichungssystem für die Größen ${\left(\frac{g_{2r}}{255}\right)}^{\gamma },{\left(\frac{g_{2g}}{255}\right)}^{\gamma }\text{und }{\left(\frac{g_{2b}}{255}\right)}^{\gamma },$

  

  das nach den gesuchten Grauwerten g_2r , g_2g , g_2b aufgelöst werden kann.
• Die Ausführungen gelten Analog für eine Anordnung, bei der das Licht zunächst aufgespalten und über drei Bildgeber 5₁ , 5₂ , 5₃ geführt wird, um anschließend vereinigt und über einen „Clean-Up“-Modulator 3 geleiten zu werden (wie z. B. in 34).
• Eine weitere mögliche Anordnung für LCD- oder LCoS-Modulatoren ist analog zum Projektor 1 gemäß 34 und besitzt drei erste (farbige) Modulatoren 3₁ , 3₂ , 3₃ , denen drei weitere (farbige) Modulatoren 5₁ , 5₂ , 5₃ nachgeordnet sind. Es ergibt sich: $$S_{D\mathrm{,3}\to 3}\left(\lambda ,g_{1r},g_{1g},g_{1b},g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)=I\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot {\displaystyle \sum {}_{Farbenc\in \left(r,g,b\right)}{D}_{D1c}\left(\lambda ,g_{1c}\right)\cdot T_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot D_{D2c}\left(\lambda ,g_{2c}\right)}$$

  
• Für dunkle Bildinhalte kann auch hier geboostet werden, indem die ersten Modulatoren 3₁ -3₃ auf Schwarz geschaltet werden. Unter Verwendung von (43) ergibt sich: $$S_{D\mathrm{,3}}{}_{\to 3}\left(\lambda ,g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)=I\left(\lambda \right)\cdot U_{1c}\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot {\displaystyle \sum {}_{c\in \left(r,g,b\right)}}{T}_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot \left\{U_{2c}\left(\lambda \right)+{\left(\frac{g_{2c}}{255}\right)}^{\gamma }\cdot T_{D2c}\left(\lambda \right)\right\}$$

  
• Gesucht sind nun wieder die Größen g_2r , g_2g , g_2b , die es erlauben, einen gesuchten Wert für ${\overrightarrow{X}}_{Ziel}$

  

  darzustellen. Unter Verwendung der Gleichungen (3) bis (6) lässt sich obige Gleichung zu folgender Forderung umformen:
  Finde g_2,c ∈ [0:255] mit c ∈ {r,g,b}, so dass $\Vert {\overrightarrow{X}}_{Ziel}-{\overrightarrow{X}}_{D\mathrm{,3}\to 3}\left(g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)\Vert$

  

  minimal wird mit $${\overrightarrow{X}}_{D\mathrm{,3}\to 3}\left(g_{2r},g_{2g},g_{2b}\right)={\displaystyle \sum {}_{c\in \left(r,g,b\right)}\left\{\left(1-{\left(\frac{g_{2c}}{255}\right)}^{\gamma }\right)\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}+{\left(\frac{g_{2c}}{255}\right)}^{\gamma }\cdot {\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}\right\}}$$

  
• Dabei sind $${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}={\displaystyle \int d\lambda I\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot U_{1c}\left(\lambda \right)\cdot U_{2c}\left(\lambda \right)}\cdot T_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot \left(\begin{array}{c}\overline{x}\left(\lambda \right)\\ \overline{y}\left(\lambda \right)\\ \overline{z}\left(\lambda \right)\end{array}\right)$$

  

  $${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}={\displaystyle \int d\lambda I\left(\lambda \right)\cdot T_O\left(\lambda \right)\cdot U_{1c}\left(\lambda \right)\cdot T_{D2c}\left(\lambda \right)}\cdot T_{C,c}\left(\lambda \right)\cdot \left(\begin{array}{c}\overline{x}\left(\lambda \right)\\ \overline{y}\left(\lambda \right)\\ \overline{z}\left(\lambda \right)\end{array}\right)$$

  
• Bei diesen Vektoren ${\overrightarrow{X}}_{\mathrm{00,}c}\text{ und }{\overrightarrow{X}}_{\mathrm{01,}c}$

  

  handelt es sich um Größen, die beispielsweise experimentell für ein Projektionssystem 1 bestimmt werden können.
• Es handelt sich hier also wieder um ein lineares Gleichungssystem für die Größen ${\left(\frac{g_{2r}}{255}\right)}^{\gamma },{\left(\frac{g_{2g}}{255}\right)}^{\gamma }\text{und }{\left(\frac{g_{2b}}{255}\right)}^{\gamma },$

  

  das nach den gesuchten Grauwerten g_2r , g_2g , g_2b aufgelöst werden kann.
• In der Beschreibung wurde in den Beispielen nur auf ein Dimmen von Weiß und Rot eingegangen. Generell ermöglicht eine Doppelmodulation auch eine geringere Entsättigung der Primärfarben bei Dimmung. Der Effekt ist umso besser, je kürzer die Beleuchtung für dunkle Farben sein kann. Deutlich wird der Vorteil insbesondere bei 1->3DMDs-Anordnung (siehe z. B. 23 und 24).
• Bei dem Projektor 201 mit Doppelmodulation gemäß 13 nach dem Stand der Technik wird keine Modulation von Restlicht durchgeführt; dort sind für nicht-schwarze Bildinhalte beide Bildgeber nicht auf Schwarz gestellt.
• Sollte ein Boosten so durchgeführt werden, dass für die geboosteten Grauwerte lediglich ein Faktor angegeben ist, um den diese Grauwerte größer sein müssen, würde die gewünschte Korrektur der Farbortvariation zu schlechten Ergebnissen führen. Gründe dafür sind:
• Selbst die geboosteten Primärfarben besitzen einen anderen Farbort als die originalen Primärfarben. Ein Faktor kann daher nur die Helligkeitsunterschiede und nicht die Farbe berücksichtigen.
• Auch der zweite Modulator (der, der boostet) besitzt einen endlichen Kontrast. Daher müssen dunkle geboostete Werte dunkler dargestellt werden, als es sich über den Faktor ergibt. Die beiden genannten Gründe werden umso wichtiger, je mehr der Schwarzpunkt vom Weißpunkt abweicht und je geringer der Kontrast des zweiten (boostenden) Modulators ist.
• Es sollten wenigstens Faktoren vorgegeben werden, die für jede Farbe anders sind.
• Um die Helligkeiten bei dunklen aber nicht-geboosteten Werten richtig zu erzeugen (die typischerweise zu hell sind, wenn man auf den zweiten Bildgeber direkt die RGB-Eingabewerte weiterleitet), kann man auch hier schon die auf den zweiten Bildgeber ausgegebenen Wert dämpfen. Das lässt sich auch schon aus dem beschriebenen Formalismus nach Gleichung (11) ableiten.
• Die vorgestellt Lösung ist auch für Systeme anwendbar, die Sekundärfarben (oder Spokes) aufweisen. Die Lösungen für eine Ansteuerung der geboosteten Werte bleiben eindeutig, wenn man sich auf ein Boosten über die Primärfarben beschränkt (linearer Zusammenhang zwischen drei Werte von Farbvalenzen der Zielfarbe und drei Grauwerte für Primärfarben).
• In den Ausführungsbeispielen mit DMDs als Modulatoren ist es nicht notwendig, dass es sich bei allen Modulatoren um DMDs handelt. Da einer der Modulatoren der Doppelmodulation auf Schwarz steht, kann es sich bei diesem auch um einen Modulator auf Basis von Dimmung (wie z.B. LCD oder LCoS) handeln. Lediglich die Betrachtungen zu den ON- und OFF-Zeiten sind DMD-spezifisch.
• Es ist nicht notwendig, nur dann zu Boosten, wenn alle drei Farbanteile geboostet werden können (also dunkler sind als der Kontrast des ersten Modulators). Vielmehr kann der Formelapparat auch dann verwendet werden, wenn lediglich eine oder zwei der drei Farben geboostet werden können. In diesem Fall, sind die Zeiten t_11,c und t_10,c der entsprechenden Farbe c ungleich Null. Aufgrund der Diskretisierung bei einer Darstellung von Farben gibt es auch hier eine Lösung für die (mehr als drei gesuchten Zeiten), die zu einer minimalen Farb- und Helligkeits-Abweichung führt (bzw. eine Lösung, die besser ist als nach dem Stand der Technik).
• Prinzipiell kann man auch mit LCD oder LCoS eine farbsequenzielle Bildgebung durchführen. In dem Fall kann in den Formeln die relative Dauer der Farben über einen Vorfaktor berücksichtigt werden.
• Der Formelapparat lässt sich auch auf Systeme übertragen, bei denen die Farben über farbige Lichtquellen (wie Laser, LED, Laser-Phosphor, ...) erzeugt werden. In diesem Fall sind oben genannten Spektren für Lichtquelle und Farbfilter in einem einzigen Spektrum für die farbige Lichtquelle zusammenzufassen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• DIN EN ISO 11664-1 [0062, 0106]

Claims (8)

1. Projektor zum Projizieren eines mehrfarbigen Bildes, mit mehreren Farbkanälen, um Farbteilbilder des zu projizierenden mehrfarbigen Bildes zu erzeugen, wobei jeder Farbkanal - einen ersten Modulator (3), der mehrere erste Pixel aufweist, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind, um Licht einer Lichtquelle (2), mit dem der erste Modulator (3) beaufschlagbar ist, zu modulieren, - eine Abbildungsoptik (4) und - einen zweiten Modulator (5), der mehrere zweite Pixel aufweist, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind, und der mit dem vom ersten Modulator (3) modulierten Licht mittels der Abbildungsoptik (4) beaufschlagbar ist und dieses mittels der zweiten Pixel moduliert, um ein Farbteilbild zu erzeugen, umfasst, wobei der Projektor (1) ferner eine Steuereinheit (7), die jeden Farbkanal anhand von zugeführten Bilddaten so ansteuert, dass eines der Farbteilbilder des zu projizierenden mehrfarbigen Bildes erzeugt wird, und eine Projektionsoptik (6), die die erzeugten Farbteilbilder so auf eine Projektionsfläche (10) abbildet, dass die Farbteilbilder als das zu projizierende mehrfarbige Bild wahrnehmbar sind, aufweist, wobei jeder Farbkanal für die Erzeugung eines Farbteilbildes einer vorbestimmten Grundfarbe ausgebildet ist, wobei der Farbort der vorbestimmten Grundfarbe mit der zur erzeugenden Helligkeit variiert, wobei die Steuereinheit (7) jeden Farbkanal so ansteuert, dass für mindestens einen Bildpunkt im mehrfarbigen Bild, der gemäß den Bilddaten einen vorbestimmten Zielfarbort und eine vorbestimmte Zielhelligkeit aufweisen soll, die durch den Farbkanal oder die Farbkanäle bedingte Farbortverschiebung des vorbestimmten Zielfarborts unter Beibehaltung der Zielhelligkeit kompensiert wird.
2. Projektor nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit (7) bei der Ansteuerung der Farbkanäle mit abnehmender Zielhelligkeit eine größere Kompensation bewirkt.
3. Projektor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Steuereinheit (7) für mittels des Projektors (1) erzeugbare Zielfarborte mit zugeordneten Zielhelligkeiten vorbestimmte und abgespeicherte Korrekturwerte für die Farbkanäle aufweist, wobei die Steuereinheit (7) die Korrekturwerte bei der Ansteuerung der Farbkanäle zur Kompensation verwendet.
4. Projektor nach einem der obigen Ansprüche, bei dem jedem zweiten Pixel (K2; K24) mindestens ein erstes Pixel (K1; K13, K14, K15) in der Art zugeordnet ist, dass die Abbildungsoptik (4) das zweite Pixel (K2; K24) a) mit Licht vom jeweils zugeordneten ersten Pixel (K1; K1₃, K1₄, K1₅) beaufschlagt, wenn das zugeordnete erste Pixel (K1; K1₃, K1₄, K1₅) in den ersten Zustand geschaltet ist, um das zweite Pixel (K2; K2₄) aktiv zu beleuchten, und b) nicht mit Licht vom jeweils zugeordneten ersten Pixel (K1; K1₃, K1₄, K1₅) beaufschlagt, wenn das zugeordnete erste Pixel (K1; K1₃, K1₄, K1₅) in den zweiten Zustand geschaltet ist, um das zweite Pixel (K2; K2₄) nicht aktiv zu beleuchten, so dass nur nicht zu vermeidendes Restlicht auf das zweite Pixel (K2; K2₄) fällt, wobei die Steuereinheit (7) die Modulatoren (3, 5) so ansteuert, dass für zumindest ein zweites Pixel (K2; K2₄), das gemäß den Bilddaten einen Helligkeitswert darstellen soll, der größer als Null sowie kleiner als ein vorbestimmten ersten Schwellwert ist, c) das zumindest eine zweite Pixel in den zweiten Zustand geschaltet wird und das bzw. die zugeordneten ersten Pixel (K1; K13, K14, K15) nur während des oder der Zeitabschnitte, in denen das zweite Pixel (K2; K24) in den zweiten Zustand geschaltet wird, zur Helligkeitsmodulation in den ersten Zustand geschaltet wird bzw. werden, so dass dann vom zumindest einen zweiten Pixel moduliertes Restlicht ausgeht, das zur Bilderzeugung beiträgt, oder d) das bzw. die zugeordneten ersten Pixel (K1; K13, K14, K15) mindestens zu den Zeitabschnitten, in denen das zweite Pixel (K2; K24) in den ersten Zustand geschaltet wird, in den zweiten Zustand geschaltet ist bzw. sind, so dass keine aktive Beleuchtung erfolgt und das zweite Pixel (K2; K24) das Restlicht moduliert.
5. Projektor nach Anspruch 4, bei dem die Steuereinheit (7) die Kompensation auf den Farbort mit dem Schwellwert als Zielhelligkeitswert anpasst.
6. Projektor nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Steuereinheit das modulierende Pixel zur Erzeugung des modulierten Restlichts basierend auf einem Helligkeitswert ansteuert, der größer ist als die Zielhelligkeit gemäß den Bilddaten.
7. Projektor nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Steuereinheit (7) die Modulatoren (3, 5) mittels pulsweitenmodulierter Steuerdaten (MS, WS) ansteuert.
8. Projektor nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Modulatoren (3, 5) als reflektive Modulatoren (3, 5) ausgebildet sind.

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