DE69620680T2

DE69620680T2 - Farbrad für eine Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69620680T2
Application number: DE69620680T
Authority: DE
Inventors: Florence James M.; Frank J. Poradish
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1995-06-13
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: JPH09163391A; KR100392999B1; DE69620680D1; US5650832A; JP3803427B2; KR970002835A; EP0749250A1; EP0749250B1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf Farbanzeigesysteme und insbesondere auf digitale Bildanzeigesysteme, die ein sequentielles Farbfilter verwenden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Auf räumlichen Lichtmodulatoren (SLMs) basierende Bildanzeigesysteme sind eine Alternative zu Bildanzeigesystemen, die auf Katodenstrahlröhren (CRTs) basieren. Die SLM-Systeme stellen eine hohe Auflösung ohne die Größe der CRT-Systeme breit.
Digitale Mikrospiegelvorrichtungen (DMDs) sind ein Typ von SLMs, wobei sie entweder für Anzeigen für die direkte Betrachtung oder für Projektionsanzeigen verwendet werden können. Eine DMD besitzt eine Matrix aus Hunderten oder Tausenden winziger Kippspiegel, von denen jeder Licht für einen Bildpunkt eines Bildes bereitstellt. Um den Spiegeln zu erlauben, zu kippen, ist jeder Spiegel an einem oder mehreren Drehgelenken befestigt, die an Stützpfosten angebracht sind, wobei sie mittels eines fluidischen Spalts (Luft- oder Flüssigkeitsspalt) über der darunterliegenden Steuerschaltungsanordnung beabstandet sind. Die Steuerschaltungsanordnung stellt elektrostatische Kräfte bereit, die bewirken, daß jeder Spiegel wahlweise kippt. Für Anzeigeanwendungen werden die Bilddaten in die Speicherzellen der DMD geladen, wobei in Übereinstimmung mit diesen Daten die Spiegel gekippt werden, damit sie entweder das Licht auf die Eintrittspupille einer Projektionslinse und dann zu einer Bildebene reflektieren oder das Licht von der Eintrittspupille einer Projektionslinse ablenken.
Ein Lösungsweg zur Erzeugung von Farbbildern in einem SLM- Anzeigesystem wird als "sequentielle Farbe" (engl.: "sequential color") bezeichnet. Alle Bildpunkte eines Vollbildes des Bildes werden nacheinander mit verschiedenen Farben adressiert. Jeder Bildpunkt könnte z. B. einen Rot-, einen Grün- und einen Blauwert besitzen. Während jeder Vollbildperiode werden dann die Bildpunkte von diesem Vollbild mit ihren roten, grünen und dann blauen Daten abwechselnd adressiert. Für diesem Systemtyp ist ein Typ eines sequentiellen Farbfilters ein Farbrad mit drei Segmenten aus diesen gleichen Farben, wobei es mit den Daten synchronisiert ist, so daß, wie die Daten für jede Farbe durch den SLM angezeigt werden, das auf den SLM einfallende Licht durch das Farbrad gefiltert wird. Ein weiterer Typ des sequentiellen Farbfilters ist ein Flüssigkristall-Farbmodulator, der einen Stapel aus Flüssigkristall- und Polarisationsschichten besitzt. Diese Schichten sind so konfiguriert und werden so gesteuert, daß zu einem gegebenen Zeitpunkt lediglich eine Farbe hindurchgeht. Für Standard-Anzeigeraten, wie z. B. die NTSC-Rate mit 30 Vollbildern pro Sekunde, nimmt das Auge das Bild mit der richtigen Farbe war.
Ein Problem bei bestehenden sequentiellen Farbfiltern, wie z. B. Farbrädern und Flüssigkristall-Farbfiltern, besteht darin, daß sie Farbe auf Kosten der Helligkeit bereitstellen. Um eine gesättigte Primärfarbe, wie z. B. Rot, Grün oder Blau, zu erzeugen, werden zwei Drittel des gesamten verwendbaren Lichts von einer weißen Lichtquelle verschwendet.
In diesem Zusammenhang wird auf JP-B-6001327 Bezug genommen. Dieses Dokument offenbart eine endoskopische Lichtquellenvorrichtung, um Beleuchtungslicht aus den entsprechenden Primärfarbkomponenten auf eine Vorrichtung für das sequentielle Aufnehmen von Bildern der entsprechenden Primärfarbkomponenten in einem System mit sequentiellen Halbbildern zu richten, die Vorrichtung enthält eine Revolvereinheit mit einer Beleuchtungslichtquelle, einem Ausgangslichtweg für das Übertragen von Licht von der Beleuchtungslichtquelle zur Bildaufnahmevorrichtung, mehreren Filtern, um die Bilder der entsprechenden Primärfarbkomponenten bereitzustellen, einem Revolver, der mit den mehreren Filtern drehbar versehen ist, und Revolverdrehmitteln, die den Revolver drehen, wann immer die Bildgebung in dem System mit sequentiellen Halbbildern implementiert wird; und Bewegungsmittel, um die Revolvereinheit selektiv außerhalb des Ausgangslichtwegs anzuordnen.
Aus US-A-3 600 076 ist ein optisches Bildprojektionssystem zum projizieren eines Bildes mit mehreren Variablen unter der Tastatursteuerung eines Bedieners bekannt. Das System umfaßt eine Lichtquelle, Mittel, um das Licht in einem Strahl zu sammeln, eine Steuertastatur, Mittel, um die Intensität des Lichts zyklisch zu variieren, eine Vorrichtung, um den Lichtstrahl in einer von der relativen Position der Vorrichtung in bezug auf den Lichtstrahl abhängigen Weise zufällig abzulenken und zu verzerren, und Mittel, um die Vorrichtung zu positionieren, ein Rad aus Farbfiltermaterial, dessen Farbe sich längs des Umfangs des Rades und dessen Farbintensität sich längs des Radius des Rades variiert, und Mittel, um das Rad drehbar zu bewegen, und Mittel um das Rad radial zu bewegen, ein Linsensystem, um das Licht, das das projizierbare Bild erzeugt, zu fokussieren und zu projizieren, und Positionierungsmittel, die mit einem Paar relativ positionierbarer reflektierender Oberflächen verbunden sind, die sich im Weg des projizierten Bildes befinden, um das projizierte Bild als Antwort auf die Position der reflektierenden Oberflächen zu lenken.
US-A-S 188 452 offenbart eine Lichtbaugruppe, um ein fokussiertes Bild aus variierender Farbton- und Farbesättigungs-Intensität zu schaffen, die Mittel, die eine Punktlichtquelle schaffen, eine Filtergruppe, in der die Filter Komplementärfarben sind, und einen Lichtmischkanal, um additiv gemischte Lichtstrahlen zu einer Objektivlinse zu leiten, die das fokussierte Bild erzeugt, enthält. Es wird berichtet, daß die Filtergruppe in einer Anordnung von entweder drei oder vier Farbfiltern in der Form einer drehbaren Scheibe angeordnet sein können, die aus dem Lichtweg verschoben werden kann, damit eine ausgewählte Menge des weißen Lichts die Farbfilter umgehen kann.
Aus EP-A-0 511829 ist ein Lichtprojektor mit hoher Intensität für Bühnenanwendungen, Architekturanwendungen und ähnliche Anwendungen bekannt, der ein Projektionstor mit steuerbarer Bildqualität enthält, das einfallendes Licht selektiv streuen oder durchlassen kann, das aus einer Matrix aus streuendem Flüssigkristallmaterial in Verbindung mit Infrarot- und Ultraviolett-Verringerungsmitteln konstruiert sein kann, die in dem Lichtstrahl mit hoher Intensität eine stabile thermische Umgebung schaffen, indem die Absorption des Lichts durch das Projektionstor minimiert wird. Die Farbsteuerung wird in der Form zweifarbiger Filterräder bereitgestellt, die zusammenwirkende einstellbare Tiefpaß-, Hochpaß- und Bandpaßfilter einschließlich der Sättigungssteuerung bilden. Es ist außerdem ein Rückkopplungssensor vorgesehen, der die Farbe mißt. Ein Rückkopplungssensor, der die Intensität mißt, steuert ein räumlich moduliertes, reflektierend beschichtetes Abblendrad mit variabler Dichte. Ein programmierbares Gobo-System besitzt Einrichtungen für die Gobo-Auswahl, -Orientierung und -Rotation. In einer Ausführungsform kann das Farbfilterrad zusammen mit einer Sättigung, die sich in der radialen Richtung ändert, einen Farbton besitzen, der sich in der Umfangsrichtung ändert, wobei Mittel für die radiale Bewegung des Rades vorgesehen sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren des Schaffens verschiedener Farbsättigungspegel für ein Bild. Das Bild wird durch Modulieren der Intensität der durch den Strahl einer Quellbeleuchtung beleuchteten Bildpunkte erzeugt. Das Verfahren umfaßt die im Anspruch 1 definierten Schritte. Ein Farbrad ist in einer transversalen Richtung beweglich, die im wesentlichen senkrecht zum Weg des Quellstrahls ist. Durch Bewegen das Farbrades, so daß es sich außerhalb des Weges des Quellstrahls befindet, wird ein Graustufenbild mit maximaler Helligkeit geschaffen. Das Bewegen des Farbrades, so daß der Weg des Quellstrahls ganz durch das Farbrad geschnitten wird, führt zu einem Bild mit vollständig gesättigten Farben. Falls die Kante des Farbrades lediglich teilweise den Weg des Quellstrahls schneidet, wird das Bild teilweise gefiltert, wobei es heller ist, wobei jedoch seine Farben weniger gesättigt sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Anzeigevorrichtung, wie sie im Anspruch 7 definiert ist.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie eine signifikante Leistungsverbesserung hinsichtlich der Helligkeit der Anzeige bereitstellt. Für bestimmte Anzeigen, wie z. B. Folien, Daten und Diagramme, kann die Helligkeit wichtiger als die Farbsättigung sein. Die Erfindung schafft Graustufenbilder mit drei- bis viermal soviel Helligkeit wie ihre Farbbilder. Für die Farbbilder erlaubt die Erfindung die Auswahl einer gewünschten Balance zwischen Farbsättigung und Helligkeit für ein spezielles Bild. Die Graphik-Software kann angepaßt werden, so daß die Anordnung des Farbfilters und der sich ergebende Sättigungspegel durch Software gesteuert werden können.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Blockschaltplan eines Anzeigesystems mit einem Farbfilter, das gemäß der Erfindung beweglich ist.
Fig. 2 veranschaulicht drei verschiedene Positionen des Farbrades in bezug auf den Weg der Quellbeleuchtung.
Fig. 3 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform der Farbradbaugruppe, in der die ganze Farbradbaugruppe beweglich ist.
Fig. 4 veranschaulicht ein Farbrad, um diskrete Sättigungspegel bereitzustellen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Überblick über das Anzeigesystem

Die folgende Beschreibung erfolgt hinsichtlich eines Anzeigesystems, das durch einen SLM oder eine andere Bildpunktanordnungs-Anzeigevorrichtung erzeugte Bilder angezeigt. Der Begriff "Bildpunktanordnungs-Anzeigevorrichtung" wird in einem breiten Sinn verwendet, um jeden Typ von Anordnung einzubeziehen, der unter Verwendung einzeln adressierter Bildpunkte eine Anzeige erzeugt. Folglich könnte die Anzeigevorrichtung z. B. eine Flüssigkristallmatrix sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Vorrichtungen eingeschränkt, wobei sie mit irgendeinem Anzeigesystem verwendet werden könnte, das ein Farbrad für die sequentiellen Farbanzeigen verwendet. Die hierin beschriebenen Daten könnten z. B. in analoge Signale für die Verwendung durch eine Weißlicht- CRT umgesetzt werden, deren Bilder durch ein Farbrad gefiltert werden.
Fig. 1 ist ein Blockschaltplan eines typischen SLM-gestützten Bildanzeigesystems 10, das ein Farbrad 15 gemäß der Erfindung verwendet. Wie im folgenden erklärt ist, ist die Erfindung auf die Bewegung des Farbrades 15 gerichtet, so daß seine Filtersegmente sich völlig innerhalb des Lichtweges von der Quelle 16, teilweise im Lichtweg oder vollständig vom Lichtweg entfernt befinden.
Wie im Hintergrund angegeben ist, ist ein Farbrad lediglich ein Typ eines sequentiellen Farbfilters. Ein weiterer Typ ist ein Flüssigkristall-Lichtmodulator. Wie beim Farbrad geht zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt lediglich eine bestimmte Farbe synchron mit den Bildpunktdaten durch den Flüssigkristall-Lichtmodulator. Obwohl die folgende Beschreibung hinsichtlich eines Farbrades erfolgt, gelten die gleichen Konzepte auf das Bewegen irgendeines Typs des sequentiellen Farbfilters in bezug auf den Lichtweg von der Quelle, so daß alles Licht, kein Licht oder ein Teil des Lichts gefiltert wird.
Der folgende Überblick über die verschiedenen Komponenten des Anzeigesystems 10 stellt für das Verständnis der Erfindung hilfreiche Einzelheiten bereit. Weitere ein DMD-gestütztes Bildanzeigesystem mit anderen Typen von Farbrädern betreffende Einzelheiten sind im US-Patent Nr. US-A-5.079.544 mit dem Titel "Standard Independent Digititzed Video System"; im US-Patent US-A-5.526.051 mit dem Titel "Digital Television System"; und im US-Patent Nr. US-A-5.452.024 mit dem Titel "DMD Display System" dargelegt. Weiterer Einzelheiten, die den allgemeinen Betrieb von Farbrädern für SLM-gestützte Anzeigesysteme beschreiben, sind im US-Patent Nr. US-A-5.233.385 mit dem Titel "White Light Enhanced Color Field Sequential Projection"; im US-Patent Nr. US-A-5.448.314 mit dem Titel "Method and Apparatus for Sequential Color Imaging"; und in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 712 253 mit dem Titel "Digital Motor Controller for Color Wheel", Veröffentlichungsdatum 15. Mai 1996, dargelegt. Jedes dieser Patente und jede dieser Patentanmeldungen ist auf Texas Instruments Incorporated übertragen.
Die Signalschnittstelle 11 empfängt irgendeine Art von Eingangsignal. Für die Zwecke des Beispiels hierin wird angenommen, daß das Eingangsignal ein analoges Standard-Videosignal mit horizontalen und vertikalen Synchronisationskomponenten ist. In anderen Systemen könnte das Eingangsignal aus Graphikdaten bestehen, die bereits in digitaler Form vorliegen.
In dem Fall eines Videoeingangsignals trennt die Schnittstelle 11 das Videosignal von den Synchronisations- und Audiosignalen. Sie enthält einen A/D-Umsetzer und eine Y/C-Trenneinrichtung, die die Daten in Bildpunktdaten-Abtastwerte umsetzen und die Helligkeitsdaten von den Farbwertdaten trennen. Dieses Signal könnte vor der Y/C-Umsetzung in digitale Daten umgesetzt werden, oder die Y/C- Trennung könnte vor der Digitalisierung stattfinden.
Der Bildpunktdatenprozessor 12 bereitet die Daten für die Anzeige vor, indem er verschiedene Verarbeitungsaufgaben ausführt. Der Prozessor 12 enthält Verarbeitungsspeicher, um während der Verarbeitung die Bildpunktdaten zu speichern. Die vom Prozessor 12 ausgeführten Aufgaben können die Linearisierung, die Farbraumumsetzung und die Zeilenerzeugung enthalten. Die Linearisierung entfernt die Wirkung der Gammakorrektur, die an Fernsehsignalen ausgeführt wird, um den nichtlinearen Betrieb von CRT-Anzeigen zu kompensieren. Die Farbraumumsetzung setzt die Daten in RGB-Daten um. Die Zeilenerzeugung kann verwendet werden, um verschachtelte Halbbilder der Daten in vollständige Vollbilder umzusetzen, indem neue Daten erzeugt werden, um sie in die ungeradzahligen oder geradzahligen Zeilen zu füllen. Die Reihenfolge, in der diese Aufgaben ausgeführt werden, kann variieren.
Der Anzeigespeicher 13 empfängt die verarbeiteten Bildpunktdaten vom Prozessor 12. Der Anzeigespeicher 13 formatiert die Daten am Eingang oder Ausgang in das "Bitebenen"-Format und liefert die Bitebenen an den SLM 14. Das Bitebenen-Format stellt ein Bit zu einem Zeitpunkt für jeden Bildpunkt des SLMs 14 bereit, wobei es erlaubt, daß jeder Bildpunkt in Übereinstimmung mit dem Gewicht dieses Bits ein- oder ausgeschaltet wird. Wenn jeder Bildpunkt z. B. durch n Bits für jede der drei Farben dargestellt wird, wird es 3n Bitebenen pro Vollbild geben. Die Bitebenen, die die niedrigwertigen Bits enthalten, werden zu kürzeren Anzeigezeiten als die Bitebenen führen, die die höherwertigeren Bits enthalten. Ein Bildpunktwert von 0 (schwarz) führt dazu, daß der Bildpunkt für diese Farbe während des Vollbildes aus ist. Für jede Farbe kann jedes Spiegelelement des SLMs 14 für eine Dauer von irgendwo von 1 LSB-Periode bis 2n - 1-LSB-Perioden "ein" sein. Mit anderen Worten, jede Farbe besitzt 2n - 1 Zeitscheiben, während denen irgendein Bildpunkt für irgendeine Anzahl der Zeitscheiben zwischen 0 und 2n - 1 ein sein kann.
In einem typischen Anzeigesystem 10 ist der Speicher 13 ein Doppelpufferspeicher, was bedeutet, daß er eine Kapazität für wenigstens zwei Anzeige-Vollbilder besitzt. Der Puffer für ein Anzeige-Vollbild kann zum SLM 14 ausgelesen werden, während der Puffer für das andere Anzeige-Vollbild geschrieben wird. Die Puffer werden in einer "Pingpong"-Weise gesteuert, so daß die Daten für den SLM 14 kontinuierlich verfügbar sind.
Der SLM 14 kann irgendein Typ von SLM sein. Für die Zwecke dieses Beispiels erfolgt diese Beschreibung hinsichtlich eines Anzeigesystems, dessen SLM 14 eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD) ist. Wie jedoch oben dargelegt ist, gelten die gleichen Konzepte für Anzeigesysteme, die andere Typen von SLMs oder andere Bilderzeugungsvorrichtungen verwenden.
Das auf den SLM 14 einfallende Licht wird durch eine Lichtquelle 16 bereitgestellt, wobei es durch ein sich drehendes Farbrad 15 übertragen wird. Die Linse 17a fokussiert die Quellbeleuchtung in der Form eines Quellstrahls auf eine "Lichtfleckgröße" in der Ebene des Farbrades 15. Die Linse 1% lenkt das Licht zum SLM 14, wie im folgenden erklärt ist, wobei ein Lichtvereiniger 17 die Farbgleichförmigkeit bereitstellt.
Eine typische Größe des Farbrades 15 beträgt etwa 101,6 Millimeter (4 Zoll) im Durchmesser für einfallendes Licht mit einer Lichtfleckgröße von 4-6 Millimeter. Diese Größe ist ausreichend groß, um die Zeit zu minimieren, wenn das einfallende Licht mit einem Übergang zwischen den Filtersegmenten des Farbrades 15 übereinstimmt.
In dem Beispiel nach Fig. 1 besitzt das Farbrad 15 drei Filtersegmente, jedes aus einer anderen Primärfarbe. Für die Zwecke des Beispiels hierin sind diese Farben Rot, Grün und Blau. In alternativen Ausführungsformen könnten andere Farben verwendet werden, wobei weniger oder mehr als drei Farben verwendet werden könnten. Es könnte außerdem mehr als ein Segment für jede Farbe geben. Die Segmente müssen, abhängig von der gewünschten Farbbalance, nicht genau die gleiche Größe besitzen.
Wie im Hintergrund erklärt ist, sind die Daten für jede Farbe sequenziert, wobei die Anzeige der Daten synchronisiert ist, so daß der Abschnitt des Farbrades 15, durch den das Licht zum SLM 14 durchgelassen wird, den Daten entspricht, die angezeigt werden. In dem Beispiel dieser Beschreibung wird jeder Bildpunkt durch RGB-Daten dargestellt, was bedeutet, daß jeder Bildpunkt einen Rotwert, einen Grünwert und einen Blauwert besitzt. Da die Werte für jede Farbe von allen Bildpunkten in einem Vollbild dargestellt werden, dreht sich das Farbrad 15, so daß das Licht durch das entsprechende Rot-, Blau- oder Grünfilter durchgelassen wird. Für jeden Bildpunkt wird die Kombination aus diesen drei Werten als die gewünschte Farbe wahrgenommen.
Das Farbrad 15 ist an einer sich drehenden Welle 15b befestigt, die durch einen Motor 15a angetrieben wird, was bewirkt, daß sich das Farbrad 15 dreht. Eine Motorsteuereinrichtung steuert die Drehzahl und die Phase des Farbrades 15. Die gewünschte Drehzahl könnte z. B. 60 Umdrehungen pro Sekunde betragen, um einer Anzeigerate mit 60 Vollbildern pro Sekunde zu entsprechen. Die Phase wird so eingestellt, daß das richtige Filter (rot, grün oder blau) des Farbrades 15 das Licht vom SLM 14 durchläßt, wenn die Daten für dieses Filter angezeigt werden. Um eine richtige Phasenbeziehung zwischen dem Farbrad 15 und den angezeigten Daten aufrechtzuerhalten, kann das Farbrad 15 beschleunigt oder verlangsamt werden, oder die Daten können verzögert oder übersprungen werden. Wenn ein Vollbild der Daten für eine Vollbildperiode von T Sekunden angezeigt wird, besitzt das Farbrad 15 eine Periode der Umdrehung von T Sekunden.
Die Hauptzeitgebereinheit 18 stellt verschiedene Systemsteuerungsfunktionen bereit. Ein durch die Hauptzeitgebereinheit 18 bereitgestelltes Taktsignal ist ein Signal, das die Anzeigezeiten für jedes Bitgewicht der Bildpunktwerte definiert.
Obwohl nicht in Fig. 1 veranschaulicht, enthält das System 10 außerdem eine Projektionslinse und verschiedene andere optische Vorrichtungen, um das Bild vom SLM 14 zu sammeln und auf die Bildebene (den Bildschirm) zu projizieren.
Wie in Fig. 1 angezeigt ist, ist das Farbrad 15 in der Richtung seiner eigenen Ebene transversal beweglich. Die Richtung dieser Querbewegung des Farbrades 15 liegt in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zum Lichtweg des Quellstrahls ist. Dies erlaubt, daß das Farbrad 15 in den oder aus dem Weg des Lichts von der Quelle 16 bewegt wird. In Fig. 1 ist diese Bewegung implementiert, in dem die Welle 15b in einer Dimension in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Ebene des Farbrades 15 beweglich gemacht ist.
In Fig. 1 veranlaßt die Querbewegung des Farbrades 15, daß sich seine äußere Kante in den Lichtweg des Quellstrahls bewegt. Es sind andere äquivalente Konfigurationen möglich, wie z. B. Farbrad mit einer ringförmigen farblosen Lücke, dessen Kante in den und aus dem Lichtweg bewegt wird. Im allgemeinen besitzt das Farbrad 15 irgendeine Art kreisförmigen Umfang, der in bezug auf den Lichtweg im Ergebnis der Querbewegung des Farbrades beweglich ist.
Fig. 2 veranschaulicht drei Positionen des Farbrades 15 in bezug auf den Lichtweg des Quellstrahls. Der Lichtweg ist durch die Lichtfleckgröße des Quellstrahls in den Positionen A, B und C angezeigt.
Wenn sich das Farbrad 15 im Lichtweg befindet, so daß es das gesamte Licht filtert, das den SLM 14 erreicht (Position A), befindet sich das Farbrad 15 in seiner "Vollfarben"-Betriebsart. Wenn sich das Farbrad 15 jedoch außerhalb des Lichtwegs befindet, so daß es kein Licht von dem Licht filtert, das den SLM 14 erreicht (Position B), dann ist das Farbrad 15 in seiner "Schwarzweiß"-Betriebsart. Durch die Modulierung (im Fall eines SLMs) oder eine anderweitige Steuerung der Intensität jedes Bildpunktes wird eine Graustufenscala geschaffen. Das Entfernen des Farbrades 15 aus dem Lichtweg in dieser Weise kann mehr als dreimal das Licht wie in der Vollfarbenbetriebsart bereitstellen.
Zwischen der Vollfarbenbetriebsart und der Schwarzweißbetriebsart kann das Farbrad 15 entlang seines transversalen Weges in eine unendliche Anzahl von Positionen bewegt werden (z. B. die Position B). In dieser Weise kann das Licht teilweise entlang der Kante des Farbrades 15 gefiltert werden. Für jede Position wird ein bestimmter Prozentsatz des Lichts gefiltert, während ein bestimmter Prozentsatz des Lichtes weiß bleibt (oder welche Farbe des Lichts auch immer durch die Quelle 16 bereitgestellt wird). Dies erlaubt dem Anzeigesystem 10, einen unendlichen Bereich von Farbstärken bereitzustellen. Wenn der Strahl der Quellbeleuchtung durch das Farbrad 15 weniger gefiltert wird, sind die Farben des Bildes weniger gesättigt, sie sind aber heller. Um die richtige Gleichförmigkeit des Lichts zu sichern, nachdem es gefiltert ist, können verschiedene optische Vorrichtungen, wie z. B. ein Vereiniger 17c, im Lichtweg nach dem Farbrad 15, jedoch bevor der Quellstrahl den SLM 14 erreicht, angeordnet sein.
Die Querbewegung des Farbrades 15 kann kontinuierlich sein oder sie kann gestuft sein. Durch die gestufte Bewegung wird eine diskrete Anzahl von Farbsättigungspegeln spezifiziert und angepaßt.
Fig. 3 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform, in der die ganze Farbradbaugruppe einschließlich des Farbrades 15, des Motors 15a und der Welle 15b, transversal beweglich ist. Es gelten die gleichen Konzepte wie oben erörtert sind, so daß durch das Bewegung der Farbradbaugruppe die Kante des Farbrades 15 vollständig oder teilweise im Lichtweg oder vollständig außerhalb des Lichtweges angeordnet werden kann. Wie oben erörtert ist, erlaubt dies, daß die Menge des Lichtes, die zu Eltern ist, und folglich seine Sättigung, variiert wird.
In dem Beispiel nach Fig. 3 wird die Querbewegung für die Farbradbaugruppe geleistet, indem ein Motor 15a auf einer Bahn 31 angeordnet wird. Es kann entlang dieser Bahn 31 bewegt werden, und sobald eine gewünschte Position erreicht ist, wird es für den Betrieb am Platz verriegelt. Die Position des Farbrades 15 kann, ob es nur mit der Welle 15b oder mit der ganzen Farbradbaugruppe bewegt wird, durch manuellen Betrieb eingestellt werden, oder sie könnte in komplexeren Ausführungsformen automatisch eingestellt werden. Für die automatische Bewegung würde irgendeine Art eines (nicht gezeigten) zusätzlichen Motors vorgesehen sein. Die Graphik-Software kann angepaßt werden, um Signale für die automatische Positionierung bereitzustellen.
Fig. 4 veranschaulicht ein Farbrad 15', das ebenfalls transversal beweglich ist, das aber konzentrische Ringe 41 und 43 aus verschiedenen Filtern besitzt. Ein erster Filterring 41 ist aus Filtern zusammengesetzt, die eine Gruppe von Farbsättigungswerten aufweisen. Die sich ergebenden Farben sind R, G und B. ein zweiter Filterring 43 besitzt Filter mit einem oder mehreren verschiedenen Farbsättigungswerten. Hier sind alle Sättigungswerte verschieden, wobei die sich ergebenden Farben R', G' und B' sind. Abhängig von der Position des Farbrades 15' längs seines transversalen Weges filtert der eine oder andere Filterring 41 oder 43 das Licht. Für Graustufenbilder kann das Farbrad 15' alternativ vollständig aus dem Lichtweg entfernt werden.
Wie das Farbrad 15 schafft das Farbrad 15' eine Auswahl von gesättigteren Farben mit geringer Intensität oder weniger gesättigten Farben, die heller sind. Das Farbrad 15' ist aber speziell für diskrete Pegel konstruiert, so daß die Farbkoordinaten angepaßt werden können. Eine Software-"Palette" könnte z. B. dem Anwender erlauben, einen Farbsättigungspegel auszuwählen. Die Auswahl des Anwenders kann dann zu einer bekannten Position des Farbrades 15' führen, die mit der Palette übereinstimmt. Obwohl lediglich zwei Ringe 41 und 43 gezeigt sind, könnte das Farbrad 15' mehr Ringe für mehr Auswahlmöglichkeiten der Sättigung gegen die Helligkeit besitzen.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, müssen die Filtergrößen nicht für jeden Ring 41 oder 43 proportional die gleichen sein. In Fig. 4 besitzt der Ring 43 einen größeren Anteil des Blaufilters als der Ring 41. In der Tat könnten die gleichen oben erörterten Konzepte verwendet werden, um eine andere Farbbalance zu schaffen, selbst wenn die konzentrischen Ringe die Sättigung nicht verändern.

ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMEN

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist nicht beabsichtigt, daß diese Beschreibung in einem einschränkenden Sinn ausgelegt wird. Für die Fachleute werden sowohl verschiedene Modifikationen der offenbarten Ausführungsformen als auch alternative Ausführungsformen offensichtlich sein.

Claims

1. Verfahren zum Ändern des Sättigungspegels eines aus einem Lichtstrahl erzeugten Bildes, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Vorsehen eines rotierenden Farbrades (15; 15'), das wenigstens zwei Farbfilter in einer Ebene aufweist;

Schicken des Lichtstrahls durch die Ebene in der Weise, daß ein erster Anteil des Lichtstrahls nacheinander durch eine erste Gruppe der Farbfilter im Farbrad (15; 15') gefiltert wird und ein zweiter Anteil des Lichtstrahls durch die erste Gruppe der Farbfilter konkurrent nicht gefiltert wird, indem er außerhalb des Farbrades (15; 15') vorbeigeht;

Schicken der ersten und zweiten Anteile des Lichtstrahls durch einen Vereiniger (17c), um einen gleichförmigen Lichtstrahl zu bilden;

selektives Modulieren des gleichmäßigen Lichtstrahls mit einem räumlichen Lichtmodulator (14), um einen bildtragenden Lichtstrahl zu erzeugen;

Fokussieren des bildtragenden Lichtstrahls auf eine Bildebene, um ein Bild zu erzeugen, wobei der Schritt des selektiven Modulierens mit dem rotierenden Farbrad (15; 15') synchronisiert ist, um eine Reihe von Farbbildern zu erzeugen, die ein Vollfarbenbild ergeben; und

Bewegen des Farbrades (15; 15') relativ zu dem Lichtstrahl, um die relativen Beträge des ersten Anteils und des zweiten Anteils des Lichtstrahls zu verändern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Bewegungsschritt in diskreten Inkrementen ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Bewegungsschritt eine unendliche Anzahl von Positionen des Farbrades (15) zuläßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Modulationsschritt das Modulieren des bildtragenden Lichtstrahls mit einem Flüssigkristall- Lichtmodulator umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vorsehens eines Farbrades das Vorsehen eines Farbrades (15) mit wenigstens zwei Farbfiltern, wovon jedes einen Sektor eines durch das Farbrad (15) gebildeten Kreises bildet, umfaßt.

6. Anzeigevorrichtung, die umfaßt:

eine Lichtquelle (16), die einen Lichtstrahl erzeugt;

ein Farbrad (15; 15'), das mehrere in Gruppen angeordnete Filtersegmente aufweist;

einen Farbrad-Motor (15a) zum ununterbrochenen Drehen des Farbrades (15; 15'), derart, daß ein erster Anteil des Strahls durch eine erste Gruppe der Filter gefiltert wird, während ein zweiter Anteil des Strahls konkurrent durch die Ebene des Farbrades (15; 15') verläuft, ohne durch die erste Gruppe der Filter gefiltert zu werden, indem er außerhalb des Farbrades (15; 15') vorbeigeht;

einen Vereiniger (17c), der die ersten und zweiten Anteile des Lichtstrahls mischt, um einen gleichförmigen Lichtstrahl zu erzeugen;

einen räumlichen Lichtmodulator (14), der den gleichförmigen Lichtstrahl moduliert, um einen bildtragenden Lichtstrahl zu erzeugen;

eine Projektionslinse, die den bildtragenden Lichtstrahl empfängt und aus dem bildtragenden Lichtstrahl ein Bild erzeugt, wobei der Betrieb des räumlichen Lichtmodulators (14) mit der Drehung des Farbrades (15; 15') synchronisiert ist, so daß das Bild eine Reihe von Farbbildern ist, die, wenn sie kombiniert werden, ein Vollfarbenbild ergeben; und

ein Mittel, das das Farbrad (15; 15') relativ zu dem Strahl bewegt, um den relativen Betrag des ersten Anteils und des zweiten Anteils zu verändern, wodurch die Eigenschaften des Bildes geändert werden.

7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Bewegungsmittel eine Welle (15b) umfaßt, die das Farbrad (15; 15') und den Farbrad-Motor (15a) verbindet, wobei die Welle (15b) in der Weise beweglich ist, daß das Farbrad (15; 15') relativ zum Strahl bewegt werden kann.

8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Farbrad (15; 15') wenigstens drei Filtersegmente mit unterschiedlichen Primärfarben besitzt.