ES2883171T3

ES2883171T3 - Proyector para la proyección de imágenes

Info

Publication number: ES2883171T3
Application number: ES17150958T
Authority: ES
Inventors: Bryce Anton Moffat; Christoph Nieten; Enrico Geissler; Alexander Gratzke; Axel Krause
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2037-01-11
Also published as: DE102016100592A1; DE102016100592B4; EP3193502B1; US9773444B2; US20170206822A1; EP3193502A1

Abstract

Proyector para la proyección de imágenes, con un primer modulador (3), al que se puede aplicar luz de una fuente de luz (2), y un segundo modulador (5) que está dispuesto aguas abajo del primer modulador (3), una óptica de formación de imágenes (4) que reproduce el primer modulador (3) sobre el segundo modulador (5), en donde el primer modulador (3) presenta varios primeros píxeles (K1) dispuestos en líneas y columnas, y el segundo modulador (5) presenta varios segundos píxeles (K2) dispuestos en líneas y columnas, en donde los primeros y los segundos píxeles (K1, K2), de forma independiente unos de otros, respectivamente pueden cambiar a un primer estado, en el cual luz que incide sobre los mismos se utiliza para la generación de imágenes, y a un segundo estado, en el cual luz que incide sobre los mismos no se utiliza para la generación de imágenes, para modular la luz para generar las imágenes, de forma individual en cuanto al píxel, en donde el proyector (1) presenta además una óptica de proyección (6) que reproduce la luz que llega desde el segundo modulador (5) sobre una superficie de proyección (10), para proyectar las imágenes, y una unidad de control (7) que activa los dos modulares (3, 5) mediante datos de imagen (BD) suministrados, en donde a cada segundo píxel (K2; K24) está asociado al menos un primer píxel (K1; K13, K14, K15) de modo tal, que la óptica de formación de imágenes (4), al segundo píxel (K2; K24) a) le aplica luz desde el primer píxel (K1; K13, K14, K15) respectivamente asociado, cuando el primer píxel (K1; K13, K14, K15) asociado ha cambiado al primer estado, para iluminar activamente el segundo píxel (K2; K24), y b) no le aplica luz desde el primer píxel (K1; K13, K14, K15) respectivamente asociado, cuando el primer píxel (K1; K13, K14, K15) asociado ha cambiado al segundo estado, para no iluminar activamente el segundo píxel (K2; K24), de manera que sobre el segundo píxel (K2; K24) sólo cae luz residual que no puede evitarse caracterizado porque la unidad de control (7) activa los moduladores (3, 5) de modo tal, que para al menos un segundo píxel (K2; K24), que según los datos de imagen debe presentar un nivel de luminosidad que sea mayor que cero, así como menor o igual que un primer valor umbral predeterminado, el o los primeros píxeles (K1; K13, K14, K15) asociados ha o han cambiado al segundo estado al menos en los periodos en los cuales el segundo píxel (K2; K24) cambia al primer estado, de manera que no tiene lugar una iluminación activa y el segundo píxel (K2; K24) modula la luz residual.

Description

DESCRIPCIÓN

Proyector para la proyección de imágenes

La presente invención se refiere a un proyector para proyectar imágenes según el preámbulo de la reivindicación 1. Los proyectores de esa clase se conocen por ejemplo por la solicitud WO 2009/156129 A1 y se utilizan para mantener lo más reducida posible la luminosidad de fondo que no puede evitarse, lo cual conduce a una representación mejorada de contenidos de imagen negros (con la luminosidad cero). Sin embargo, existe la dificultad de que en el caso de contenidos de imagen oscuros las escalas de grises de entrada inferiores (por tanto, los valores de gris que se unen al valor de gris = cero = negro), ya no pueden representarse en la imagen proyectada de forma distinguible en comparación con la luminosidad de fondo restante. A menudo se ayuda aquí con un así llamado tramado temporal y/o tramado espacial. En un tramado temporal, el valor de gris que debe representarse se representa promediado correctamente sólo mediante varias imágenes proyectadas de forma consecutiva (o bien imágenes individuales o tramas), que respectivamente son generadas por una duración de la imagen individual predeterminada. Esto significa que por ejemplo en el caso de cinco imágenes individuales sucesivas, el píxel correspondiente se activa sólo en dos o tres imágenes individuales y se desactiva en las otras imágenes individuales. Promediado sobre las cinco imágenes individuales, el valor de gris deseado puede representarse bastante bien. En un tramado espacial o local, la determinación del promedio tiene lugar mediante la activación y la desactivación de píxeles vecinos en una única trama. Con un tramado de esa clase, por una parte, tampoco pueden representarse todos los valores de gris. De ese modo, precisamente no pueden representarse los valores de gris que se unen al valor de gris cero. Por otra parte, el tramado genera un centelleo que muchos observadores perciben como molesto. Además es posible combinar un tramado local y temporal, y variar el mismo mediante tramas consecutivas, para enmascarar el "patrón de tramado", lo cual también conduce a un centelleo. En la solicitud US2015378085 se describe una unidad de visualización para la protección visual, que depende de la dirección. W02009156130 - Se proporciona un sistema de proyección con una primera matriz de espejo basculante, una segunda matriz de espejo basculante y una óptica de formación de imágenes que reproduce la primera matriz de espejo basculante sobre la segunda matriz de espejo basculante, en donde cada matriz de espejo basculante respectivamente presenta varios espejos basculantes, cuyos ejes basculantes se sitúan en una superficie del modulador, en donde la óptica de formación de imágenes comprende una primera lente, así como un espejo de formación de imágenes, y de manera que el espejo de formación de imágenes forma un diafragma de apertura de la óptica de formación de imágenes, en donde el diafragma de apertura, con la normal de la superficie del modulador de la primera matriz de espejo basculante, sin eventuales curvaturas del recorrido óptico, encierra un ángulo distinto de 90°.

Esas dificultades en particular conducen también a una impresión de la imagen empeorada cuando se utilizan varios proyectores para proyectar una imagen total de gran tamaño, en donde en ese caso las imágenes proyectadas se proyectan de forma superpuesta en el área del borde, para proporcionar una impresión de la imagen continua. Si un valor de gris reducido de esa clase debe representarse ahora en esa área del borde, debido a la luminosidad representada demasiado elevada a través de cada uno de los dos proyectores, esto conduce a luminosidades aún más elevadas en el caso de luminosidades de entrada reducidas.

En base a lo mencionado, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar un proyector para la proyección de imágenes, con el cual puedan eliminarse lo más completamente posible las dificultades descritas.

Según la invención, el objeto se soluciona con un proyector de la clase mencionada en la introducción, de manera que la unidad de control activa los moduladores de modo tal que para al menos un segundo píxel que según los datos de imagen debe presentar un nivel de luminosidad que sea mayor que cero, así como menor o igual que un primer valor umbral predeterminado, el o los primeros píxeles asociados ha o han cambiado al segundo estado al menos en los periodos en los cuales el segundo píxel cambia al primer estado, de manera que no tiene lugar una iluminación activa y al menos un segundo píxel modula la luz residual.

Mediante la modulación de la luz residual, la luminosidad de fondo casi se modula por sí misma, de manera que es posible una representación distinguible de valores de gris muy reducidos y en particular de valores de gris que comienzan con valores mayores que cero.

Preferentemente, al menos un segundo píxel modula la luz residual sólo para generar la imagen, así como durante una duración de la imagen individual, de la imagen que debe generarse.

Por un valor de luminosidad según los datos de imagen se entiende aquí en particular un valor de gris de entrada, así como un valor de activación para los moduladores, que es un valor de un rango de valores fijado. De este modo, el rango de valores puede presentar por ejemplo sólo números enteros del 0 al 255, en donde cero debe ser la luminosidad más reducida y, con ello, negro, y 255 debe ser la luminosidad más grande. En el caso de una representación de color o de varios colores, esto aplica para cada color de la imagen de color o imagen parcial de color que debe generarse.

En particular, la unidad de control puede activar el segundo píxel que modula la luz residual, en base a un valor de luminosidad aumentado que es mayor que el valor de luminosidad según los datos de imagen. El segundo píxel que modula la luz residual, por tanto, puede denominarse también como píxel aumentado. Mediante el aumento del valor de luminosidad que debe representarse se considera el hecho de que la luminosidad de fondo es relativamente reducida. De este modo es posible una buena representación de valores de gris reducidos.

La unidad de control puede activar el segundo píxel que modula la luz residual de manera tal, que el valor de luminosidad aumentado, así como el valor de activación, corresponda al menos a 10 veces el valor de luminosidad según los datos de imagen en el caso de una clasificación supuesta del rango de luminosidad mínima a máxima en 256 niveles. El factor también puede ser mayor que 10. En particular el mismo se ubica preferentemente en el rango de 10 a 50, de 15 a 45, de 20 a 40, de 25 a 45 o de 28 a 38. Para el factor son valores preferentes 18, 25, 36 y 46. En particular, el valor del factor puede seleccionarse en función del contraste del proyector.

En el caso de un contraste de 500:1 puede seleccionarse por ejemplo un factor de 18. Preferentemente, ese factor se aplica para los valores de luminosidad de 1 a 14.

En el caso de un contraste de 1000:1 puede seleccionarse por ejemplo un factor de 25. Preferentemente, ese factor se aplica para los valores de luminosidad de 1 a 10.

En el caso de un contraste de 2000:1 puede seleccionarse por ejemplo un factor de 36. Preferentemente, ese factor se aplica para los valores de luminosidad de 1a 7.

En el caso de un contraste de 4000:1 puede seleccionarse por ejemplo un factor de 46. Preferentemente, ese factor se aplica para los valores de luminosidad de 1 a 5, o de 1 a 6.

Con ello, preferentemente se selecciona un factor mayor con un contraste más elevado.

De este modo, no debe tratarse de un factor fijo para todos los valores de gris que pueden aumentarse (valores de luminosidad que son mayores que cero y menores o iguales que el primer valor umbral predeterminado). Para cada valor de gris que puede aumentarse puede estar fijado un factor individual.

En particular, la unidad de control activa los dos moduladores mediante datos de control modulados por ancho de pulso. Con ello es posible una activación muy precisa. En particular puede sincronizarse bien la activación de los dos moduladores.

La unidad de control, como al menos un segundo píxel, puede determinar un segundo píxel de esa clase, cuyo valor de luminosidad predeterminado por los datos de imagen sea mayor que cero y menor o igual que el primer valor umbral.

Además, la unidad de control puede determinar al menos un segundo píxel, que modula la luz residual, mediante las siguientes etapas:

a) se selecciona al menos un segundo píxel, cuyo valor de luminosidad predeterminado mediante los datos de imagen es mayor que cero, y menor o igual que el primer valor umbral, y

b) se determina un segundo píxel seleccionado como un segundo píxel que modula la luz residual entonces (preferentemente sólo entonces), cuando todos los k píxeles vecinos (preferentemente en una dirección, por tanto, primer píxel vecino directo, segundo píxel vecino, que es el vecino directo con respecto al primer píxel vecino directo, etc.) se seleccionan en la etapa a). En este caso, k es un número natural mayor o igual que 1.

La unidad de control puede determinar al menos un segundo píxel, que modula la luz residual, mediante las siguientes etapas:

b) se determina un segundo píxel seleccionado como un segundo píxel que modula la luz residual entonces (preferentemente sólo entonces), cuando todos los primeros píxeles asociados de los datos de imagen se activan respectivamente según un valor de luminosidad que es menor que un segundo valor umbral predeterminado, en donde el segundo valor umbral está seleccionado de modo que el o los periodos, en los cuales los primeros píxeles asociados deben cambiar al primer estado, no se superponen con el o los periodos en los cuales el segundo píxel que modula la luz residual debe cambiar al primer estado, para modular la luz residual.

De este modo se alcanza una separación temporal de la iluminación de píxeles aumentados y de píxeles no aumentados, lo cual, en el límite entre un píxel que puede aumentarse y un píxel no aumentado, de manera ventajosa, puede aprovecharse para no iluminar con seguridad el píxel aumentado, que se sitúa en el borde (con ningún primer píxel asociado al mismo), y para iluminar de forma suficiente el píxel no aumentado, que se sitúa en el borde, si bien al menos un píxel de iluminación del píxel no aumentado también ilumina el píxel aumentado (pero sólo en los momentos en los cuales el píxel aumentado ha cambiado al segundo estado).

La etapa b) preferentemente puede realizarse sólo para segundos píxeles que pueden aumentarse (= píxeles seleccionados en la etapa a)), cuyo k-ésimo píxel vecino (respectivamente de modo preferente en una dirección, por tanto, primer píxel vecino directo, segundo píxel vecino, que es el píxel vecino directo con respecto al primer píxel vecino directo, etc.) no puede aumentarse (según la etapa a)). Los primeros píxeles vecinos pueden rodear de forma anular el segundo píxel observado que puede aumentarse. Los segundos píxeles vecinos pueden rodear de forma anular tanto el segundo píxel observado que puede aumentarse, así como los primeros píxeles vecinos. Esto aplica igualmente para terceros, cuartos y más píxeles vecinos. En este caso, k es un número natural mayor o igual que 1. Si pueden aumentarse todos los 1 a k píxeles vecinos de un segundo píxel que puede aumentarse, el segundo píxel puede aumentarse (= segundo píxel seleccionado). Con la selección de k en particular puede fijarse el segundo píxel más alejado del segundo píxel que puede aumentarse, durante cuya iluminación activa aún cae luz (en particular en un alcance tal o con una proporción tal) sobre el segundo píxel que puede aumentarse, que sería perturbadora en el caso de una modulación de la luz residual mediante el segundo píxel que puede aumentarse. Si a cada segundo píxel están asociados un primer píxel de iluminación principal y con respecto a ello n píxeles vecinos (en una dirección), en donde n es un número natural mayor o igual que 1, preferentemente k se fija igual a n.

Para la activación de los primeros píxeles, debido a los datos de imagen, puede seleccionarse el valor de luminosidad más elevado de todos los segundos píxeles, al que está asociado el primer píxel.

Con el proyector según la invención, de manera preferente, las imágenes respectivamente pueden proyectarse por una duración de la imagen individual predeterminada. En particular, el primer o los primeros píxeles asociados a por lo menos un segundo píxel pueden estar cambiados al segundo estado durante toda la duración de la imagen individual.

En el proyector según la invención, a cada segundo píxel puede estar asociado precisamente un primer píxel. Sin embargo, también es posible que a cada segundo píxel esté asociado un primer píxel, así como que al menos otro primer píxel directamente contiguo a ese primer píxel. Además, a cada segundo píxel pueden estar asociados un primer píxel, así como al menos los otros primeros píxeles directamente contiguos a ese primer píxel. No sólo pueden estar asociados los otros primeros píxeles directamente contiguos, sino también los respectivamente otros vecinos. También puede decirse que a cada segundo píxel están asociados un primer píxel, así como otros primeros píxeles que están distanciados de ese primer píxel en no más de n píxeles. n se trata de un número natural mayor o igual que 1. Los primeros píxeles asociados en particular se caracterizan porque la luz que proviene de los mismos, mediante la óptica de formación de imágenes, se reproduce al menos en parte sobre el segundo píxel, al que está asociado el primer píxel.

Además, en el proyector según la invención, la unidad de control, para segundos píxeles, que según los datos de imagen deben presentar un valor de luminosidad que es mayor que el primer valor umbral, puede considerar la luminosidad residual de manera que se activa el segundo píxel en base a un valor de luminosidad reducido, que es menor que el valor de luminosidad según los datos de imagen. De este modo, sin embargo, los segundos píxeles están cambiados al primer estado preferentemente al menos por momentos, simultáneamente con al menos un primer píxel asociado. Con ello, puede considerarse también la luminosidad residual que se modula también mediante el segundo píxel, de modo que pueden representarse valores de gris más precisos.

Esto es especialmente ventajoso para valores de luminosidad que, sin bien son mayores que el primer valor umbral, sin embargo son menores o iguales que el 20 % o el 30 % del valor de luminosidad máximo.

Los moduladores preferentemente se tratan de moduladores reflectivos. En particular, los moduladores están diseñados como matrices de espejo basculante.

En tanto se mencionen aquí valores de gris o valores de luminosidad, en el caso de una representación monocromática, esto debe entenderse como valor de gris del color monocromático. En las representaciones de varios colores, los valores de gris deben entenderse como valores de luminosidad de los colores representados correspondientes.

El proyector según la invención en particular puede estar diseñado para una representación de imágenes de varios colores. Para ello, por ejemplo, puede estar proporcionada una iluminación de varios colores que orienta diferentes colores de fondo, consecutivos en el tiempo, hacia el primer modulador. Los colores de fondo pueden tratarse de los colores rojo, verde y azul. El cambio temporal de los colores de fondo se realiza tan rápido que un observador no puede diferenciar las imágenes parciales de color generadas temporalmente de forma consecutiva (por ejemplo en los colores rojo, verde y azul) y, con ello, el observador percibe sólo una imagen de varios colores. Para generar los colores temporalmente consecutivos, entre la fuente de luz (que por ejemplo emite luz blanca) del proyector y el primer modulador, puede estar dispuesta una así llamada rueda de color, que introduce diferentes filtros de color de forma consecutiva en el recorrido óptico entre la fuente de luz y el primer modulador. No obstante, también es posible cualquier otra suma de la generación de color secuencial en el tiempo.

Además, también es posible una iluminación de varios colores del primer modulador, por ejemplo cuando están proporcionados tres segundos moduladores que entonces son iluminados con los colores individuales (por ejemplo rojo, verde y azul). Para ello por ejemplo pueden utilizarse cubos parciales de color. Los tres segundos moduladores generan entonces las imágenes parciales de color que, mediante la óptica de proyección, se proyectan de forma superpuesta sobre la superficie de proyección, para generar la imagen de varios colores deseada. Naturalmente, también pueden estar proporcionados más o menos que tres segundos moduladores.

Además, el objeto se soluciona mediante un proyector para la proyección de imágenes según la clase mencionada en la introducción, en el cual la unidad de control activa los moduladores de manera que para al menos un segundo píxel, que según los datos de imagen debe presentar un valor de luminosidad que sea mayor que cero, así como menor o igual que un primer valor umbral predeterminado, al menos un segundo píxel se cambia al segundo estado, y el primer o los primeros píxeles asociados se cambia o cambian al primer estado sólo durante el o los periodos en los cuales el segundo píxel se cambia al segundo estado, de manera que entonces desde al menos un segundo píxel parte luz residual modulada, que contribuye a la generación de imágenes.

En este proyector también se modula la luz residual que no puede evitarse, para representar valores de gris reducidos. La modulación de la luz residual, sin embargo, tiene lugar mediante el primer modulador. El segundo modulador se utiliza solamente para proporcionar la luz residual que no puede evitarse, que entonces está modulada, para la proyección de imágenes. Por tanto, nuevamente la luz residual que no puede evitarse se utiliza de forma positiva para la representación de valores de luminosidad reducidos.

En el proyector según la invención, la unidad de control, para generar la luz residual modulada, puede activar el o los primeros píxeles asociados en base a un valor de luminosidad aumentado, que es mayor que el valor de luminosidad según los datos de imagen. De este modo se aumentan el o los primeros píxeles asociados. Este proyector según la invención, en el cual se aumentan el primer o los primeros píxeles asociados, puede perfeccionarse del mismo modo o de modo similar que el proyector según la invención descrito en la introducción.

Naturalmente, también los dos proyectores según la invención descritos (incluyendo sus perfeccionamientos) pueden combinarse de modo que segundos píxeles temporalmente consecutivos y primeros píxeles se aumenten en el modo descrito.

Además, se proporciona un proyector para la proyección de imágenes de la clase mencionada en la introducción, en el cual la unidad de control, para segundos píxeles, considera la luminosidad residual de manera que el segundo píxel se activa en base a un valor de luminosidad reducido que es menor que el valor de luminosidad según los datos de imagen. En particular, los segundos píxeles que se activan con el valor de luminosidad reducido están cambiados al primer estado al menos por momentos, simultáneamente con al menos un primer píxel asociado. Por tanto, se modula principalmente en el caso de una iluminación activa del segundo píxel. Adicional mente, sin embargo, para la luminosidad deseada se considera la modulación de la luz residual que no puede evitarse, lo cual conduce a valores de luminosidad más precisos. Esto es particularmente ventajoso para valores de luminosidad reducidos que por ejemplo son menores o iguales al 30 % del valor de luminosidad máximo, o menores o iguales que el 20 % del valor de luminosidad máximo.

La óptica de formación de imágenes en particular puede estar diseñada como una óptica de formación de imágenes 1:1. La misma, sin embargo, también puede estar diseñada como una óptica de formación de imágenes de ampliación o de reducción.

Preferentemente, mediante la óptica de formación de imágenes se proporciona una asociación 1:1 entre primeros y segundos píxeles. Debido a la realización efectiva de los moduladores y/o de la óptica de formación de imágenes, en la iluminación activa también puede reproducirse luz de primeros píxeles contiguos sobre el segundo píxel asociado según la asociación 1:1.

No obstante, por ejemplo mediante las dimensiones de los modulares utilizados y/o su disposición, también es posible procurar que siempre la luz de varios primeros píxeles se reproduzca sobre un segundo píxel.

El proyector según la invención (se hace referencia aquí explícitamente a cualquiera de los proyectores según la invención antes descritos) puede presentar la fuente de luz como parte del proyector. Además, el proyector según la invención puede presentar otros medios, conocidos por el experto en la materia, que sean necesarios para el funcionamiento del proyector.

Asimismo, se proporciona un sistema de proyección en el cual al menos dos proyectores según la invención funcionan de manera que sus imágenes proyectadas se superponen parcialmente, para generar una imagen total más grande. Un sistema de proyección de esa clase puede utilizarse por ejemplo para una proyección en cúpulas (por ejemplo en planetarios) o para simuladores de vuelo u otros simuladores (por ejemplo automóviles, camiones, motocicletas, etc.). Se proporciona además un procedimiento para la proyección de imágenes, en el cual un proyector de la clase mencionada en la introducción funciona de manera tal que la unidad de control activa los moduladores de modo tal que para al menos un segundo píxel que según los datos de imagen debe presentar un nivel de luminosidad que sea mayor que cero, así como menor o igual que un primer valor umbral predeterminado, el o los primeros píxeles asociados ha o han cambiado al segundo estado al menos en los periodos en los cuales el segundo píxel cambia al primer estado, de manera que no tiene lugar una iluminación activa y el segundo píxel modula la luz residual.

Además, se proporciona un procedimiento para la proyección de una imagen con un proyector de la clase mencionada en la introducción, en el cual la unidad de control activa los moduladores de manera que para al menos un segundo píxel, que según los datos de imagen debe presentar un valor de luminosidad que sea mayor que cero, así como menor o igual que un primer valor umbral predeterminado, al menos un segundo píxel se cambia al segundo estado, y el primer o los primeros píxeles asociados se cambia o cambian al primer estado sólo durante el o los periodos en los cuales el segundo píxel se cambia al segundo estado, de manera que entonces desde al menos un segundo píxel parte luz residual modulada, que contribuye a la generación de imágenes.

Además, se proporciona un procedimiento para la proyección de imágenes, en el cual un proyector de la clase mencionada en la introducción funciona de manera que la unidad de control, para segundos píxeles, considera la luminosidad residual de manera que el segundo píxel se activa en base a un valor de luminosidad reducido que es menor que el valor de luminosidad según los datos de imagen.

Preferentemente, el segundo píxel que se activa con el valor de luminosidad reducido está cambiado al primer estado al menos por momentos, simultáneamente con al menos un primer píxel asociado. Con ello, el segundo píxel se ilumina de forma activa y modula la luz de iluminación, en donde al mismo tiempo se considera la luz residual que no puede evitarse.

Los procedimientos según la invención, de modo correspondiente, pueden perfeccionarse como los dispositivos o proyectores según la invención.

Se entiende que las características mencionadas anteriormente y aquellas que se explicarán a continuación se pueden utilizar no solo en las combinaciones especificadas, sino también en otras combinaciones o individualmente, sin abandonar el alcance de la presente invención.

La invención se explica con más detalle a continuación, por ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, que también describen características esenciales para la invención. Muestran:

Figura 1 una representación esquemática de una forma de realización del proyector según la invención; Figura 2 una representación esquemática para explicar la asociación entre los primeros píxeles del primer modulador 3 y los segundos píxeles del segundo modulador 5;

Figura 3 una representación esquemática de la unidad de control 7 de la figura 1 para explicar la generación de datos de control de patrón e imagen MS, BS modulados por ancho de pulso;

Figura 4 una representación esquemática de un proyector conocido, con modulación simple;

Figura 5 una representación esquemática para comparar la curva-Y teórica con la curva-Y real del proyector según la figura 4;

Figura 6 una representación esquemática de un proyector conocido, con modulación doble;

Figura 7 una representación esquemática de la rueda de color;

Figura 8 una representación según la figura 5, en donde adicionalmente está marcada también la curva-Y del proyector con modulación doble;

Figura 9 una representación de la desviación de valores de gris proyectados, del valor-objetivo, para un proyector con modulación simple y un proyector con modulación doble;

Figura 10 una representación de la desviación de los valores de gris proyectados, del valor-objetivo, para las variantes según la invención aumentadorl y aumentador2;

Figura 11 una representación para explicar la asociación de varios primeros píxeles del primer modulador 3 con respecto a un segundo píxel del segundo modulador 5;

Figura 12 una representación esquemática para explicar la determinación de si un segundo píxel puede aumentarse o no;

Figura 13 una representación esquemática para explicar la determinación de los datos de patrón M en base a los datos de imagen BD dados;

Figura 14 una representación esquemática para explicar la determinación de los valores de luminosidad para píxeles aumentados y no aumentados, así como los datos de control de iluminación MS correspondientes;

Figura 15 una representación para explicar la modulación por ancho de pulso para el modulador de iluminación; Figura 16 una representación para la determinación de los valores de luminosidad para los píxeles aumentados y los píxeles no aumentados, así como los datos de iluminación asociados;

Figuras 17a-17d representaciones para explicar el uso de periodos en los cuales los píxeles de iluminación están desactivados, para poder aumentar más píxeles de imagen;

Figura 18 una representación según la figura 16, para explicar un perfeccionamiento del proyector según la invención;

Figura 19 una representación esquemática de otra forma de realización del proyector según la invención; y Figura 20 una representación esquemática de otra forma de realización del proyector según la invención.

En la forma de realización mostrada en la figura 1, el proyector 1 según la invención, para la proyección de imágenes por respectivamente una duración de la imagen individual predeterminada, comprende una fuente de luz 2, un modulador de iluminación 3, una óptica de formación de imágenes 4, un modulador de imágenes 5, una óptica de proyección 6, así como una unidad de control 7.

Los dos moduladores 3, 5 están diseñados respectivamente como matriz de espejo basculante (denominada a continuación también DMD), que presentan varios espejos basculantes dispuestos en líneas y columnas, en donde los espejos basculantes, independientemente unos de otros, pueden llevarse a una primera y una segunda posición basculante.

En el ejemplo de realización descrito, el modulador de iluminación 3 presenta varios espejos basculantes K1 (a continuación denominados también como píxeles de iluminación), y el modulador de imágenes 5 presenta varios espejos basculantes K2 (a continuación denominados también píxeles de imagen). En la figura 2, respectivamente de forma esquemática, están representados 6x7 espejos basculantes K1, K2. Los espejos basculantes K1 y K2 respectivamente presentan las mismas dimensiones, en donde sólo para simplificar la representación se supone el número menor de los espejos basculantes K1 y K2. Naturalmente, los moduladores 3, 5 pueden contener muchos más espejos basculantes K1, K2 que los representados.

La óptica de formación de imágenes 4 está diseñada como una óptica de formación de imágenes 1:1 con una lente 8 y un espejo 9, y cada espejo basculante K1 del modulador de iluminación 3 reproduce precisamente sobre un espejo basculante K2 del modulador de imágenes 5, como se indica mediante las flechas P1. Con ello, a cada píxel de iluminación K1 del modulador de iluminación 3, debido a la reproducción mediante la óptica de formación de imágenes 4, se encuentra asociado precisamente un píxel de imagen K2 del modulador de imágenes 5. Puede decirse también que a cada píxel de imagen K2 se encuentra asociado precisamente un píxel de iluminación K1.

Los dos moduladores 3 y 5 son activados por la unidad de control 7 en base a datos de imagen BD suministrados para cada una de las imágenes que deben proyectarse de forma consecutiva, de manera que el modulador de iluminación 3, al que se aplica la luz (por ejemplo luz blanca) de la fuente de luz 2, es una fuente de luz modulada de forma plana para el modulador de luz 5, con el cual se genera o modula la imagen que debe proyectarse, que se proyecta entonces sobre una superficie de proyección 10, mediante la óptica de proyección 6. Para proporcionar la fuente de luz modulada de forma plana, el proyector 1 está diseñado de manera que la luz que es reflectada por los espejos basculantes K1 del modulador de iluminación 3, que se encuentran en la primera posición basculante, se reproduce sobre el espejo basculante K2 asociado del modulador de imágenes 5. La luz reflectada por los espejos basculantes K1 del modulador de iluminación 3, que se encuentran en la segunda posición basculante, es recibida por una trampa de rayos (no mostrada), y con ello no se reproduce sobre el modulador de imágenes 5. La generación o modulación de imágenes tiene lugar entonces mediante la posición basculante de los píxeles de imagen (= espejo basculante K2 del modulador de imágenes 5), ya que sólo la luz reflectada por los píxeles de imagen K2 que se encuentran en la primera posición basculante, mediante la óptica de proyección 6, se proyecta sobre la superficie de proyección 10. La luz reflectada por los píxeles de imagen K2 que se encuentran en la segunda posición basculante no se proyecta sobre la superficie de proyección 10, sino que por ejemplo es recibida en una trampa de rayos (no mostrada). Mediante la posición basculante de los píxeles de imagen K2, con ello, se modula o genera la imagen que debe proyectarse, que se proyecta mediante la óptica de proyección 6.

Los datos de imagen BD ya se encuentran presentes en forma digital con la resolución de píxeles adecuada para el modulador de imágenes 5, y se crean en la unidad de control 7, como se muestra esquemáticamente en la figura 3, de forma simultánea en un primer y un segundo generador de patrones 11 y 12. El primer generador de patrones 11, mediante los datos de imagen BD suministrados, genera datos de patrón M que se crean en una primera unidad electrónica de activación 13. La primera unidad electrónica de activación 13, en base a los datos de patrón M, genera datos de control de iluminación modulados por ancho de pulso MS, y crea los mismos en el modulador de iluminación 3.

El segundo generador de patrones 12, mediante los datos de imagen BD suministrados, genera datos de imagen individuales B que se crean en una segunda unidad electrónica de activación 14 para el modulador de imágenes 5. La segunda unidad electrónica de activación 14 genera datos de control de imagen BS modulados por ancho de pulso, y los crea en el modulador de imágenes 5.

Según los datos de control de iluminación y de imagen MS, BS, durante la duración de la imagen individual T, para generar la imagen, los píxeles de iluminación y de imagen K1, K2 se llevan así a la primera y a la segunda posición basculante, de manera que se genera y proyecta la imagen deseada.

Mediante la conexión consecutiva de los dos moduladores 3, 5; así como mediante la generación descrita a continuación de los datos de control de iluminación y de imagen MS, BS, durante el funcionamiento del proyector 1 se alcanza una mejora en la representación de niveles de gris reducidos, así como valores de luminosidad reducidos.

Proyector 101 con modulación simple, según la figura 4

Para comprender mejor el proyector 1 según la invención, a continuación se describe un proyector 101 con modulación simple, que sólo presenta un modulador 105 que se utiliza como modulador de imágenes (figura 4). Ese proyector 101 con modulación simple presenta una fuente de luz 102 y una óptica de proyección 106, en donde el modulador 105, que puede estar diseñado como una matriz de espejo basculante, se ilumina con luz de la fuente de luz 102. El modulador 105 modula la luz mediante los espejos basculantes del modulador 105, que pueden activarse independientemente unos de otros, para generar una imagen que se proyecta sobre una superficie de proyección 110 mediante la óptica de proyección 106. La modulación es controlada por una unidad de control 107 en base a datos de imagen BD suministrados. En un proyector 101 convencional de esa clase, el contraste (luminosidad máxima con respecto a luminosidad mínima) en general se ubica entre 500:1 y 2000:1. Esto significa que mediante una reducción de un valor de gris de entrada, la luminosidad proyectada no se dirige a cero, sino que se aproxima a un valor final que se alcanza para un valor de gris de entrada 0, y que resulta del contraste del proyector 101. Para el siguiente planteo se supone que los valores de luminosidad se representan en un sistema de 8 bits con números enteros de 0 a 255, en donde 0 representa la luminosidad mínima (negro) y 255 la luminosidad máxima.

Esto se representa esquemáticamente en la figura 5, en donde la curva-Y teórica (aquí en donde ^y= 2,2) está representada como una línea continua con la curva real para el proyector 101, con un contraste de 1000:1 como línea discontinua. A lo largo del eje-x están representados los niveles de gris de entrada, y a lo largo del eje-y la luminosidad designada en el rango de 1E-6 a 1.

Matemáticamente, resulta de ello la curva de luminosidad lsdi, de manera que el contraste K final conduce a una luminosidad de fondo de U = 1/K con respecto a la siguiente ecuación para lsdi(g).

De este modo, g es el nivel de gris de entrada e Y es el así llamado valor-Y para la descripción de la curva de luminosidad. Además, la luminosidad máxima (para g = 255) está estandarizada en 1. La curva de luminosidad teórica está definida del siguiente modo.

Esa luminosidad de fondo U que no puede evitarse conduce a que en el caso de contenidos de la imagen oscuros los niveles de gris de entrada más bajos ya no puedan diferenciarse en la imagen, puesto que éstos ya no se destacan con respecto a la luminosidad de fondo. De este modo, en el ejemplo según la figura 5, el nivel de gris g = 4 sólo es 10 % más claro que el fondo en el nivel de gris g = 0. Debido a esto disminuye el área efectivamente aprovechable de niveles de gris.

Proyector 201 con modulación doble, según la figura 6

En el caso de la utilización de dos moduladores 203 y 205 conectados de forma consecutiva, tal como es el caso del proyector 201 con modulación doble en la figura 6, no sólo aumenta el contraste a más allá de 1.000.000:1. Además, los niveles de gris oscuros presentan una luminosidad de fondo más reducida (ya que los mismos se iluminan con menos intensidad).

El proyector 201 fundamentalmente está estructurado igual que el proyector 1 en la figura 1. Por lo tanto, los elementos iguales o similares están identificados con símbolos de referencia que son mayores en 200, en comparación con los símbolos de referencia correspondientes en la figura 1. A continuación se describen solamente las diferencias que se refieren esencialmente a la unidad de control 207 y a la activación de los moduladores 203 y 205. Para el proyector 201 según la figura 6 resulta la curva de intensidad indicada a continuación

i rT

hxDMDÍ9l'd2) = f J 0lÍ9l’ ' h(jÜ2’ t))dt

1 [T

= j Jg {u ^{(1 - l / ) ■} k(gi, ^{t ) } ■} {U ^{(1 -} U) ■ i2(g2, t)}dt

De este modo T = 1/f (duración de la imagen individual T) es el tiempo que se necesita en una tasa de tramas f para la representación de una trama (imagen individual). Las funciones ii(gi, t) e i2(g2, t), en función de un valor de gris de entrada gi, así como g2, describen en qué momentos t un espejo basculante de los moduladores 203, 205 transmite luz (es decir, la función posee el valor 1), así como cuando no transmite nada de luz (es decir, la función posee el valor 0). Las funciones ii e i2, por tanto, adoptan temporalmente sólo los valores 0 y 1. De ello resulta que existe un tiempo Ti< T, en el que los dos moduladores 203, 205 se ponen en negro. Además, existe un tiempo T2<T, en el cual precisamente uno de los dos moduladores 203, 205 se pone en negro (valor de función de ii o i2 es 0), mientras que el otro se encuentra en blanco (ii o i2 es 1). Finalmente, existe un tiempo T3<T, en el cual los dos moduladores 203, 205 se encuentran en blanco (ii e i2 es 1). Es válido T1+T2+T3 =T. De esas consideraciones resulta:

De este modo, los tiempos Ti,T2 y T3 son funciones de los valores de gris de entrada gi y g2.

Las luminosidades proyectadas resultantes de un proyector 201 de esa clase se aclaran en el siguiente ejemplo. Si se desea una generación de imágenes de color, una rueda de color 215 puede estar dispuesta en el recorrido óptico entre la fuente de luz 202 y el primer modulador 203, como está representado con líneas discontinuas en la figura 6. Los colores se generan entonces secuencialmente en el tiempo mediante la rueda de color 215, que está representada esquemáticamente con su eje de rotación 216. En la figura 7 se muestra una vista superior de la rueda de color 215, que presenta seis segmentos de color del mismo tamaño (que de ese modo se extienden sobre un rango angular de 60°). Los segmentos de color están identificados con las mayúsculas R, G y B. Esto debe aclarar que el segmento de color correspondiente sólo deja pasar el color rojo (en R), el color verde (en G) y el color azul (en B), de manera que desde la luz blanca de la fuente de luz 202, de forma secuencial en el tiempo, luz roja, verde o azul cae sobre el modulador de iluminación 203. De este modo, mediante los dos moduladores 203, 205, de forma consecutiva en el tiempo, pueden proyectarse imágenes parciales rojas, verdes y azules. Éstas se generan temporalmente tan rápido de forma consecutiva, que por un observador sólo puede ser percibida la superposición y, con ello, una imagen a color. Por ejemplo, esto puede alcanzarse en el caso de una tasa de bits o una tasa de tramas de f = 60 Hz, de manera que la rueda de color 215 gira con una frecuencia de 120 Hz. Debido a esto, dentro de una trama (imagen individual) existen cuatro flujos de rojo, cuatro flujos de verde y cuatro flujos de azul. Para cada pasaje de color se restan 15°, el así llamado rayo. Durante ese periodo, el modulador de iluminación 203 se cambia a negro, para impedir una proyección del color indefinida, puesto que precisamente un límite del segmento de color de la rueda de color 215 cruza la luz de iluminación. Con ello, para una modulación del color, por color (rojo, verde y azul), permanecen cuatro segmentos de tiempo con un tamaño del segmento de la rueda de color de 45°. En el caso de una tasa de tramas de 60 Hz, esto corresponde a un tiempo de

El tiempo mínimo que un espejo basculante K1, K2 puede transmitir luz o no puede transmitirla (LSB, Least Significant Bit- bit menos significativo) se supone del siguiente modo

l^sb — 2 * 2$ns

El factor 2 resulta de que en dos de las cuatro circulaciones de color de una trama se utiliza un intervalo de tiempo de 25 ^s para la representación del LSB. Si se relaciona ese tiempo con la duración total de un color (T^rgb), resulta entonces una luminosidad de 0,012, lo cual corresponde a un nivel de gris de aproximadamente 34 (en el caso de y = 2,2)

Mediante un tramado espacial y temporal, ese valor puede reducirse más en un factor ntramado. Para el valor límite, por debajo del cual deben "tramarse" todos los niveles de gris, de

resulta el siguiente valor de gris gomado

Mediante el procedimiento de tramado, para los niveles de gris más bajos (en el ejemplo hasta el nivel de gris 34) pueden generarse luminosidades en escalas discretas. El tiempo de activación efectivo mínimo para un espejo basculante (promediado sobre 256 tramas/imágenes individuales) asciende entonces a

^ m ín tLS B ¡T ítra m a d o — 2 * 25 | I s / 2 56 ~ 2[J.S

De este modo, para este ejemplo fue seleccionada una resolución de tramado de 8 bit, que da como resultado ntramado = 256. Para representar un nivel de gris g < gomado definido se necesita un n-múltiplo del tiempo de activación mínimo tmin, que se calcula del siguiente modo.

De este modo, el operador [[...]] redondea al siguiente número natural (incluyendo el 0). En este ejemplo, con ello, el valor de luminosidad más reducido que puede representarse corresponde a tmin/TRGB = 4,69105 La siguiente Tabla1, en la columna Luminosidad teórica, muestra que ésta corresponde aproximadamente al nivel de gris 3 de un sistema teórico con modulación simple (como en el caso del proyector 101 con modulación simple). La columna Luminosidad „S.d.T.“ (Estado de la técnica) se refiere al proyector 101 con modulación simple, y la columna Luminosidad con 2xDMD corresponde al proyector 201 con modulación doble.

Tabla 1

Por lo tanto, con el proyector 201 con modulación doble no es posible representar el nivel de gris 0, 1 y 2.

Si la imagen se direcciona sobre el modulador de imágenes 205 después del procedimiento de reinicio en fases (en el cual los píxeles se cambian a modo de bloques de forma consecutiva, tal como se describe en detalle por ejemplo en el artículo „10.4: Phased Reset Timing for Improved Digital Micromirror Device (DMD) Brightness“; D. Doherty, G. Hewlett; SID Symposium Digest of Technical Papers, 29:125-128. doi: 10.1889/1.1833710), y cada una de las 16 zonas de reinicio se desplaza temporalmente con respecto a la zona de reinicio anterior en treinicio = 8 ps, en el tiempo se representan los LSB de todas las 16 zonas de reinicio. El factor 1/2 resulta de que en una trama el LSB está distribuido en dos periodos de la rueda de color.

Sólo puede aprovecharse ese tiempo para una iluminación mediante el modulador de iluminación 203, que se direcciona según el principio de reinicio global (en el cual todos los píxeles se cambian al mismo tiempo, tal como se describe en detalle anteriormente en el mismo artículo de SID). En este ejemplo, el tiempo de iluminación para el LSB se selecciona un poco mayor.

Nuevamente, el factor 2 resulta de que el LSB se distribuye en dos de los cuatro pasajes de color RGB. El LSB, con el que pueden modularse los 34 niveles de gris más bajos (mediante tramado temporal), en el caso de la utilización de una rueda de color-4x 215 (cuatro pasajes de color en una trama), se utiliza en dos de los cuatro pasajes de color. Para una representación de valores de gris que necesitan sólo el LSB para una representación (mediante tramado espacial y temporal hasta por ejemplo el nivel de gris 34), a partir de RGB = (3,3,3) - aplica aquí en el ejemplo n (g = 3) = 1, mientras que está redondeado para n (g<3) = 0 - luz de iluminación es guiada mediante el modulador de iluminación por el tiempo

r = 3 * 300^.5 = 900p.s

hacia el modulador de imágenes (tres colores). Esto significa que durante 900 ^s • 60 Hz = 5,4 % del tiempo de una trama, el modulador de iluminación 203 transmite luz hacia el modulador de imágenes 205. Para calcular las luminosidades proyectadas para valores de gris de entrada 3 < g < gtramado, deben considerarse los tiempos T1, T2, y T3, y resulta:

TiQ?) = T^r+ T^g+ T^{b -} r = 12500|is ^{- t}= 1160|is

T2(g) = ^T- 3 ■ n(g) ■ t11ún

T3(g) = 3 ■ n(g) ■ tmin

El factor 3 resulta de los tres colores rojo, verde y azul. Para g < 3 aplica T1(g) = T^r+ T^g+ T^by T2(g) = T3(g) = 0. Con ello, mediante la utilización de la fórmula anterior para l2DMü(g1, g2,) puede calcularse la curva de luminosidad para los niveles de gris más bajos en el proyector 201 con modulación doble de matrices de espejos basculantes. Los resultados, adicionalmente con respecto a la Tabla 1, se representan en las siguientes figuras 8 y 9. Para los niveles de gris oscuros, según esta solución, resulta una marcada mejora en comparación con el estado de la técnica con modulación simple (generación de imágenes mediante un proyector con modulación simple).

En la figura 8, para una comparación, la curva-Y teórica (en el ejemplo en donde ^y= 2,2), se representa como una línea continua, la curva real para el proyector 101 con modulación simple para un contraste K = 1000:1 como línea discontinua y la curva real para el proyector 201 con modulación doble como una línea discontinua de trazos largos. A lo largo del eje-x, de este modo, el nivel de gris de entrada se encuentra en el rango de 1 a 255, y a lo largo del ejey está marcada la luminosidad estándar en el rango de 1 10-6 a 1.

En la figura 9 está representada la desviación porcentual del valor de gris proyectado para el proyector 101 con modulación simple, como línea discontinua, y para el proyector 201 con modulación doble como línea discontinua de trazos largos, desde el valor-objetivo para los 20 niveles de gris más bajos. De este modo, a lo largo del eje-x está marcado en porcentaje el nivel de gris de entrada en el rango de 0 a 20, y a lo largo del eje-y la desviación del valorreal con respecto al valor-objetivo (magnitud desde el valor real menos el valor objetivo, mediante el valor-objetivo).

Se observa que con el proyector 201 con modulación doble, para valores de gris reducidos, la desviación de las luminosidades proyectadas desde las luminosidades-objetivo se vuelve más reducida en más de un orden de magnitud, en comparación con el proyector 101 con modulación simple. La desviación desde el valor-objetivo, sin embargo, también en el proyector 201 con modulación doble para niveles de gris menores que 10, permanece sobre un umbral de percepción para desviaciones de luminosidad del 10%.

Otra desventaja en el proyector 201 con modulación doble reside en el hecho de que, del modo antes expuesto, los niveles de gris más bajos deben generarse mediante un tramado (en el ejemplo hasta el nivel de gris 34). Esto significa que la luminosidad con respecto a un valor de gris de esa clase se distribuye sobre varios píxeles y/o sobre varias tramas. Si el observador se encuentra cerca de la superficie de proyección (o bien los píxeles adoptan un cierto tamaño del ángulo), entonces es visible un centelleo, que se percibe como molesto. Además, puede suceder que los niveles de gris más bajos tampoco puedan representarse mediante un tramado. En el proyector 201 descrito con modulación doble, los niveles de gris 0, 1 y 2 son iguales al fondo de forma idéntica, y las luminosidades se modulan sólo a partir del nivel de gris 3.

Proyector 1 según la invención

En el proyector 1 según la invención, la activación de los moduladores 3 y 5 se implementa de modo que no debe utilizarse un tramado para valores de niveles de gris reducidos. La impresión de la imagen perturbadora, condicionada por el tramado, puede reducirse marcadamente. Además, también los niveles de gris más bajos pueden representarse de forma distinguible.

Esto se logra debido a que para niveles de gris oscuros (niveles de gris cuyos valores son menores o iguales que un valor umbral, y naturalmente son mayores que cero), los datos de control de iluminación y de imagen MS, BS se generan de manera que el modulador de iluminación 3 no pone a disposición nada de luz, y el modulador de imágenes 5, a pesar de ello, realiza una modulación de la luminosidad. De este modo, la modulación con el modulador de imágenes 5 considera que una iluminación sólo tiene lugar con la luz residual que no puede evitarse (luminosidad de fondo U del modulador de iluminación 3), de manera que el modulador de imágenes 5 se activa como si el mismo tuviera que generar un valor de gris más claro. Con ello, mediante el modulador de imágenes 5 se modulan todas las luminosidades que son más reducidas que la luminosidad de fondo del modulador de iluminación 3. De este modo, la activación del modulador de imágenes 5 corresponde a una luminosidad o bien a un nivel de gris que, considerando el valor-Y seleccionado, se multiplica en el valor de contraste del modulador de iluminación 3. El proyector 1, del mismo modo que el proyector 201 con modulación doble, puede presentar una rueda de color 15, para poder generar y proyectar imágenes de varios colores.

También puede decirse que para la representación de los niveles de gris reducidos (< con respecto al valor umbral), el modulador de iluminación 3 se pone en negro, mientras que los niveles de gris del modulador de imágenes 5 se incrementan (aumentan) en el contraste del modulador de iluminación. La diferenciación entre la representación normal y los píxeles aumentados tiene lugar al nivel del píxel, lo cual se describe a continuación en detalle. En un proyector 1 con modulación doble de espejo basculante, mediante la representación de los valores de gris oscuros sobre valores de gris (incrementados) aumentados sobre el modulador de imágenes 5, éstos ya no deben ser generados mediante un tramado, de manera que todas las luminosidades aumentadas representados no centellean y no molestan al observador. Además, incluso los valores de gris más reducidos pueden representarse de forma distinguible.

Para la siguiente observación se parte del hecho de que la formación de imágenes intermedia mediante la óptica de formación de imágenes 4, desde el modulador de iluminación 3 hacia el modulador de imágenes 5, no presenta imperfecciones de la imagen, de manera que luz de cada píxel K1 del modulador de iluminación 3 se desvía precisamente sobre un píxel K2 asociado (y sólo ese píxel) del modulador de imágenes 5.

Si el modulador de iluminación 3 se cambia a negro (nivel de gris 0, g1 = 0) y el modulador de imágenes 5 se cambia a blanco (nivel de gris 255 g2= 255), entonces como luminosidad proyectada resulta un valor que corresponde al fondo de un proyector 101 con modulación individual. En el ejemplo mencionado, con un proyector 101 cuyo procesador de imágenes posee un contraste de K = 1000:1 e ^y= 2,2, esa luminosidad de fondo (U = 1/K = 0, 001) corresponde aproximadamente al nivel de gris 11 de un proyector ideal (véase la Tabla 1). Esto resulta de que la dependencia de la luminosidad (estandarizada) proyectada lteórica se encuentra presente desde un nivel de gris g como

De ello, para un nivel de gris límite giímite (= valor umbral) se deduce:

dmmte = 255 ^■ Qjy tr ⁼ 11.03 ^« 11

Cuando los moduladores 3, 5 presentan la misma luminosidad de fondo U, para la curva de luminosidad en función de los valores de gris de entrada g1 y g2 resulta la siguiente fórmula

Para g1 = 0, como luminosidad proyectada después de una modulación doble resulta

W (0i = o,g2) = u*{u a - u y dD "}

Se apunta ahora a representar el valor de gris g2 para el modulador de imágenes 5 en cualquier nivel de gris que sea menor que el nivel de gris límite (g = glímite), con la ayuda de la modulación doble.

Esa ecuación puede solucionarse según g2.

De este modo, g2 se redondea a un número natural entre 0 y 255, como muestra el operador [...]].

Por ejemplo, para representar el nivel de gris g = 3, para el modulador de iluminación 3 se utiliza g1 = 0, y para el modulador de imágenes 5 g2 = 69. Por consiguiente, el modulador de imágenes 5 utiliza un valor muy incrementado (aumentado) con respecto al valor de gris efectivamente deseado (aquí valor de gris g = 3).

Puesto que los datos de control de iluminación y de imágenes MS, BS se generan como datos de control modulados por ancho de pulso, los mismos pueden caracterizarse también mediante su ciclo útil (o ciclo de trabajo). Sin el aumento según la invención, los datos de control de imagen BS tendrían un rango del ciclo útil de 0 a 255, en donde en el caso de cero (= ciclo útil mínimo), los espejos basculantes K2 se encuentran en la segunda posición basculante durante toda la duración de la imagen individual T, y en el caso de 255 (= ciclo útil máximo), se encuentran en la primera posición basculante durante toda la duración de la imagen individual T. En el caso de valores del ciclo útil entre 0 y 255, los espejos basculantes K2, durante un primer periodo At1, se encuentran en la primera posición basculante, y durante un segundo periodo At2, se encuentran en la segunda posición basculante, en donde At1 At2 = T. Con ello, el segundo periodo At2 será tanto más prolongado, cuanto mayor sea el valor del ciclo útil. En general, el espejo basculante K2, en el caso de valores del ciclo útil entre 0 y 255, se cambia varias veces entre sus dos posiciones basculantes, de un lado a otro, de modo que los dos periodos At1 y At2 se componen de sub-periodos temporales.

Mediante el aumento, para los datos de control de imagen BS se proporciona un primer rango del ciclo útil para valores de gris mayores que el valor umbral predeterminado, y un segundo rango del ciclo útil para valores de gris que no sean mayores que el valor umbral predeterminado. El primer rango del ciclo útil presenta los valores convencionales para valores mayores que el valor umbral predeterminado, que por ejemplo corresponde al valor de gris 11. De este modo, el valor inferior del primer rango del ciclo útil sería en el valor de gris 12, y el valor del ciclo útil para ese valor de gris es 12. Con ello, el primer rango del ciclo útil presenta valores de 12 a 255.

El segundo rango del ciclo útil, con ello, tiene su valor límite superior en el valor de gris 11, en donde sin embargo el valor del ciclo útil para el valor de gris 11 asciende por ejemplo a 254. El límite inferior del segundo rango del ciclo útil, en el ejemplo aquí descrito, asciende a 21. Con ello, el segundo rango del ciclo útil presenta valores de 21 a 254.

Debido al aumento, al menos el valor del ciclo útil en el límite superior del segundo rango del ciclo útil (= rango del ciclo útil aumentado) es mayor que el valor del ciclo útil en el límite inferior del primer rango del ciclo útil (= rango del ciclo útil no aumentado). Puede decirse también que los dos rangos del ciclo útil se superponen.

En la siguiente Tabla 2 se indica una clasificación de los valores de gris de los dos moduladores 3, 5, para representar un nivel de gris g dado. En la columna izquierda se indican los valores de gris g de 1-15, que deben representarse mediante el proyector 1, desde el rango máximo posible de 0-255. En la columna central se indica el valor del nivel de gris para el modulador de iluminación 3, y en la columna derecha se indica el valor del nivel de gris para el modulador de imágenes 5.

Tabla 2

De ello resulta evidente que en el segundo rango del ciclo útil aumentado el modulador de iluminación 3 se cambia a negro (valor 0) y el modulador de imágenes 5 presenta valores del ciclo útil (21-254), que son mayores que valores del ciclo útil correspondientes para el caso no aumentado (1-11), que se regularían por ejemplo en el modulador de imágenes 205. A partir de valores por encima del valor umbral g = 11, el modulador de iluminación 3, durante toda la duración de la imagen individual T se cambia a blanco o a la intensidad de iluminación máxima (valor 255) y el modulador de imágenes 5 se activa con los valores de gris g2 correspondientes (12, 13, 14, etc.). En la forma de realización aquí descrita, incluso el valor del ciclo útil (= 21) del límite inferior del segundo rango del ciclo útil se ubica sobre el valor del ciclo útil (= 12) del límite inferior del primer rango del ciclo útil. Con ello, el segundo rango del ciclo útil se encuentra completamente dentro del primer rango del ciclo útil.

Se observa además que solamente debe aumentarse un valor para los niveles de gris g = 1, que deben representarse, en donde g2 = 21 < 34. Con ello, se evitan casi por completo las molestias causadas debido a esto.

Esa clase de generación de los datos de control de iluminación y de imagen MS, BS se denominan a continuación también como Boost 1.

En la descripción anterior, para los píxeles aumentados el modulador de iluminación 3 siempre se cambió a negro, mientras que la modulación de luminosidad de la luz de fondo del modulador de iluminación 3 tiene lugar mediante el modulador de imágenes 5. Naturalmente, los dos moduladores 3, 5 pueden activarse de forma inversa para el aumento, de manera que para un píxel aumentado el segundo modulador 5 está puesto en negro, mientras que la modulación de luminosidad tiene lugar mediante el primer modulador 3.

Para representar de forma más compresible las mejoras conseguidas mediante el proyector 1 según la invención, primero se clasifican las luminosidades efectivamente proyectadas para diferentes proyectores. Para una curva de luminosidad teórica (estandarizada) en función de un nivel de gris g, aplica la siguiente fórmula ya indicada.

Si se considera la luminosidad de fondo en un sistema real según el estado de la técnica (proyector 101 con modulación simple), entonces para la curva de luminosidad (estandarizada)(véase la Tabla 1, columna "Luminosidad según el estado de la técnica") aplica lo siguiente:

Para la primera solución antes presentada (Boost 1), debido a la modulación doble, resulta

En la Tabla 3, para los 30 niveles de gris más bajos se clasifica la luminosidad resultante, que debe proyectarse, según este procedimiento "Boost 1" (aumento 1).

Tabla 3:

Se observa que para niveles de gris que son menores o iguales que el nivel de gris límite gi¡mite( = 11), las luminosidades teóricas se alcanzan hasta aproximadamente 1 %. Para niveles de gris que son mínimamente más claros, existen sin embargo desviaciones considerables (hasta aproximadamente 80% para el primer nivel de gris por encima del nivel de gris límite).

Para reducir aún más las desviaciones descritas desde el valor-objetivo para niveles de gris por encima del límite del nivel de gris (g > gamite) , en un perfeccionamiento de la variante Boost 1, los valores de gris g2 del modulador de imágenes 5 pueden seleccionarse de manera que mismos, para un proyector 1 real con una luminosidad de fondo real U (debido a la selección de g1 = 255), alcanzan las luminosidades teóricas (a continuación esto se denomina también como "Boost 2"). Se busca por tanto un g2', para el siguiente requisito aplica:

Idoble (3 i ~ l ’ ífe) — heóricé'3^ ) para todas g¡¡m¡te < g < 255

Esto se cumple para

Ese valor se redondea a un número natural entre 0 y 255, como muestra el operador [[...]]. Para el caso aquí observado con un contraste de K = 1000:1 e y = 2,2, los valores de gris g2' resultantes están registrados en la Tabla 3.

Para la variante "Boost 2" resultan las siguientes luminosidades:

Esos valores están registrados en la siguiente Tabla 4.

Tabla 4:

En la variante "Boost 2", el primer rango de ciclo útil va de 5 a 255, y el segundo rango de ciclo útil va de 21 a 254. También en la variante "Boost 2", el valor del ciclo útil del límite superior del segundo rango del ciclo útil es mayor que el valor del ciclo útil del límite inferior del primer rango del ciclo útil. En particular, el segundo rango del ciclo útil se encuentra completamente en el primer rango del ciclo útil.

Con la variante "Boost 2", de este modo, la desviación de las luminosidades proyectadas, con respecto a los valores teóricos, no es superior al 5%. Esto se alcanza debido a que el primer rango del ciclo útil fue adaptado de modo correspondiente (en particular para valores de gris que sólo son un poco mayores que el valor umbral). El segundo rango del ciclo útil de la variante "Boost 2" es idéntico con respecto al segundo rango del ciclo útil de la variante "Boost 1".

En las Tablas 3 y 4 se muestran las luminosidades del proyector según la invención en función de los niveles de gris hasta 30 que deben representarse (para y = 2,2). Se comparan las luminosidades para un sistema perfecto (teórico), para el proyector 101 con modulación simple según el estado de la técnica ("S.d.T."), que presenta sólo un único modulador de imágenes 105 y un contraste de K = 1000:1, así como para las variantes "Boost 1" y "Boost 2" según la invención. Adicionalmente se indica la desviación de las soluciones, desde el valor-objetivo.

En la figura 10 se muestran las desviaciones porcentuales del valor de gris proyectado para el proyector 101 con modulación simple según el estado de la técnica (líneas discontinuas), según el proyector 1 según la invención según la variante "Boost 1" (línea de puntos y trazos), y según el proyector 1 según la invención según "Boost 2" (línea de trazos largos), desde el valor-objetivo, para los 30 niveles de gris inferiores.

En la figura 10 puede apreciarse que las variantes "Boost 1" y "Boost 2" arrojan resultados idénticos para los valores de gris aumentados (= valores de gris 1 a 11), lo cual naturalmente resulta de que el segundo rango del ciclo útil es idéntico para ambas variantes. Para valores de gris mayores que el valor umbral (como valores de gris 12 y superiores), la variante "Boost 2" arroja mejores resultados, que se reducen al aumentar el valor de gris. Esa mejora se logra debido a que a partir del valor de gris de entrada 12 se considera también la luz residual, que no puede evitarse. Esto conduce a una activación de los segundos píxeles, con una luminosidad más reducida

que la luminosidad de entrada (en la luminosidad de entrada 12, el segundo píxel, por ejemplo, se activa con el valor de luminosidad 6; Tabla 3). Como resultado, esto conduce a la mejora descrita.

En otro perfeccionamiento de la variante "Boost 1", que se denomina como "Boost 3", puede procederse del siguiente modo. En este caso se considera el hecho de que las matrices de espejo basculante permiten una adaptación fina de la conmutación síncrona de los espejos basculantes K1, K2. Asimismo, se indican los valores de gris o los valores de luminosidad para cada uno de los tres colores de fondo rojo, verde y azul, lo cual puede observarse en la utilización de T^rg,^b= T^r= T^g= T^b.

Puesto que los dos moduladores 3, 5 se activan con modulación por ancho de pulso, para el cálculo de las luminosidades proyectadas puede aplicarse la siguiente fórmula:

r T i id u g ^ - v 2 T2(a i’ g*2) - u T3(g1,g*2)

h x D M D V d l’ 92 J ~ rp

De este modo, existen etapas de luminosidad discretas que pueden representarse mediante una modulación por ancho de pulso. Para las siguientes observaciones se supone que Tm¡n es el tiempo de activación efectivo mínimo de un espejo basculante K1, K2 (= periodo en el cual el espejo basculante se encuentra en su primera posición basculante), y que todas las luminosidades se encuentran presentes sobre un múltiplo n de ese tiempo.

La determinación de los valores de gris representados se realiza del siguiente modo:

El valor de gris 0 se representa de manera que ambos DMD están puestos en negro, es decir que 3¡ = 9'¿ = ® así como ni = n2 = 0.

Para los valores de gris aumentados, en donde 0 < g < giímite, uno de los moduladores 3, 5 se pone en negro (por ejemplo gi = 0, así como m= 0), mientras que el otro modulador representa un valor de gris g2* (así como un múltiplo n2 del tiempo de activación efectivo mínimo 3. Un para todos los tres colores), para ser suficiente para la luminosidad teórica. Resulta por tanto el requerimiento:

heórica^d^ ~ ^2 ^xDM ^dÍ Q ⁱ~ $>82 )

Puesto que uno de los moduladores 3, 5 siempre está puesto en negro, resulta aquí T3 = 0. Para el tiempo T2, en el cual sólo uno de los moduladores 3, 5 se encuentra en blanco, aplica:

^ 2 = 3 ■ n 2 ■ t m i n

Con ello, para el tiempo en el que los dos moduladores 3, 5 están puestos en negro, se deduce:

Ti = 3 ■ Trgb —T2 = 3 ■ Trgb — 3 ■ n 2 ■ tmín

De lteórica (g), de este modo, se deduce:

Esto corresponde a un valor de gris de entrada g2* para el segundo modulador 3, 5, de:

Para valores de gris que no se aumentan, pero que aún se traman (gimite < g < gtramado) y, con ello, se iluminan dentro de un tiempo de iluminación mínimo ^t(por color) del primer DMD, resulta un requisito análogo con respecto a lteórica (g) - l2xüMü(gi- 0,g2*), a saber

En este caso, el valor de gris gi = 1 del primer modulador 3 debe proporcionar el tiempo de iluminación ^t. Resulta:

Ti = 3 ■ Trgb — 3 ■ ^t

T2 = 3 ■ ^t- 3 ■ n 2 ■ t min

T3 — 31 n 2 ■ tmin

De ello se deduce:

Los valores de gris de entrada resultantes para el segundo modulador 5 resultan del mismo modo que los anteriores:

Para niveles de gris g > gtramado se continúa con el procedimiento ya descrito para una modulación doble, en el cual un primero de los dos moduladores 3, 5 pone a disposición los intervalos de tiempo necesarios, que se necesitan para la modulación con el segundo modulador 3, 5, para generar el nivel de gris buscado.

Si esto se combina, resulta entonces:

En la siguiente Tabla 5, los resultados se clasifican según estas reglas de cálculo. Se observa que con este método los valores aumentados pueden representarse nuevamente con una mayor precisión.

Tabla 5

En las observaciones anteriores se partió del hecho de que la óptica de formación de imágenes 4 reproduce cada espejo basculante K1 sobre precisamente un espejo basculante K2 asociado (y sólo sobre ése). Sin embargo, esto en la práctica apenas puede realizarse en un sistema real, de modo que un espejo basculante K2 recibe luz desde el espejo basculante K1 directamente asociado (el cual también puede denominarse como píxel de iluminación principal, ya que desde el mismo proviene la mayor parte de la luz que incide en el espejo basculante), así como luz desde espejos basculantes K1 contiguos.

Eso se representa esquemáticamente en la figura 11. Se observa el espejo basculante K245, representado sombreado, del modulador de imágenes 5. El mismo principalmente es iluminado con la luz del espejo basculante M 45 directamente asociado (= píxel de iluminación principal) del modulador de iluminación 3, como se indica mediante la flecha P1. Sin embargo, también luz desde los espejos basculantes K134, M 35, K136, K144, K146, K154, K155, K156 directamente contiguos con respecto al espejo basculante K245, incide sobre el espejo basculante K145 del modulador de imágenes 5. Con ello, en este caso, al espejo basculante K245 del modulador de imágenes 5 están asociados los espejos basculantes M 45, K134, K135, K136, K144, K146, K154, K155, K156del modulador de iluminación 3.

Esta asociación también puede formularse partiendo desde un espejo basculante K1 del modulador de iluminación 3. De este modo, luz desde el espejo basculante K145 incide principalmente sobre el espejo basculante K245. Adicionalmente, luz desde el espejo basculante K145 incide además sobre los espejos basculantes K234, K235, K236, K244, K246, K254, K255, K256 contiguos, de modo que el espejo basculante K145 está asociado a nueve espejos basculantes K234, K235, K236, K244, K245, K246, K254, K255 y K256.

Si el espejo basculante K245 debe representar un valor de gris que sea menor o igual que el valor umbral gamite, y el espejo basculante contiguo K244 debe representar un valor de gris que se ubique por encima del valor umbral, esto conduciría a que el píxel de iluminación K145, para el aumento del píxel de imagen K245, se cambie a negro, y que el píxel de iluminación K144 para el espejo basculante K244 se cambie a blanco. De este modo, el píxel de iluminación K245 que debe aumentarse obtendría más luz que lo deseado (por ejemplo debido a la luz que proviene del píxel de iluminación K144), lo cual conduciría a un píxel aumentado demasiado claro.

Para la siguiente descripción, para simplificar la descripción, se parte de una línea de píxeles que debe representarse con 27 píxeles, como se muestra en la figura 12. Cada cuadrado representado representa un píxel, en donde en cada píxel el valor de gris que debe representarse está indicado como un número (= datos de imagen BD). Como valor umbral gamite se fija el valor de gris 10. En base a los datos de imagen BD dados, para cada píxel puede determinarse (flecha P2) si éste puede aumentarse (su valor de gris es menor o igual que el valor umbral 10) o no (su valor de gris es mayor que el valor umbral 10). Debido a esto se determinan datos de aumento BB, que a su vez están representados para cada píxel. Si el valor del píxel es 1, se encuentra presente un píxel que puede aumentarse. En el caso de un valor de 0, el píxel no puede aumentarse.

Además, en base a los datos de imagen BD dados se generan los datos de patrón M. Para ello, para cada píxel se determina el valor máximo de los valores de los datos de imagen para el píxel y sus píxeles vecinos directos, y ese valor máximo se escribe en el píxel correspondiente de los datos de patrón M, como se indica mediante las flechas P3 y P4 en la figura 13 para dos píxeles de los datos de patrón M. Con ello, se asegura que cada píxel del modulador de imágenes 5 esté iluminado de modo uniforme o suficiente, aun cuando debido a los datos de control de iluminación MS modulados por ancho de pulso los píxeles de iluminación estén desactivados por algunos momentos durante la duración de la imagen individual.

Como se muestra en la figura 14, para cada píxel que puede aumentarse (píxel con el valor 1 en los datos de aumento BB), se determina si los valores del píxel de iluminación de los tres píxeles respectivamente asociados de los datos de patrón M presentan todos respectivamente un valor menor o igual que el valor umbral. Si no es ése el caso, el valor de gris en los datos de imagen individual B no se aumenta y, con ello, se toma invariable. Esto se indica mediante las flechas P5 y P6. La flecha izquierda de las tres flechas ^p5 muestra que el valor 20, en los datos de patrón M, está asociado al píxel que puede aumentarse, de manera que el valor de gris no se aumenta.

En el píxel que puede aumentarse, cuyos valores del píxel asociados de los datos de patrón M están destacados mediante las flechas P7, todos los valores del píxel son menores o iguales que el valor umbral, de manera que el valor de gris correspondiente se aumenta en los datos de imagen individual B, de 6 a 66 (flecha P8). Se supone aquí que el valor de gris de un píxel aumentado, partiendo del valor de gris original, se determina mediante la multiplicación por un factor de aumento (que aquí asciende a 22).

Los datos de control de iluminación MS, en base a los datos de patrón M, en el ejemplo de realización aquí descrito, se generan de manera que éstos se ponen en blanco o se activan para valores mayores que el valor umbral 10, según el valor de gris en los datos de imagen, y se ponen en negro o se desactivan para valores menores o iguales que el valor umbral 10. De este modo, todos los píxeles BK2 se iluminan de forma segura sólo con la luminosidad de fondo que no puede evitarse, que se modula en correspondencia con los valores aumentados. Así, por ejemplo el píxel K25 es iluminado a través de luz desde los píxeles K14, K15 y K16, que están todos desactivados (= 0). En cambio, se iluminan todos los píxeles no aumentados.

No obstante, en algunos de los píxeles no aumentados, la luminosidad de la iluminación puede presentarse un poco más reducida que antes. Esto se refiere al píxel del borde RBK2, cuyo píxel de iluminación principal respectivamente asociado está cambiado a negro, ya que ese píxel de iluminación principal está cambiado a negro debido a un píxel aumentado. Sin embargo, un píxel de iluminación vecino no está cambiado a negro, de manera que desde ese píxel de iluminación vecino cae luz sobre el píxel del borde RBK2 que puede aumentarse. Puesto que el píxel del borde RBK2 que puede aumentarse, sin embargo, no presenta ningún valor de gris aumentado, sino el valor de gris original, gracias a esto puede evitarse con seguridad un borde demasiado claro. Por ejemplo, esto aplica para el píxel K24, aunque su píxel de iluminación principal K14 esté cambiado a negro. Sin embargo, una iluminación residual se encuentra presente mediante el píxel de iluminación K13.

El evitar el borde demasiado claro, sin embargo, puede conducir a que el borde aparezca demasiado oscuro, ya que el píxel del borde RBK2 se ilumina con la iluminación residual descrita.

Este efecto no deseado puede reducirse mediante la utilización de la modulación por ancho de pulso para la activación de los píxeles de iluminación y de imagen K1 y K2. Además puede incrementarse el número de los píxeles aumentados, como se describe en detalle a continuación.

Se parte de los mismos datos de imagen BD según la figura 12. Desde éstos se generan los datos de aumento BB, como ya se ha descrito con relación a la figura 12.

Asimismo, mediante los datos de imagen BD, del mismo modo que en la figura 13, se generan datos de patrón M. Los mismos se evalúan después en otra etapa en cuanto a la modulación por ancho de pulso subsiguiente para el modulador de iluminación 3.

La modulación por ancho de pulso para el modulador de iluminación 3, para cada uno de los tres colores rojo, verde y azul, durante la duración de la imagen individual T, tiene diferentes periodos, que se explican con relación a la figura 15. Debido a la frecuencia de rotación supuesta de 120 Hz para la rueda de color 15, para cada uno de los tres colores rojo, verde y azul, resultan cuatro pasajes de color por duración de la imagen individual T, como se muestra esquemáticamente en la figura 15. Los pasajes de color se identifican con R para rojo, G para verde y B para azul. A continuación se aborda en detalle el color rojo. Pero lo mismo es válido para los colores verde y azul.

Puesto que los periodos individuales (que también pueden denominarse como intervalos de tiempo), para la primera y la segunda rotación completa de la rueda de color 15, durante una duración de la imagen individual T, están distribuidos del mismo modo, sólo se describe en detalle la primera rotación de la rueda de color 15.

En la parte inferior de la figura 15, por tanto, está representado el primer y el segundo pasaje de color para el rojo, con una escala temporal ampliada. De esto resulta evidente que cada pasaje de color está dividido en cinco periodos de la misma longitud, que están identificados con 1/2, 2, 3, 4 y 5, así como con 2/2, 2, 3, 4 y 5. Con ello, durante un pasaje de color existen seis periodos diferentes (1/2, 2/2, 2, 3, 4 y 5). Para cada periodo, mediante los datos de control de iluminación BS, para cada píxel de iluminación puede regularse individualmente si el mismo está activado (= 1 y corresponde a la iluminación de los píxeles de imagen asociados), o si el mismo está desactivado (= 0 y no corresponde a una iluminación activa de los píxeles de imagen asociados).

Se supone además que los datos de control de iluminación MS pueden presentar los valores 0, 1/2, L o H.

De este modo, 0 significa que el píxel de iluminación correspondiente está desactivado durante toda la duración de la imagen individual T. El valor 1/2 significa que para la iluminación se utiliza sólo el periodo 1/2, en donde de ese modo pueden representarse valores de gris de 1 a 12. El valor L significa que para la iluminación se utilizan sólo los periodos 2/2, 2, 3, 4 y 5, en donde de ese modo pueden representarse valores de gris de 13 a 229. El valor H significa que para la iluminación se utilizan todos los periodos 1/2, 2/2, 2, 3, 4 y 5, en donde de ese modo pueden representarse valores de gris mayores o iguales que 230.

Como se muestra ahora en la figura 16, a partir de los datos de patrón M se generan datos de control de iluminación MS' provisionales, en donde los valores posibles descritos de los datos de control de iluminación MS se asignan a los píxeles individuales (flecha P9).

Después, para cada píxel que puede aumentarse (píxel con el valor 1 en los datos de aumento BB), se determina si los valores de los datos de control de iluminación MS' provisionales de los tres píxeles respectivamente asociados no presentan otros valores exceptuando 0 y 1/2. Si no es ése el caso, el valor de gris en los datos de imagen individual B no se aumenta y, con ello, se toma invariable. Esto se muestra mediante las flechas P10 y P11, en donde la flecha izquierda de las flechas 10 muestra que el valor L, en los datos de control de iluminación MS' provisionales, está asociado al píxel que puede aumentarse, de modo que el valor de gris no se aumenta.

En el píxel que puede aumentarse, cuyos valores del píxel asociados de los datos de control de iluminación MS' provisionales están destacados mediante las flechas P12, están todos los valores del píxel del grupo que comprende los valores 0 y 1/2. Por tanto, el valor de gris correspondiente, de 3 está aumentado a 66 según los datos de imagen BD (debido al factor de aumento 22).

Los datos de control de iluminación MS se generan entonces en base a los datos de control de iluminación MS' provisionales y los datos de imagen B, de manera que para píxeles aumentados el píxel de iluminación principal asociado se fija en 0, y los píxeles de iluminación restantes presentan el mismo valor que en los datos de control de iluminación MS' provisionales, tal como está indicado mediante las flechas P14 y P15.

Tal como muestra una comparación de los datos de imagen B según la figura 16 con los datos de imagen B según la figura 14, pueden ser aumentados más píxeles que pueden aumentarse. Además, por ejemplo el píxel del borde izquierdo K24 puede iluminarse normalmente mediante su píxel de iluminación principal K14 asociado (valor de los datos de control de iluminación 1/2), puesto que el píxel de imagen K25 aumentado directamente contiguo, con el valor de gris aumentado de 66, sólo se cambia a su estado activado en aquellos momentos que no coinciden con el intervalo de tiempo 1/2. Esto se muestra esquemáticamente para los espejos basculantes K14, K15, K24 y K2sen las cuatro representaciones de las figuras 17a, 17b, 17c y 17d para el color rojo, del mismo modo que en la representación inferior de la figura 15.

Las figuras 17a y 17b muestran los momentos en los cuales los espejos basculantes K14 y K15, para la iluminación, están activados (= 1) y desactivados (= 0). El espejo basculante K14 está activado durante el intervalo de tiempo 1/2, y está desactivado durante el resto del intervalo de tiempo. El espejo basculante K15 está desactivado de forma continua.

El espejo basculante K24 (= píxel de imagen K24) se activa durante el intervalo de tiempo 1/2, para modular el valor de gris 6. Esto se indica mediante un rayado, puesto que el espejo basculante K24 no debe estar en el estado activado (= 1) durante todo el intervalo de tiempo 1/2. Durante los otros intervalos de tiempo 2/2, 2, 3, 4 y 5, el espejo basculante K24 está permanentemente en el estado desactivado (= 0).

El espejo basculante K25 (= píxel de imagen K25) se activa durante el intervalo de tiempo 2/2, para modular el valor de gris 66. Esto se indica mediante un rayado, puesto que el espejo basculante K25 no debe estar en el estado activado (= 1) durante todo el intervalo de tiempo 2/2. Durante los otros intervalos de tiempo 1/2, 2, 3, 4 y 5, el espejo basculante K25 está permanentemente en el estado desactivado (= 0).

Como puede apreciarse en las representaciones de las figuras 17a-17d, la luz de dispersión de iluminación del espejo basculante K14 que no puede evitarse (así como luz residual de iluminación transmitida, aunque el espejo basculante K14 esté en el estado desactivado), que durante el intervalo de tiempo 1/2 cae sobre el espejo basculante K25, no influye en la modulación del espejo basculante K25 para el valor de gris 66 aumentado, ya que la luz de dispersión cae sobre el espejo basculante K25 sólo durante un periodo, en el cual el espejo basculante K25 está desactivado y no se cambia al estado activado para la modulación. De este modo, se encuentra presente una separación temporal de la iluminación en el borde del área aumentada, debido a lo cual pueden ser aumentados más píxeles que pueden aumentarse, y la luminosidad del píxel del borde K2 está mejor adaptada a la luminosidad de los píxeles contiguos no aumentados (por ejemplo el píxel K23) (véase la figura 16), en comparación con la forma de realización según las figuras 12-14.

En la variante según la figura 16, los píxeles del borde RBK2 son iluminados al menos mediante el píxel de iluminación principal asociado K14, K112, K1-ig, K123. No obstante, la iluminación (píxeles K15, K1n, K113, K1-I8, así como K124) para el píxel aumentado directamente contiguo K25, K2n, K213, K2-I8 y K224 está fijada en cero, lo cual conduce a una iluminación no óptima de los píxeles del borde RBK2 (K24, K212, K219 y K223).

Puesto que en la forma de realización aquí descrita el valor umbral asciende a 10 y el factor de aumento a 22, el valor de luminosidad máximo de un píxel aumentado es 220. Ese valor de luminosidad puede representarse con los periodos 2/2, 2, 3, 4 y 5 para el modulador de iluminación 3, de manera que no se necesita el periodo 1/2. Pero esto significa que el periodo 1/2 también puede establecerse para píxeles de iluminación principal, desde píxeles de imagen aumentados. En un perfeccionamiento de la forma de realización descrita con relación a la figura 16, esto se usa de manera que todos los tres píxeles de iluminación asociados de cada píxel del borde RBK2 se fijan en 1/2. Esto se muestra en la figura 18, que esencialmente corresponde a la figura 16. Por lo tanto, para la descripción de la figura 18 se remite a las explicaciones anteriores. A diferencia de la forma de realización de la figura 16, sin embargo, los píxeles de iluminación K15, K1n, K113, K1-I8, así como K124 se fijan en 172, de manera que los píxeles del borde correspondientes K24, K212, K219 y K223 respectivamente son iluminados mediante todos los tres píxeles de iluminación asociados y, con ello, puede asegurarse una iluminación suficiente. La adaptación de la luminosidad de los píxeles del borde RBK2 iluminados a la luminosidad de los píxeles contiguos no aumentados, de este modo, una vez más está mejorada en comparación con la forma de realización según la figura 16.

Del modo ya descrito, el valor umbral y el factor de aumento están seleccionados de manera que el valor de luminosidad máximo de un píxel aumentado asciende a 220, para que puedan representarse todos los valores de aumento sin el periodo 1/2. Sin embargo, también es posible fijar el valor umbral y/o el factor de aumento de manera que para píxeles aumentados se encuentren presentes valores de luminosidad que sean mayores que 220 y para los cuales, de este modo, se necesitaría el periodo 1/2. En ese caso, por ejemplo, podrían representarse valores de aumento mayores que 220, solamente con el valor de luminosidad 220. La diferencia en la luminosidad elevada no es perceptible para un observador. De manera adicional o alternativa también es posible representar valores de aumento de más de 220 mediante la utilización del periodo 1/2, cuando todos los primeros píxeles asociados están cambiados al segundo estado durante toda la duración de la imagen individual. Esto se refiere en particular a píxeles aumentados, cuyos vecinos y eventualmente otros vecinos también son todos píxeles aumentados.

En la descripción anterior sólo se consideraron los píxeles vecinos directos del píxel de iluminación principal del primer modulador 3, de manera que en las representaciones según las figuras 12-14, 16, 17a - 17d y 18 se consideran siempre tres primeros píxeles K13, K14 y K15 para un segundo píxel (K24) en la representación de líneas, lo cual según la figura 11, considerando el diseño plano de los moduladores 3, 5 corresponde a nueve primeros píxeles del modulador de imágenes 5 (K134, K135, K136, K144, K145, K146, K1&4, K155, K156) para un segundo píxel K245. Naturalmente, también pueden considerarse otros píxeles vecinos, de manera que por ejemplo se consideran los dos próximos vecinos. En la representación de líneas según las figuras 12-14, 16, 17a -17d y 18 , esto corresponde entonces a cinco primeros píxeles, y considerando el diseño plano de los moduladores 3, 5 según la figura 11, son entonces 25 primeros píxeles.

En la figura 19 se muestra una variación del proyector 1 según la figura 1, en donde los mismos elementos están identificados con los mismos símbolos de referencia. Para simplificar la representación, la unidad de control 7 no fue ilustrada. A diferencia del proyector según la figura 1, en el proyector de la figura 19 están proporcionados tres moduladores de imágenes 51, 52 y 53, y un cubo divisor de color 50. De este modo, al modulador de imágenes 51 se le puede aplicar luz roja, al modulador de imágenes 52 luz verde y al modulador de imágenes 53 luz azul. La modulación de los moduladores de imágenes 51, 52 y 53, y del modulador de iluminación 3, tiene lugar del mismo modo que en el proyector 1 según la figura 1. La luz modulada por los moduladores de imágenes 51, 52 y 53, para la proyección, mediante los dos divisores de color 51 y 53 y el espejo deflector 52, se superpone formando un haz de luz en común, que mediante la óptica de proyección 6 se reproduce sobre la superficie de proyección 10.

La fuente de luz 2, por ejemplo, puede emitir luz blanca que se modula mediante el modulador de iluminación 3, y después, debido al cubo divisor de color 50, en función de la longitud de onda, se divide de manera que, del modo descrito, el modulador de imágenes 5 se ilumina con luz roja, el modulador de imágenes 52, se ilumina con luz verde y el modulador de imágenes 53 se ilumina con luz azul. La iluminación de los moduladores de imágenes 51- 53, de este modo, puede realizarse de forma secuencial en el tiempo o de forma simultánea. La asociación de los píxeles del modulador de iluminación 3 a los píxeles de cada modulador de imágenes 51,52,53 puede estar presente del mismo modo que en las formas de realización ya descritas del proyector 1 según la invención.

En la figura 20 se representa una variación del proyector 1 según la invención, del mismo modo que en la figura 19. A diferencia del proyector según la figura 19, en el proyector según la figura 20 están proporcionados tres moduladores de iluminación 31,32 y 33 que por ejemplo están proporcionados para luz de iluminación roja (modulador de iluminación 31), luz de iluminación verde (modulador de iluminación 32) y luz de iluminación azul (modulador de iluminación 33), y que respectivamente modulan los colores correspondientes. La aplicación de los moduladores de iluminación 31- 33 con luz roja, verde y azul puede tener lugar mediante el cubo divisor de color 50, al que se aplica luz blanca desde la fuente de luz 2. Mediante los divisores de color 51 y 53 y el espejo deflector 52, la luz de iluminación roja, verde y azul, que está modulada, se orienta hacia el modulador de imágenes 5. La luz modulada por el modulador de imágenes 5, mediante la óptica de proyección 6, se reproduce sobre la superficie de proyección 10.

Los moduladores de iluminación 31- 33 pueden activarse de manera que al modulador de imágenes 5, de forma secuencial en el tiempo, se aplique luz de iluminación modulada verde, azul y roja. De manera alternativa es posible orientar hacia el modulador de imágenes 5 al mismo tiempo luz de iluminación modulada verde, azul y roja. La asociación de los píxeles de cada

de cada modulador de iluminación 31- 33 con respecto a los píxeles del modulador de imágenes 5 puede estar presente del mismo modo que en las formas de realización ya descritas del proyector 1 según la invención.

El proyector 1 según la invención, de este modo, puede estar diseñado de manera que N primeros moduladores (en donde N es un número entero mayor que 1) se reproducen sobre un segundo modulador (en la figura 19 N=3), o de manera que un primer modulador se reproduce en M segundos moduladores (en donde M es un número entero mayor que 1) (en la figura 20 M = 3). Además, el proyector 1 según la invención puede estar diseñado de manera que N1 primeros moduladores se reproduzcan en M1 segundos moduladores, en donde N1 y M1 respectivamente son números enteros mayores o iguales que 1 (N1 y M1 pueden ser iguales o distintos).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Proyector para la proyección de imágenes, con

un primer modulador (3), al que se puede aplicar luz de una fuente de luz (2), y un segundo modulador (5) que está dispuesto aguas abajo del primer modulador (3),

una óptica de formación de imágenes (4) que reproduce el primer modulador (3) sobre el segundo modulador (5), en donde el primer modulador (3) presenta varios primeros píxeles (K1) dispuestos en líneas y columnas, y el segundo modulador (5) presenta varios segundos píxeles (K2) dispuestos en líneas y columnas,

en donde los primeros y los segundos píxeles (K1, K2), de forma independiente unos de otros, respectivamente pueden cambiar a un primer estado, en el cual luz que incide sobre los mismos se utiliza para la generación de imágenes, y a un segundo estado, en el cual luz que incide sobre los mismos no se utiliza para la generación de imágenes, para modular la luz para generar las imágenes, de forma individual en cuanto al píxel,

en donde el proyector (1) presenta además una óptica de proyección (6) que reproduce la luz que llega desde el segundo modulador (5) sobre una superficie de proyección (10), para proyectar las imágenes, y una unidad de control (7) que activa los dos modulares (3, 5) mediante datos de imagen (BD) suministrados,

en donde a cada segundo píxel (K2; K24) está asociado al menos un primer píxel (K1; K I3, K I4, K I5) de modo tal, que la óptica de formación de imágenes (4), al segundo píxel (K2; K24)

a) le aplica luz desde el primer píxel (K1; K I3, K I4, K I5) respectivamente asociado, cuando el primer píxel (K1; K I3, K I4, K I5) asociado ha cambiado al primer estado, para iluminar activamente el segundo píxel (K2; K24), y b) no le aplica luz desde el primer píxel (K1; K I3, K I4, K I5) respectivamente asociado, cuando el primer píxel (K1; K I3, K I4, K I5) asociado ha cambiado al segundo estado, para no iluminar activamente el segundo píxel (K2; K24), de manera que sobre el segundo píxel (K2; K24) sólo cae luz residual que no puede evitarse caracterizado porque

la unidad de control (7) activa los moduladores (3, 5) de modo tal, que para al menos un segundo píxel (K2; K24), que según los datos de imagen debe presentar un nivel de luminosidad que sea mayor que cero, así como menor o igual que un primer valor umbral predeterminado, el o los primeros píxeles (K1; K l3, K I4, K I5) asociados ha o han cambiado al segundo estado al menos en los periodos en los cuales el segundo píxel (K2; K24) cambia al primer estado, de manera que no tiene lugar una iluminación activa y el segundo píxel (K2; K24) modula la luz residual.

2. Proyector según la reivindicación 1, caracterizado porque

la unidad de control (7) activa el segundo píxel (K2; K24) que modula la luz residual, en base a un valor de luminosidad aumentado que es mayor que el valor de luminosidad según los datos de imagen (BD).

3. Proyector según la reivindicación 2, en el cual el valor de luminosidad aumentado corresponde al menos a 10 veces el valor de luminosidad según los datos de imagen (BD), en el caso de una clasificación supuesta del rango de luminosidad mínima a máxima en 256 niveles.

4. Proyector según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la unidad de control (7) activa los dos moduladores (3, 5) mediante datos de control (MS, WS) modulados por ancho de pulso.

5. Proyector según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la unidad de control (7) determina al menos un segundo píxel (K2) que modula la luz residual, mediante las siguientes etapas:

a) se selecciona al menos un segundo píxel (K2), cuyo valor de luminosidad predeterminado mediante los datos de imagen (BD) es mayor que cero, y menor o igual que el primer valor umbral, y

b) se determina entonces un segundo píxel (K2) seleccionado como un segundo píxel (K2) que modula la luz residual, cuando todos los primeros píxeles (K1) asociados se activan debido a los datos de imagen (BD), respectivamente según un valor de luminosidad que es menor que un segundo valor umbral predeterminado, en donde el segundo valor umbral está seleccionado de modo que el o los periodos, en los cuales los primeros píxeles (K1) deben cambiar al primer estado, no se superponen con el o los periodos en los cuales el segundo píxel que modula la luz residual debe cambiar al primer estado, para modular la luz residual,

6. Proyector según la reivindicación 5, en el cual la unidad de control (7) realiza la etapa b) para un segundo píxel (K2) seleccionado en la etapa a), sólo cuando al menos uno de k píxeles vecinos (K2) del segundo píxel (K2) seleccionado presenta un valor de luminosidad predeterminado mediante los datos de imagen (BD), que es mayor que el primer valor umbral, en donde k es un número natural mayor o igual que 1.

7. Proyector según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual a cada segundo píxel (K2) precisamente está asociado un primer píxel (K1).

8. Proyector según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual a cada segundo píxel (K2) están asociados un primer píxel, así como al menos otro primer píxel directamente contiguo a ese primer píxel.

9. Proyector según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la unidad de control (7), para segundos píxeles (K2), que según los datos de imagen (BD) deben presentar un valor de luminosidad que sea mayor que el primer valor umbral, la luminosidad residual se considera de manera que se activa el segundo píxel en base a un valor de luminosidad reducido, que es menor que el valor de luminosidad según los datos de imagen.

10. Proyector para la proyección de imágenes, con

en donde los primeros y los segundos píxeles (K1, K2), de forma independiente unos de otros, respectivamente pueden cambiar a un primer estado, en el cual luz que incide sobre los mismos se utiliza para la generación de imágenes, y a un segundo estado, en el cual luz que incide sobre los mismos no se utiliza para la generación de imágenes, para modular de forma individual en cuanto al píxel, la luz para generar las imágenes,

en donde a cada segundo píxel (K2; K24) está asociado al menos un primer píxel (K1; K13, K14, K15) de modo tal, que la óptica de formación de imágenes (4), al segundo píxel (K2; K24)

a) le aplica luz desde el primer píxel (K1; K13, K14, K15) respectivamente asociado, cuando el primer píxel (K1; K13, K14, K15) asociado ha cambiado al primer estado, para iluminar activamente el segundo píxel (K2; K24), y b) no le aplica luz desde el primer píxel (K1; K13, K14, K15) respectivamente asociado, cuando el primer píxel (K1; K13, K14, K15) asociado ha cambiado al segundo estado, para no iluminar activamente el segundo píxel (K2; K24), de manera que sobre el segundo píxel (K2; K24) sólo cae luz residual que no puede evitarse caracterizado porque

la unidad de control (7) activa los moduladores (3, 5) de manera que para al menos un segundo píxel (K2; K24), que según los datos de imagen debe presentar un valor de luminosidad que sea mayor que cero, así como menor o igual que un primer valor umbral predeterminado, al menos un segundo píxel se cambia al segundo estado, y el primer o los primeros píxeles (K1; K13, K14, K15) asociados se cambia o cambian al primer estado sólo durante el o los periodos en los cuales el segundo píxel (K2, K24) se cambia al segundo estado, para la modulación de la luminosidad, de manera que entonces desde al menos un segundo píxel parte luz residual modulada, que contribuye a la generación de imágenes.

11. Proyector según la reivindicación 10, caracterizado porque la unidad de control (7), para generar la luz residual modulada, activa el o los primeros píxeles asociados en base a un valor de luminosidad aumentado, que es mayor que el valor de luminosidad según los datos de imagen (BD).