ES2926833T3 - Proyector para proyectar imágenes - Google Patents

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ES2926833T3 ES19219347T ES19219347T ES2926833T3 ES 2926833 T3 ES2926833 T3 ES 2926833T3 ES 19219347 T ES19219347 T ES 19219347T ES 19219347 T ES19219347 T ES 19219347T ES 2926833 T3 ES2926833 T3 ES 2926833T3
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Christoph Nieten
Enrico Geissler
Bryce Anton Moffat
Carsten Wehe
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Jenoptik AG
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Carl Zeiss Jena GmbH
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Abstract

Se divulga un proyector para proyectar una imagen, que tiene un primer modulador (3) que tiene una pluralidad de primeros píxeles (K1) a los que se puede aplicar la luz de una fuente de luz (2), un segundo modulador (5) que está conectado a el primer modulador (3) está dispuesto aguas abajo y tiene una pluralidad de segundos píxeles (K2), y una óptica de imagen (4) que proyecta imágenes del primer modulador (3) sobre el segundo modulador (5), siempre que el proyector (1) también tenga óptica de proyección (6) que proyecta la luz procedente del segundo modulador (5) sobre una superficie de proyección (10) para proyectar la imagen, como resultado de lo cual cada segundo píxel se asigna a un elemento de imagen de la imagen proyectada, y una unidad de control (7) que controla los dos moduladores (3, 5) controla en función de los datos de imagen suministrados (BD), en el que la unidad de control controla los moduladores (3, 5) para el rango del brillo mínimo posible al máximo posible de los datos de la imagen (BD) con una primera resolución de niveles NN, donde NN es un número entero de tamaño ß es mayor que uno, y en el que la unidad de control (7)A) aplica un cambio de brillo predeterminado al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen (BD) para un píxel de tal manera que un valor de brillo cambiado con una segunda resolución que es mayor que la se calcula la primera resolución, y B) convierte el valor de brillo cambiado en el valor de brillo aumentado de tal manera que tiene la primera resolución y es mayor que un valor de comparación imaginario con la primera resolución que resulta cuando se reduce el cambio de brillo especificado Se aplica el valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen (BD), de modo que la unidad de control (7) controla uno de los moduladores (3, 5) para que un píxel sea potenciado con el valor de brillo aumentado con la primera resolución. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Proyector para proyectar imágenes
La presente invención se refiere a un proyector para proyectar imágenes de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Tales proyectores se utilizan para mantener el inevitable brillo de fondo lo más bajo posible, lo que conduce a una mejor visualización del contenido de imagen en negro (sin brillo). Sin embargo, existe el problema de que en caso de contenido de imagen oscura, los niveles de grises de entrada más bajos (es decir, los valores de grises que siguen al valor de gris = cero = negro) en la imagen proyectada ya no se pueden distinguir del brillo de fondo restante. En este caso se utiliza a menudo el denominado tramado (dithering) temporal y/o tramado espacial. En el caso del tramado temporal, el valor de gris que se va a mostrar se muestra correctamente solo promediado entre varias imágenes (o cuadros o fotogramas) proyectadas en sucesión, que se generan en cada caso para una duración de cuadro predeterminada. Esto significa que, por ejemplo, en caso de cinco cuadros consecutivos, el píxel correspondiente se enciende solo en dos o tres cuadros y se apaga en los otros cuadros. Promediado entre los cinco cuadros, el valor de gris deseado puede mostrarse razonablemente bien. El tramado espacial es el promediado entre píxeles adyacentes que se activan y desactivan en un único fotograma. Por un lado, no todos los valores de grises se pueden mostrar con este tramado. Concretamente, los valores de grises que siguen al valor de gris cero no se pueden representar de esta manera. Por otro lado, el tramado crea un parpadeo que muchos espectadores consideran molesto. También es posible combinar tramado espacial y temporal, y variarlo entre fotogramas sucesivos para ocultar el "patrón de tramado", aunque esto también introduce parpadeo.
En particular, estas dificultades también conducen a una peor impresión de la imagen cuando se utilizan varios proyectores para proyectar una imagen global grande, en cuyo caso las imágenes proyectadas se proyectan superpuestas en el área de borde para proporcionar una impresión de imagen continua. Si se va a mostrar ahora un valor de gris así de bajo en esta área de borde, esto conduce a niveles de brillo aún más altos para niveles de brillo de entrada bajos debido a que el brillo mostrado por cada uno de los dos proyectores es demasiado alto.
En tal caso, se conoce (DE 102016 100592 A1) realzar (boost) los píxeles con niveles de brillo así de bajos, por ejemplo cambiando el primer píxel correspondiente del primer modulador a negro y modulando el segundo píxel asociado del segundo modulador a la luz residual realmente no deseada que incide sobre este segundo píxel (con un valor de brillo más alto y, por lo tanto, realzado en relación con los datos de imagen).
Sin embargo, se ha demostrado que, aunque se pueden mostrar niveles bajos de brillo de manera distinguible, la desviación del valor de brillo ideal puede ser relativamente grande. Esto conduce a artefactos no deseados en la visualización de la imagen. Tales desviaciones pueden ser particularmente molestas, por ejemplo, en el área de borde donde las imágenes proyectadas se superponen cuando se utilizan varios proyectores para proyectar una imagen global grande.
El documento US 2018/308401 A1 y el documento US 5978 142 A describen en cada caso un proyector con dos moduladores conectados en serie. El documento DE 602004008975 T2 describe un proyector que puede corregir distorsiones en la imagen proyectada.
Partiendo de esto, el objetivo de la invención es proporcionar un proyector para proyectar una imagen, con el que se puedan eliminar las dificultades descritas de la forma más completa posible.
La invención se define en la reivindicación 1 así como en la reivindicación 16. Se indican configuraciones ventajosas en las reivindicaciones dependientes.
El proyector para proyectar una imagen puede presentar un primer modulador que presenta varios primeros píxeles a los que se puede aplicar la luz de una fuente luminosa, un segundo modulador, que está dispuesto aguas abajo del primer modulador y que presenta varios segundos píxeles, y una óptica de reproducción que reproduce el primer modulador sobre el segundo modulador. Los primeros y segundos píxeles pueden conmutar de forma independiente entre sí a un primer estado en el que la luz que incide sobre ellos se usa para generar de imágenes y a un segundo estado en el que la luz que incide sobre ellos no se usa para generar imágenes, con el fin de modular la luz para crear la imagen píxel por píxel. El proyector comprende además una óptica de proyección, que reproduce la luz procedente del segundo modulador sobre una superficie de proyección con el fin de proyectar la imagen, por lo que cada segundo píxel está asociado a un elemento de imagen de la imagen proyectada, y una unidad de control, que controla los dos moduladores con ayuda de datos de imagen suministrados, en donde la unidad de control controla los moduladores para el rango del brillo mínimo posible al máximo posible de los datos de imagen con una primera resolución de NN niveles, siendo NN es un número entero mayor que uno, en donde a cada segundo píxel está asociado al menos un primer píxel de tal manera que la óptica de reproducción
a) aplica al segundo píxel la luz del primer píxel asociado en cada caso cuando el primer píxel asociado está conmutado al primer estado, con el fin de iluminar activamente el segundo píxel, y
b) no expuesto a la luz del primer píxel asociado respectivamente cuando el primer píxel asociado cambia al segundo estado para no iluminar activamente el segundo píxel, de modo que solo la luz residual inevitable cae sobre el segundo píxel.
La unidad de control controla los moduladores de tal modo que, para al menos un segundo píxel asociado a un elemento de imagen que debe mostrar un valor de brillo mayor que cero basándose en los datos de imagen, c) el al menos un segundo píxel se conmuta al segundo estado y el o los primeros píxeles asociados se conmuta o conmutan, para la modulación de brillo, al primer estado solo durante el o los períodos en los que el al menos un segundo píxel se conmuta al segundo estado, de modo que entonces del al menos un segundo píxel emana luz residual modulada, que contribuye a la generación de imágenes, controlando la unidad de control el o los primeros píxeles asociados basándose un valor de brillo aumentado,
o
d) el o los primeros píxeles asociados está o están conmutados al segundo estado al menos durante los períodos en los que el al menos un segundo píxel se conmuta al primer estado, de modo que no se produce iluminación activa y el al menos un segundo píxel modula la luz residual, controlando la unidad de control el segundo píxel que modula la luz residual basándose en un valor de brillo aumentado.
La unidad de control
A) aplica una modificación de brillo especificada al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen para el elemento de imagen de tal modo que se calcula un valor de brillo modificado con una segunda resolución, que es mayor que la primera resolución, y
B) convierte el valor de brillo modificado en el valor de brillo aumentado de tal modo que presente la primera resolución y sea mayor que un valor de comparación imaginario con la primera resolución, el cual se obtiene cuando la modificación de brillo especificada se aplica al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen, de modo que la unidad de control controla uno de los moduladores en la etapa c) o d) con el valor de brillo aumentado con la primera resolución.
También se proporciona un proyector para proyectar una imagen, con
un primer modulador que presenta varios primeros píxeles a los que se puede aplicar la luz de una fuente luminosa, un segundo modulador, que está dispuesto aguas abajo del primer modulador y que presenta varios segundos píxeles, y una óptica de reproducción que reproduce el primer modulador sobre el segundo modulador,
en donde el proyector presenta además una óptica de proyección, que reproduce la luz procedente del segundo modulador sobre una superficie de proyección con el fin de proyectar la imagen, por lo que cada segundo píxel está asociado a un elemento de imagen de la imagen proyectada,
y una unidad de control que controla los dos moduladores con ayuda de datos de imagen suministrados, en donde la unidad de control controla los moduladores para el rango desde el brillo mínimo posible hasta el máximo posible de los datos de imagen con una primera resolución de NN niveles, siendo NN un número entero mayor que uno,
en donde la unidad de control
A) aplica una modificación de brillo especificada al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen para el elemento de imagen de tal modo que se calcula un valor de brillo modificado con una segunda resolución, que es mayor que la primera resolución, y
B) convierte el valor de brillo modificado en un valor de brillo aumentado de tal modo que presente la primera resolución y sea mayor que un valor de comparación imaginario con la primera resolución, el cual se obtiene cuando la modificación de brillo especificada se aplica al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen, de modo que la unidad de control controla uno de los moduladores para un píxel que se ha de realzar con el valor de brillo aumentado con la primera resolución.
Dado que la unidad de control aplica una modificación de brillo especificada al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen para el segundo píxel correspondiente en caso de valores de brillo se han de realzar, de tal modo que se calcula un valor de brillo modificado con una segunda resolución o segunda resolución de brillo, que es mayor que la primera resolución (o primera resolución de brillo), y convierte el valor de brillo modificado en el valor de brillo aumentado (valor de brillo realzado) con la primera resolución, que es mayor que un valor de comparación imaginario con la primera resolución, el cual se obtiene cuando la modificación de brillo especificada se aplica al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen, el rango de brillo que se ha de realzar se puede mostrar con una resolución más fina y, por lo tanto, generarse mucho más cerca del brillo ideal deseado.
En otras palabras, se puede calcular una modificación de brillo en el rango de brillo que se ha de realzar, que puede abarcar, por ejemplo, el 5-15 % de los valores de brillo que se han de mostrar, y se puede convertir a todo el rango de la primera resolución, de modo que se puede utilizar una resolución de brillo más alta para el rango de brillo más alto, que, por ejemplo, es más alta en un factor de 6,7 a 20 en comparación con el rango de brillo que presenta brillos que son mayores que el primer valor umbral.
Para calcular el valor de brillo modificado, la unidad de control puede multiplicar el valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen por un valor que determina la modificación de brillo (o realizar de manera equivalente una división correspondiente). Preferiblemente se realiza una modificación de brillo porcentual.
En el proyector, para cada elemento de imagen puede haber almacenada una modificación de brillo individual a la que la unidad de control accede al calcular el valor de brillo modificado.
La modificación de brillo puede ser una reducción de brillo.
La modificación de brillo se puede aplicar para efectuar un ajuste del brillo en un área de solapamiento de campo de imagen con otro proyector y/o un ajuste en el brillo de otro proyector.
En particular, se puede proporcionar de acuerdo con la invención una disposición de múltiples proyectores que presente dos, tres, cuatro, cinco,... y hasta 20 o más proyectores (incluidos todos los perfeccionamientos descritos) para generar una imagen global a partir de las imágenes de los proyectores. Las imágenes individuales de los proyectores pueden (preferiblemente) solaparse parcialmente.
Si los proyectores presentan diferentes espacios cromáticos, se pueden llevar a un espacio cromático común mediante un mapeo de gamas (por ejemplo, en la etapa A)). De esta manera se asegura que las coordenadas de cromaticidad proyectadas y el brillo sean iguales para cada triplete RGB de los datos de imagen de todos los proyectores.
Los proyectores suelen presentar diferentes puntos blancos. Como alternativa a un mapeo de gamas, todos los proyectores se pueden configurar a un punto blanco común mediante ajuste de punto blanco (que puede ser idéntico para todos los píxeles del proyector, pero no tiene por qué serlo si hay un gradiente de color en la imagen). El ajuste de punto blanco se puede realizar mediante una matriz de 3x3 que asocia a un valor RGB entrante un valor RGB saliente (con el punto blanco corregido). Las imágenes de todos los proyectores ahora tienen un brillo homogéneo y el mismo punto blanco. Este ajuste de punto blanco se puede realizar preferiblemente en la etapa A).
En el proyector de acuerdo con la invención, la modificación de brillo se puede aplicar para compensar una variación del brillo de los segundos píxeles reproducidos condicionada por una variación del tamaño de los segundos píxeles reproducidos sobre la superficie de proyección.
El valor de brillo aumentado puede ser al menos 10 veces el valor de brillo del valor de comparación cuando NN es igual a 256.
El factor también puede ser mayor que 10. En particular, preferiblemente se encuentra en el intervalo de 10 a 50, de 15 a 45, de 20 a 40, de 25 a 45 o de 28 a 38. Los valores preferidos para el factor son 18, 25, 36 y 46. En particular, el valor del factor puede seleccionarse en función del contraste del proyector.
Con un contraste de 500:1, por ejemplo, se puede seleccionar un factor de 18. Este factor se aplica preferiblemente para los valores de brillo de 1 a 14.
Con un contraste de 1000:1, por ejemplo, se puede seleccionar un factor de 25. Este factor se aplica preferiblemente para los valores de brillo de 1 a 10.
Con un contraste de 2000:1, por ejemplo, se puede seleccionar un factor de 36. Este factor se aplica preferiblemente para los valores de brillo de 1 a 7.
Con un contraste de 4000:1, por ejemplo, se puede seleccionar un factor de 46. Este factor aplica preferiblemente para los valores de brillo de 1 a 5 o de 1 a 6.
Por lo tanto, se selecciona preferiblemente un factor más grande a medida que aumenta el contraste.
La unidad de control puede controlar los dos moduladores por medio de datos de control modulados por ancho de pulso.
La unidad de control puede
aplicar en la etapa A) una modificación de brillo especificada al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen para cada elemento de imagen de tal modo que se calcula un valor de brillo modificado con una segunda resolución, que es mayor que la primera resolución, y compara el valor de brillo modificado con un valor umbral de realce y, si el valor de brillo modificado es menor que el valor umbral de realce, puede realizar la etapa B).
Si el valor de brillo modificado es igual o mayor que el valor umbral de realce, la unidad de control puede convertir el valor de brillo modificado en un valor de brillo con la primera resolución sin efectuar un aumento adicional. Tales segundos píxeles, por lo tanto, no se refuerzan.
El valor umbral de realce se encuentra preferiblemente a la segunda resolución.
Si el valor de brillo modificado es igual o mayor que el valor umbral de realce, la unidad de control puede convertir el valor de brillo modificado en un valor de brillo reducido con la primera resolución, que tiene en cuenta la luz residual de tal manera que el valor de brillo reducido es menor que el valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen y con la modificación de brillo especificada, controlando la unidad de control el o los píxeles en la etapa c) o d) basándose en el valor de brillo reducido.
La unidad de control puede determinar el al menos un segundo píxel que modula la luz residual según la etapa c) mediante las siguientes etapas:
I) se selecciona al menos un segundo píxel, que está asociado a un elemento de imagen cuyo valor de brillo especificado por los datos de imagen y por la modificación de brillo especificada es mayor que cero y menor o igual que el valor umbral de realce, y
II) un segundo píxel seleccionado se determina como un segundo píxel que modula la luz residual cuando todos los primeros píxeles asociados se controlan sobre la base de los datos de imagen y la modificación de brillo especificada en cada caso de acuerdo con un valor de brillo que es menor que un segundo valor umbral predeterminado,
en donde el segundo valor umbral se selecciona de tal modo que el o los períodos en los que los primeros píxeles deben estar conmutados al primer estado no se solapa con el o los períodos en los que el segundo píxel que modula la luz residual debe estar conmutado al primer estado con el fin de modular la luz residual.
El valor umbral de realce puede corresponder al primer valor umbral.
La unidad de control solo puede realizar la etapa II) para un segundo píxel seleccionado en la etapa I) si al menos uno de k píxeles vecinos del segundo píxel seleccionado está asociado a un elemento de imagen cuyo valor de brillo especificado por los datos de imagen y por la modificación de brillo especificada es mayor que el primer valor umbral, siendo k un número natural mayor o igual que 1.
Con el proyector de acuerdo con la invención y todos sus perfeccionamientos, también se pueden intercambiar la función del primer y segundo modulador. En este caso, la unidad de control controla los primeros píxeles del primer proyector de la manera descrita para los segundos píxeles del segundo proyector. Lo mismo se aplica al control del segundo píxel.
El proyector puede
presentar varios canales cromáticos para generar tramas de color de la imagen que se va a proyectar,
en donde un primer canal cromático presenta el primer modulador, el segundo modulador y la óptica de reproducción y en donde cada canal cromático adicional comprende
- el primer modulador o un primer modulador adicional, que presenta varios primeros píxeles que se pueden controlar de forma independiente entre sí para modular la luz que se puede aplicar al primer modulador,
- la óptica de reproducción o una óptica de reproducción adicional y
- el segundo modulador o un segundo modulador adicional, que presenta varios segundos píxeles que se pueden controlar de forma independiente entre sí y sobre los que se puede aplicar la luz modulada por el primer modulador por medio de la óptica de reproducción, y la modula por medio de los segundos píxeles para generar una trama de color,
en donde la unidad de control controla cada canal cromático de tal modo que se genera una de las tramas de color, y
la óptica de proyección proyecta las tramas de color generados sobre una superficie de proyección de tal modo que las tramas de color pueden percibirse como una imagen multicolor proyectada,
en donde cada canal cromático está configurado para generar una trama de color de un color primario predeterminado,
en donde las coordenadas de cromaticidad del color primario predeterminado varían con el brillo que se va a generar y
en donde la unidad de control controla cada canal cromático de tal modo que, para al menos un elemento de imagen en la imagen multicolor que, de acuerdo con los datos de imagen, debería tener unas coordenadas de cromaticidad objetivo predeterminadas y un brillo objetivo predeterminado, el desplazamiento de las coordenadas de cromaticidad predeterminadas causado por el canal cromático o los canales cromáticos se compensa al tiempo que se mantiene el brillo objetivo.
Al controlar los canales cromáticos, la unidad de control puede provocar una mayor compensación a medida que disminuye el brillo objetivo.
La unidad de control puede presentar valores de corrección predeterminados y almacenados para los canales cromáticos para coordenadas de cromaticidad objetivo con brillos objetivo asociados que pueden generarse por medio del proyector, en donde la unidad de control utiliza los valores de corrección durante el control de los canales cromáticos para la compensación.
La unidad de control puede ajustar la compensación a las coordenadas de cromaticidad con el primer valor umbral o con el valor umbral de realce como valor de brillo objetivo. A este respecto, el primer valor umbral o el valor umbral de realce pueden ser diferentes para cada canal cromático. También es posible que el primer valor umbral o el valor umbral de realce sea igual para al menos dos canales cromáticos.
Mediante la modulación de la luz residual se modula prácticamente el propio brillo de fondo, de modo que es posible mostrar de forma distinguible valores de grises muy bajos y, en particular, valores de grises que comienzan con valores mayores que cero.
Preferiblemente, el al menos un segundo píxel modula solo la luz residual para generar la imagen o durante una duración de cuadro de la imagen que se va a generar.
El valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen se entiende en este caso, en particular, como un valor de grises de entrada o valor de control para los moduladores, que es un valor de un rango de valores establecido. Por ejemplo, el rango de valores solo puede presentar valores enteros de 0 a 255, siendo cero el brillo más bajo y, por lo tanto, negro y 255, el brillo más alto. En el caso de una visualización a color o multicolor, esto se aplica para cada color de la imagen en color o trama de color que se va a generar.
En particular, la unidad de control controla el segundo píxel, que modula la luz residual, basándose en el valor de brillo aumentado. Por lo tanto, el segundo píxel que modula la luz residual puede denominarse píxel realzado. Al aumentar el valor de brillo que se va a mostrar, se tiene en cuenta el hecho de que el brillo de fondo es relativamente bajo. Esto permite mostrar adecuadamente valores de grises bajos.
A este respecto, no tiene que tratarse de un factor fijo para todos los valores de grises realzables (valores de brillo que son mayores que cero y menores o iguales que el primer valor umbral predeterminado). Se puede establecer un factor individual para cada valor de gris realzable.
En particular, la unidad de control controla los dos moduladores por medio de datos de control modulados por ancho de pulso. Esto permite un control muy preciso. En particular, el control de los dos moduladores se puede sincronizar bien.
Como el al menos un segundo píxel, la unidad de control puede determinar un segundo píxel de este tipo cuyo valor de brillo especificado 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 el al menos un segundo píxel que modula la luz residual mediante las siguientes etapas:
I) se selecciona al menos un segundo píxel cuyo valor de brillo especificado por los datos de imagen y por la modificación de brillo especificada sea mayor que cero y menor o igual que el primer valor umbral, y
II) un segundo píxel seleccionado se determina como un segundo píxel que modula la luz residual (preferiblemente solo) cuando todos los k píxeles vecinos (preferiblemente en una dirección, es decir, primer píxel vecino directo, segundo píxel vecino que es el vecino directo del primero píxel vecino directo, etc.) se seleccionan en la etapa a). A este respecto, k es un número natural mayor o igual que 1.
La unidad de control puede determinar el al menos un segundo píxel que modula la luz residual mediante las siguientes etapas:
I) se selecciona al menos un segundo píxel cuyo valor de brillo especificado por los datos de imagen y por la modificación de brillo especificada sea mayor que cero y menor o igual que el primer valor umbral, y
II) un segundo píxel seleccionado se determina como un segundo píxel que modula la luz residual (preferiblemente solo) cuando todos los primeros píxeles asociados se controlan sobre la base de los datos de imagen y la modificación de brillo especificada de acuerdo con un valor de brillo que es menor que un segundo valor umbral predeterminado, en donde el segundo valor umbral se selecciona de tal modo que el o los períodos en los que los primeros píxeles asociados deben estar conmutados al primer estado no se solapan con el o los períodos en los que el segundo píxel que modula la luz residual debe estar conmutado al primer estado con el fin de modular la luz residual.
De este modo se consigue una separación temporal de la iluminación de los píxeles realzados y los píxeles no realzados, lo que puede utilizarse ventajosamente en el límite entre un píxel realzado y un píxel no realzado para no iluminar con seguridad el píxel realzado que se sitúa en el borde (sin ninguno de los primeros píxeles asociados a él), e iluminar suficientemente el píxel no realzado que se sitúa en el borde, aunque al menos un píxel de iluminación del píxel no realzado también ilumina el píxel realzado (pero solo en los momentos en los que el píxel realzado está conmutado al segundo estado).
La etapa II) solo puede llevarse a cabo preferiblemente para segundos píxeles realzables (= píxeles seleccionados en la etapa I)) cuyo k-ésimo píxel vecino (en cada caso preferiblemente en una dirección, es decir, primer píxel vecino directo, segundo píxel vecino, que es el vecino directo del primer píxel vecino directo, etc.) no es realzable (de acuerdo con la etapa I)). Los primeros píxeles vecinos pueden rodear el segundo píxel realzable considerado en forma de anillo. Los segundos píxeles vecinos pueden rodear tanto el segundo píxel realzable considerado como los primeros píxeles vecinos en forma de anillo. Esto es válido de la misma manera para los terceros, cuartos y sucesivos píxeles vecinos. A este respecto, k es un número natural mayor o igual que 1. Si todos los píxeles vecinos de 1 a k de un segundo píxel realzable pueden realzarse, el segundo píxel puede realzarse (= segundo píxel seleccionado). Con la elección de k, se puede establecer el segundo píxel más alejado del segundo píxel realzable, durante cuya iluminación activa todavía incide luz sobre el segundo píxel realzable (en particular en tal medida o con tal proporción) que sería molesta en la modulación de luz residual mediante el segundo píxel realzable. Si a cada segundo píxel está asociado un primer píxel de iluminación principal y n píxeles vecinos al mismo (en una dirección), siendo n un número natural mayor o igual que 1, k se establece preferiblemente igual que n.
Sobre la base de los datos de imagen, se puede seleccionar, para controlar el primer píxel, el valor de brillo más alto de todos los segundos píxeles al que está asociado el primer píxel.
Con el proyector de acuerdo con la invención, las imágenes se pueden proyectar preferiblemente en cada caso durante una duración de cuadro predeterminada. En particular, el o los primeros píxeles asociados al al menos un segundo píxel se puede o pueden conmutar al segundo estado durante toda la duración de cuadro.
En el proyector de acuerdo con la invención, a cada segundo píxel puede estar asociado exactamente un primer píxel. Sin embargo, también es posible que a cada segundo píxel esté asociado un primer píxel, así como al menos otro primer píxel directamente adyacente a este primer píxel. Además, a cada segundo píxel puede estar asociado un primer píxel, así como al menos los otros primeros píxeles directamente adyacentes a este primer píxel. No solo pueden estar asociados los otros primeros píxeles directamente adyacentes, sino también los respectivos vecinos adicionales. También se puede decir que a cada segundo píxel están asociados un primer píxel, así como otros primeros píxeles que están distanciados no más de n píxeles de este primer píxel. n es un número natural mayor o igual que 1. Los primeros píxeles asociados se caracterizan en particular por que la luz procedente de ellos se reproduce al menos en parte sobre el segundo píxel al que está asociado el primer píxel por medio de la óptica de reproducción.
Además, en el proyector de acuerdo con la invención, la unidad de control puede tener en cuenta el brillo residual para segundos píxeles que, de acuerdo con los datos de imagen y la modificación de brillo especificada, están destinados a mostrar un valor de brillo superior al primer valor umbral, de tal manera que el segundo píxel se controla basándose en un valor de brillo reducido, que es más bajo que el valor de brillo y la modificación de brillo especificada de acuerdo con los datos de imagen. A este respecto, sin embargo, los segundos píxeles están conmutados preferiblemente al primer estado al menos temporalmente al mismo tiempo que al menos un primer píxel asociado cuando se genera la imagen. El brillo residual, que también se modula por medio del segundo píxel, también se puede tener en cuenta de modo que se puedan mostrar valores de grises más precisos.
Esto es especialmente ventajoso para valores de brillo superiores al primer valor umbral pero inferiores o iguales al 20 % o al 30 % del valor de brillo máximo.
Los moduladores son preferiblemente moduladores reflectantes. En particular, los moduladores están configurados como matrices de espejos basculantes.
En la medida en que se hable en el presente documento de valores de grises o valores de brillo, en el caso de una visualización monocromática esto debe entenderse como el valor de gris del color monocromático. En el caso de visualizaciones multicolor, los valores de grises han de entenderse como valores de brillo de los colores correspondientes mostrados.
El proyector de acuerdo con la invención puede estar configurado en particular para una visualización de imágenes multicolor. Para ello, por ejemplo, puede estar prevista una iluminación multicolor, que dirige diferentes colores primarios sobre el primer modulador en sucesión temporal. Los colores primarios pueden ser los colores rojo, verde y azul. Los colores primarios cambian con el tiempo tan rápidamente que el espectador no puede distinguir entre tramas de color generadas de manera sucesiva en el tiempo (por ejemplo, en los colores rojo, verde y azul) y, por lo tanto, el espectador solo percibe una imagen multicolor. Para generar los colores que se suceden en el tiempo, puede estar dispuesta entre la fuente luminosa (que emite luz blanca, por ejemplo) del proyector y el primer modulador una denominada rueda de colores, que introduce sucesivamente diferentes filtros de color en la trayectoria del haz entre la fuente luminosa y el primer modulador. Sin embargo, también es posible cualquier otro tipo de generación de colores secuencial en el tiempo.
Además, también es posible una iluminación multicolor del primer modulador si, por ejemplo, están previstos tres segundos moduladores, que entonces se iluminan con los colores individuales (por ejemplo, rojo, verde y azul). Para ello, por ejemplo, se pueden usar cubos divisores de color. Los tres segundos moduladores generan entonces las tramas de color, que se proyectan de manera superpuesta sobre la superficie de proyección por medio de la óptica de proyección con el fin de generar la imagen multicolor deseada. Por supuesto, también pueden estar previstos más menos de tres segundos moduladores.
Además, se perfecciona un proyector para proyectar imágenes de acuerdo con el tipo mencionado al inicio, en el que la unidad de control controla los moduladores de tal modo que, para al menos un segundo píxel que de acuerdo con los datos de imagen y con la modificación de brillo especificada debe mostrar un valor de brillo mayor que cero y menor o igual que un primer valor umbral predeterminado, el al menos un segundo píxel se conmuta al segundo estado y el o los primeros píxeles asociados se conmuta o conmutan al primer estado solo durante el o los períodos en los que el segundo píxel se conmuta al segundo estado, de modo que entonces del al menos un segundo píxel emana luz residual modulada que contribuye a la generación de imágenes.
También en este proyector, la inevitable luz residual se modula para mostrar valores de grises bajos. Sin embargo, la modulación de la luz residual tiene lugar a través del primer modulador. El segundo modulador solo se utiliza para proporcionar la inevitable luz residual, que está entonces modulada, para la proyección de imágenes. La inevitable luz residual se utiliza así de forma positiva para mostrar valores de brillo bajos.
En el proyector de acuerdo con la invención, la unidad de control, para generar la luz residual modulada, puede controlar el o los primeros o píxeles asociados basándose en un valor de brillo aumentado, que es mayor que un valor de comparación imaginario con la primera resolución, el cual se obtiene cuando la modificación de brillo especificada se aplica al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen. El o los primeros píxeles asociados son así realzados. Este proyector de acuerdo con la invención, en el que se refuerzan el o los primeros píxeles asociados, puede perfeccionarse de la misma o similar manera que el proyector de acuerdo con la invención descrito al inicio.
Por supuesto, los dos proyectores de acuerdo con la invención descritos (incluidos sus perfeccionamientos) también pueden combinarse de tal modo que segundos píxeles y primeros píxeles que se suceden en el tiempo se refuercen de la manera descrita.
Además, se proporciona un proyector para proyectar imágenes del tipo mencionado al inicio, en el que la unidad de control tiene en cuenta el brillo residual para el segundo píxel de tal manera que el segundo píxel se controla basándose en un valor de brillo reducido, que es más bajo que el valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen. En particular, los segundos píxeles, que se controlan con el valor de brillo reducido, se conmutan al primer estado al menos temporalmente al mismo tiempo que al menos un primer píxel asociado. Por lo tanto, se modula principalmente cuando el segundo píxel es iluminado activamente. Sin embargo, se tiene en cuenta adicionalmente la modulación de la inevitable luz residual para el brillo deseado, lo que conduce a valores de brillo más precisos. Esto es particularmente ventajoso para valores de brillo bajos, por ejemplo, menores o iguales que el 30 % del valor de brillo máximo, o menores o iguales que el 20 % del valor de brillo máximo.
La óptica de reproducción puede estar configurada en particular como óptica de reproducción 1:1. Sin embargo, también puede estar configurada como una óptica de reproducción amplificadora o reductora.
Preferiblemente, la óptica de reproducción proporciona una asociación 1:1 entre primeros y segundos píxeles. Debido a la implementación real de los moduladores y/o de la óptica de reproducción, en el caso de la iluminación activa, la luz de primeros píxeles adyacentes también puede reproducirse sobre el segundo píxel asociado según la asociación 1:1.
Sin embargo, también es posible, por ejemplo, por medio de las dimensiones de los moduladores utilizados y/o su disposición asegurar que la luz de varios primeros píxeles siempre se reproduzca sobre un segundo píxel.
También se proporciona un proyector para proyectar una imagen, con
un primer modulador que presenta varios primeros píxeles a los que se puede aplicar la luz de una fuente luminosa, un segundo modulador, que está dispuesto aguas abajo del primer modulador y que presenta varios segundos píxeles, y una óptica de reproducción que reproduce el primer modulador sobre el segundo modulador,
en donde los primeros y segundos píxeles pueden estar conmutados en cada caso independientemente entre sí a un primer estado en el que la luz que incide sobre ellos se usa para generar imágenes y a un segundo estado en el que la luz que incide sobre ellos no se usa para generar imágenes, con el fin de modular la luz para crear la imagen píxel por píxel,
en donde el proyector presenta además una óptica de proyección, que reproduce la luz procedente del segundo modulador sobre una superficie de proyección con el fin de proyectar la imagen, por lo que cada primer píxel está asociado a un elemento de imagen de la imagen proyectada,
y una unidad de control que controla los dos moduladores con ayuda de datos de imagen suministrados, en donde la unidad de control controla los moduladores para el rango desde el brillo mínimo posible hasta el máximo posible de los datos de imagen con una primera resolución de NN niveles, siendo NN un número entero mayor que uno,
en donde a cada primer píxel está asociado al menos un segundo píxel de tal manera que la óptica de reproducción, a) cuando el primer píxel está conmutado al primer estado, aplica luz del primer píxel al al menos un segundo píxel para iluminar activamente el segundo píxel, y
b) cuando el primer píxel está conmutado al segundo estado, no aplica luz del primer píxel al al menos un segundo píxel para no iluminar activamente el segundo píxel, de modo que solo la inevitable luz residual incide sobre el segundo píxel,
en donde la unidad de control controla los moduladores de tal modo que, para al menos un primer píxel asociado a un elemento de imagen que debe presentar un valor de brillo mayor que cero basándose en los datos de imagen, c) el al menos un primer píxel se conmuta al segundo estado y el o los segundos píxeles asociados se conmuta o conmutan al primer estado solo durante el o los períodos en los que el al menos un primer píxel se conmuta al segundo estado, de modo que no se produce iluminación activa y el o los segundos píxeles asociados modulan la luz residual, controlando la unidad de control el o los segundos píxeles que modulan la luz residual basándose en un valor de brillo aumentado,
o
d) el o los segundos píxeles asociados está o están conmutados al segundo estado, para la modulación de brillo, al menos durante los períodos en los que el al menos un primer píxel se conmuta al primer estado, de modo que entonces del o los segundos píxeles asociados se emite luz residual modulada que contribuye a la generación de imágenes, controlando la unidad de control el al menos un primer píxel basándose en un valor de brillo aumentado,
caracterizado por que
la unidad de control
A) aplica una modificación de brillo especificada al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen para el elemento de imagen de tal modo que se calcula un valor de brillo modificado con una segunda resolución, que es mayor que la primera resolución, y
B) convierte el valor de brillo modificado en el valor de brillo aumentado de tal modo que presente la primera resolución y sea mayor que un valor de comparación imaginario con la primera resolución, el cual se obtiene cuando la modificación de brillo especificada se aplica al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen, de modo que la unidad de control controla uno de los moduladores en la etapa c) o d) con el valor de brillo aumentado con la primera resolución.
El proyector de acuerdo con la invención (en este caso se entiende explícitamente cada uno de los proyectores de acuerdo con la invención descritos anteriormente) puede presentar la fuente luminosa como parte componente del proyector. Además, el proyector de acuerdo con la invención puede presentar otros medios conocidos por el experto en la técnica que son necesarios para el funcionamiento del proyector.
Además, se proporciona un sistema de proyección en el que al menos dos proyectores de acuerdo con la invención funcionan de tal manera que sus imágenes proyectadas se solapan parcialmente para generar una imagen global más grande. Un sistema de proyección de este tipo se puede utilizar, por ejemplo, para la proyección en cúpulas (p. ej., en planetarios) o para simuladores de vuelo u otros simuladores (p. ej., para automóviles, camiones, motocicletas, etc.).
Se proporciona además un procedimiento para proyectar una imagen con el proyector de acuerdo con la invención (incluidos sus perfeccionamientos). En particular, se proporciona un procedimiento para proyectar una imagen con un proyector con modulación doble, en el que en una etapa A) se aplica una modificación de brillo especificada al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen para el elemento de imagen de tal modo que se calcula un valor de brillo modificado con una segunda resolución, que es mayor que la primera resolución, y en una etapa B) el valor de brillo modificado se convierte en el valor de brillo aumentado de tal modo que presente la primera resolución y sea mayor que un valor de comparación imaginario con la primera resolución, el cual se obtiene cuando la modificación de brillo especificada se aplica al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen, de modo que uno de los moduladores del proyector (preferiblemente en la etapa c) o d)) se controla con el valor de brillo aumentado con la primera resolución.
Se proporciona además un procedimiento para proyectar imágenes, en el que un proyector del tipo mencionado al inicio funciona de tal manera que la unidad de control controla los moduladores de tal modo que, para al menos un segundo píxel que está asociado a un elemento de imagen que de acuerdo con los datos de imagen debe mostrar un valor de brillo mayor que cero y menor o igual que un primer valor umbral predeterminado (o un valor umbral de realce), el o los primeros píxeles asociados está o están conmutados al segundo estado al menos durante los períodos en los que el segundo píxel se conmuta al primer estado, de modo que no se produce iluminación activa y el segundo píxel modula la luz residual.
Preferiblemente, el al menos un segundo píxel modula solo la luz residual para generar la imagen o durante una duración de cuadro de la imagen que se va a generar.
Además, se proporciona un procedimiento para proyectar una imagen con un proyector del tipo mencionado al inicio, en el que la unidad de control controla los moduladores de tal modo que, para al menos un segundo píxel que está asociado a un elemento de imagen que de acuerdo con los datos de imagen debe mostrar un valor de brillo que es mayor que cero y menor o igual que un primer valor umbral predeterminado (o un valor umbral de realce), el al menos un segundo píxel se conmuta al segundo estado y el o los primeros píxeles asociados se conmuta o conmutan al primer estado solo durante el o los períodos en los que el segundo píxel se conmuta al segundo estado, de modo que entonces del al menos un segundo píxel emana luz residual modulada que contribuye a la generación de imágenes.
Además, se proporciona un procedimiento para proyectar imágenes, en el que un proyector del tipo mencionado al inicio funciona de tal manera que la unidad de control, para el segundo píxel, tiene en cuenta el brillo residual de tal manera que el segundo píxel se controla basándose en un valor de brillo reducido, que es más bajo que el valor de comparación.
Preferiblemente, el segundo píxel, que se controla con un valor de brillo reducido, se conmuta al primer estado al menos temporalmente al mismo tiempo que al menos un primer píxel asociado. Por lo tanto, el segundo píxel se ilumina activamente y modula la luz de iluminación, teniendo en cuenta al mismo tiempo la inevitable luz residual.
Los procedimientos de acuerdo con la invención pueden perfeccionarse de manera correspondiente a los dispositivos o proyectores de acuerdo con la invención.
Se entiende que las características mencionadas anteriormente y que a continuación aún deben explicarse no solo pueden usarse en las combinaciones indicadas, sino que también pueden utilizarse en otras combinaciones o por sí mismas sin abandonar el marco de la presente invención.
A continuación, la invención se explica aún más detalladamente a modo de ejemplo por medio de los dibujos adjuntos, que también divulgan características esenciales para la invención. Muestran:
Fig. 1 una representación esquemática de una forma de realización del proyector de acuerdo con la invención;
Fig. 2 una representación esquemática para explicar la asociación entre los primeros píxeles del primer modulador 3 y los segundos píxeles del segundo modulador 5;
Fig. 3 una representación esquemática de la unidad de control 7 de la figura 1 para explicar la generación de datos de control de patrones e imágenes modulados por ancho de pulso MS, BS;
Fig. 4 una representación esquemática de un proyector conocido con modulación simple;
Fig. 5 una representación esquemática para comparar la curva y teórica con la curva y real del proyector según la figura 4;
Fig. 6 una representación de un proyector conocido con modulación doble;
Fig. 7 una representación esquemática de la rueda de colores;
Fig. 8 una representación según la figura 5, estando también dibujada la curva y del proyector con modulación doble;
Fig. 9 una representación de la desviación de los valores de grises proyectados con respecto al valor teórico para un proyector con modulación simple y un proyector con modulación doble;
Fig. 10 una representación de la desviación de los valores de grises proyectados con respecto al valor teórico para las variantes Realcel y Realce2 de acuerdo con la invención;
Fig. 11 una representación para explicar la asociación de varios primeros píxeles del primer modulador 3 a un segundo píxel del segundo modulador 5;
Fig. 12 una representación esquemática para explicar la determinación de si un segundo píxel es o no realzable;
Fig. 13 una representación esquemática para explicar la determinación de los datos de patrón M basándose en los datos de imagen Bd dados;
Fig. 14 una representación esquemática para explicar la determinación de los valores de brillo para píxeles realzados y no realzados y los correspondientes datos de control de iluminación MS;
Fig. 15 una ilustración para explicar la modulación por ancho de pulso para el modulador de iluminación; Fig. 16 una representación para determinar los valores de brillo para los píxeles realzados y los píxeles no realzados, así como los datos de control de iluminación asociados;
Fig. 17a - 17d representaciones para explicar la utilización de períodos en los que los píxeles de iluminación están apagados, con el fin de poder realzar más píxeles de imagen;
Fig. 18 una representación según la figura 16 para explicar un perfeccionamiento del proyector de acuerdo con la invención;
Fig. 19 una representación esquemática de otra forma de realización del proyector de acuerdo con la invención;
Fig. 20 una representación esquemática de otra forma de realización del proyector de acuerdo con la invención;
Fig. 21 una representación esquemática de un dispositivo multiproyector con dos proyectores P1, P2; Fig. 22 una representación esquemática de la evolución del brillo a lo largo de la línea de intersección BL de la figura 21;
Fig. 23 una tabla con valores de brillo y máscara para un proyector conocido con dos moduladores;
Fig. 24 una representación esquemática de la evolución del brillo a lo largo de la línea de intersección BL de la figura 21 para el proyector conocido con los valores según la figura 23;
Fig. 25 una tabla con valores de brillo y máscara para un proyector de acuerdo con la invención con dos moduladores;
Fig. 26 una tabla con valores de brillo y máscara para un proyector de acuerdo con la invención con dos moduladores;
Fig. 27 una representación esquemática de una forma de realización del proyector de acuerdo con la invención;
Fig. 28 una representación esquemática para explicar la asociación entre los primeros píxeles del primer modulador 3 y los segundos píxeles del segundo modulador 5;
Fig. 29 una representación esquemática de la rueda de colores 15 de la figura 27;
Fig. 30 una representación esquemática de la unidad de control 7 de la figura 27 para explicar la generación de datos de control de patrones e imágenes modulados por ancho de pulso MS, BS; Fig. 31 una representación esquemática de un proyector conocido con modulación simple;
Fig. 32 el espectro de emisión de la fuente luminosa 102 de la figura 31, normalizado a 1;
Fig. 33 los espectros de transmisión de los segmentos de la rueda de colores rojo, verde y azul de la rueda de colores 15 y 115, estando trazada la transmisión linealmente a lo largo del eje y;
Fig. 34 los espectros de transmisión de los segmentos de la rueda de colores rojo, verde y azul de la rueda de colores 15 y 115, estando trazada la transmisión logarítmicamente a lo largo del eje y; Fig. 35 una representación logarítmica del espectro de transmisión de la óptica de proyección 106, así como del modulador 105 en estado ON y en estado OFF;
Fig. 36 el espacio cromático resultante del proyector 101 según la figura 31 en una tabla de colores normalizada del sistema de referencia colorimétrico CIE;
Fig. 37 una representación ampliada de un fragmento de la representación según la figura 36;
Fig. 38 la evolución de la curva gamma para el proyector 101 según la figura 31;
Fig. 39 una representación de un proyector conocido con modulación doble;
Fig. 40 el espacio cromático resultante del proyector 201 según la figura 39 de manera análoga a la figura 36;
Fig. 41 una representación ampliada de un fragmento del espacio cromático según la figura 40;
Fig. 42 la curva gamma para el proyector 201 según la figura 39;
Fig. 43 una representación ampliada de la representación de la figura 42 para el rango de niveles de grises de 1 a 10;
Fig. 44 un fragmento del espacio cromático para el proyector de acuerdo con la invención de manera análoga a la representación de la figura 36;
Fig. 45 la curva gamma para el proyector de acuerdo con la invención;
Fig. 46 otra forma de realización del proyector de acuerdo con la invención;
Fig. 47 una representación del comportamiento de reflexión del cubo divisor de colores 50 de la figura 47; Fig. 48 otra representación del comportamiento de reflexión del cubo divisor de colores 50 de la figura 46; Fig. 49 valores de grises calculados para el proyector de acuerdo con la invención para blanco;
Fig. 50 valores de grises calculados para el proyector de acuerdo con la invención para rojo;
Fig. 51 una representación de un fragmento del espacio cromático para el proyector de acuerdo con la invención;
Fig. 52 una representación de un espacio cromático de un proyector conocido con modulación doble para su compararlo con respecto a la figura 51;
Fig. 53 la evolución de la curva gamma del proyector de acuerdo con la invención;
Fig. 54 la evolución de la curva gamma de un proyector conocido con modulación doble;
Fig. 55 un fragmento de la tabla de colores normalizada para el proyector de acuerdo con la invención; Fig. 56 un fragmento de la tabla de colores normalizada para un proyector conocido con modulación doble; Fig. 57 la curva gamma para rojo para el proyector de acuerdo con la invención;
Fig. 58 la curva gamma para rojo para un proyector conocido con modulación doble;
Fig. 59 otro ejemplo de realización del proyector de acuerdo con la invención, y
Fig. 60 otro ejemplo de realización del proyector de acuerdo con la invención.
En la forma de realización mostrada en la figura 1, el proyector 1 de acuerdo con la invención para proyectar imágenes durante en cada caso una duración de cuadro predeterminada comprende una fuente luminosa 2, un modulador de iluminación 3, una óptica de reproducción 4, un modulador de imagen 5, una óptica de proyección 6 y una unidad de control 7.
Los dos moduladores 3, 5 están configurados en cada caso como matriz de espejos basculantes (en lo sucesivo también denominada DMD), que presentan varios espejos basculantes dispuestos en filas y columnas, pudiendo ponerse los espejos basculantes en una primera y una segunda posición de basculación independientemente unos de otros.
En el ejemplo de realización descrito, el modulador de iluminación 3 presenta varios espejos basculantes K1 (en lo sucesivo también llamados píxeles de iluminación) y el modulador de imagen 5 presenta varios espejos basculantes K2 (en lo sucesivo también llamados píxeles de imagen). En la figura 2 se muestran en cada caso esquemáticamente 6 x 7 espejos basculantes K1, K2. Los espejos basculantes K1 y K2 presentan en cada caso las mismas dimensiones, asumiendo que el pequeño número de espejos basculantes K1 y K2 es solo para simplificar la ilustración. Por supuesto, los moduladores 3, 5 pueden contener muchos más espejos basculantes K1, K2 de los que se muestran.
La óptica de reproducción 4 está configurada como óptica de reproducción 1:1 con una lente 8 y un espejo 9 y reproduce cada espejo basculante K1 del modulador de iluminación 3 exactamente sobre un espejo basculante K2 del modulador de imagen 5, como indican las flechas P1. Por lo tanto, a cada píxel de iluminación K1 del modulador de iluminación 3 está asociado exactamente un píxel de imagen K2 del modulador de imagen 5 sobre la base de la reproducción por medio de la óptica de reproducción 4. También se puede decir que a cada píxel de imagen K2 está asociado exactamente un píxel de iluminación K1.
Los dos moduladores 3 y 5 son controlados por la unidad de control 7 basándose en datos de imagen BD suministrados para cada una de las imágenes que se van a proyectar sucesivamente de tal modo que el modulador de iluminación 3, al que se aplica la luz (por ejemplo, luz blanca) de la fuente luminosa 2, es una fuente luminosa modulada en superficie para el modulador de imagen 5, con la que se genera o modula la imagen que se va a proyectar, que luego se proyecta sobre una superficie de proyección 10 por medio de la óptica de proyección 6. Para proporcionar la fuente luminosa modulada en superficie, el proyector 1 está configurado de tal modo que la luz reflejada por los espejos basculantes K1 del modulador de iluminación 3, que se encuentran en la primera posición de basculación, se reproduce sobre el espejo basculante K2 asociado del modulador de imagen 5. La luz reflejada por los espejos basculantes K1 del modulador de iluminación 3, que están en la segunda posición de basculación, es captada por una trampa de rayos (no mostrada) y, por lo tanto, no se reproduce sobre el modulador de imagen 5. La generación o modulación de imágenes tiene lugar por medio de la posición de basculación de los píxeles de imagen (= espejo basculante K2 del modulador de imagen 5), ya que solo la luz reflejada por los píxeles de imagen K2 que están en la primera posición de basculación se proyecta sobre la superficie de proyección 10 a través de la óptica de proyección 6. La luz reflejada por los píxeles de imagen K2 que se encuentran en la segunda posición de basculación no se proyecta sobre la superficie de proyección 10, sino que es capturada, por ejemplo, en una trampa de rayos (no mostrada). La imagen que se va a proyectar, que se proyecta por medio de la óptica de proyección 6, es así modulada o generada mediante la posición de basculación de los píxeles de imagen K2.
Los datos de imagen BD ya están presentes en forma digital con la resolución de píxeles apropiada para el modulador de imagen 5 y se aplican simultáneamente a un primer y un segundo generador de patrones 11 y 12 en la unidad de control 7, tal como se muestra esquemáticamente en la figura 3. El primer generador 11 de patrones utiliza los datos de imagen BD suministrados para generar datos de patrón M, que se aplican a una primera electrónica de control 13. Basándose en los datos de patrón M, la primera electrónica de control 13 genera datos de control de iluminación MS modulados por ancho de pulso y los aplica al modulador de iluminación 3.
El segundo generador de patrones 12 utiliza los datos de imagen BD suministrados para generar datos de cuadro B, que se aplican a la segunda electrónica de control 14 para el modulador de imagen 5. La segunda electrónica de control 14 genera datos de control de imagen BS modulados por ancho de pulso y los aplica al modulador de imagen 5.
De acuerdo con los datos de control de iluminación y de imagen MS, BS, los píxeles de iluminación y de imagen K1, K2 se llevan a las posiciones de basculación primera y segunda durante la duración de cuadro T para generar la imagen de tal modo que se genere y proyecte la imagen deseada.
Conectar los dos moduladores 3, 5 en serie y generar los datos de control de iluminación y de imagen MS, BS, como se describe a continuación, mejora durante el funcionamiento del proyector 1 la visualización de niveles de grises bajos o valores de brillo bajos.
Proyector 101 con modulación simple según la figura 4
Para una mejor comprensión del proyector 1 de acuerdo con la invención, se describe a continuación (figura 4) un proyector 101 de modulación simple, que presenta solamente un modulador 105 utilizado como modulador de imagen. Este proyector 101 con modulación simple presenta una fuente luminosa 102 y una óptica de proyección 106, iluminándose el modulador 105, que puede estar configurado como matriz de espejos basculantes, con la luz de la fuente luminosa 102. El modulador 105 modula la luz usando los espejos basculantes del modulador 105 que pueden controlarse independientemente entre sí para generar una imagen que se proyecta sobre una superficie de proyección 110 por medio de la óptica de proyección 106. La modulación es controlada por una unidad de control 107 basándose en datos de imagen BD suministrados. En un proyector 101 convencional de este tipo, el contraste (brillo máximo con respecto a brillo mínimo) se sitúa normalmente entre 500:1 y 2000:1. Esto significa que al reducir un valor de gris de entrada, el brillo proyectado no tiende a cero, sino que se acerca a un valor finito, que se alcanza para un valor de gris de entrada de 0 y resulta del contraste del proyector 101. Para la siguiente discusión se supone que los valores de brillo se representan en un sistema de 8 bits con números enteros de 0 a 255, donde 0 representa el brillo mínimo (negro) y 255 el brillo máximo.
Esto se muestra esquemáticamente en la figura 5, donde la curva y teórica (en este caso con y = 2,2) se muestra como una línea continua con la curva real para el proyector 101 con un contraste de 1000:1 como línea discontinua. Los niveles de grises de entrada están trazados a lo largo del eje x y el brillo nominal varía de 1E-6 a 1 a lo largo del eje y.
La evolución del brillo lEdT se obtiene matemáticamente del hecho de que el contraste finito K con respecto a un brillo de fondo de U = 1/K conduce a la siguiente ecuación para lEdT(g).
Figure imgf000013_0001
A este respecto, g es el nivel de gris de entrada y y es el denominado valor y para la descripción de la evolución del brillo. Además, el brillo máximo (para g = 255) se normaliza a 1. La evolución teórica del brillo se define como sigue.
Figure imgf000013_0002
Este inevitable brillo de fondo U hace que los niveles de grises de entrada más bajos en la imagen ya no se puedan distinguir en el caso de contenido de imagen oscuro, ya que ya no destacan con respecto al brillo de fondo. En el ejemplo según la figura 5, el nivel de gris g = 4 es solo un 10 % más claro que el fondo con un nivel de gris g = 0. Esto reduce el rango realmente utilizable de niveles de grises.
Proyector 201 con modulación doble según la figura 6
Al utilizar dos moduladores 203 y 205 conectados en serie, como es el caso del proyector 201 de modulación doble de la figura 6, no solo se aumenta el contraste por encima de 1.000.000:1. Además, los niveles de grises oscuros también presentan un brillo de fondo más bajo (porque se iluminan con menos intensidad).
El proyector 201 está construido básicamente igual que el proyector 1 de la figura 1. Por lo tanto, los elementos iguales o similares se indican con los mismos números de referencia que los números de referencia correspondientes en la figura 1, más 200. A continuación se describen únicamente las diferencias, que se refieren esencialmente a la unidad de control 207 y al accionamiento de los moduladores 203 y 205. Para el proyector 201 de acuerdo con la figura 6 se obtiene la evolución de la intensidad indicada a continuación
i -r
hxDMD (g-i,g2) = - j 0 (/i(gi,0 ■ h (g z t) )d t
i -r
= p 0 {U + (1 - U) ■ ;i(gi,f» ■ {U + (1 - U) ■ ¡2 (gzt)}dt
A este respecto, T = 1/f (duración de cuadro T) es el tiempo necesario para mostrar un fotograma (cuadro) a una tasa de fotogramas f. Las funciones h(g-i, t) e i2(g2, t) describen en función de un valor de gris de entrada g1 o g2, en qué momento t un espejo basculante de los moduladores 203, 205 transmite luz (es decir, la función tiene el valor 1) o no transmite luz (es decir, la función tiene el valor 0). Las funciones h e i2 solo adoptan los valores 0 y 1 a lo largo del tiempo. De ello se desprende que hay un tiempo T-i<T para el cual ambos moduladores 203, 205 se ponen en negro. Además, hay un tiempo T2<T, para el cual exactamente uno de los dos moduladores 203, 205 se pone en negro (el valor de función de h o i2 es 0), mientras que el otro está en blanco (h o i2 es 1). Finalmente, hay un tiempo Ta<T para el cual ambos moduladores 203, 205 están en blanco (h e i2 es 1). Se cumple que T-i+T2+T3=T. De estas consideraciones se desprende que:
¡2xdmd (g-i,g2) - ¿ í/r i u 2dt jT2 udt jT2 irfr)
= ^ J ^ g v g2) • u2 + r 2(gi,g2) • u + r 3(gi,g2)}
A este respecto, los tiempos T1, T2 y T3 son funciones de los valores de grises de entrada g1 y g2.
Los brillos proyectados resultantes de tal proyector 201 se ilustran en el siguiente ejemplo. Si se desea generar imágenes a color, se puede disponer una rueda de colores 215 en la trayectoria de los rayos entre la fuente luminosa 202 y el primer modulador 203, como se muestra en línea discontinua en la figura 6. Después, los colores se generan secuencialmente en el tiempo a través de la rueda de colores 215, que se muestra esquemáticamente con su eje de rotación 216. La figura 7 muestra una vista en planta de la rueda de colores 215, que presenta seis segmentos de color de igual tamaño (que se extienden, por tanto, por un intervalo angular de 60°). Los segmentos de color se designan con las letras mayúsculas R, G y B. Esto sirve para aclarar que el segmento de color correspondiente solo deja pasar el color rojo (para R), el color verde (para G) y el color azul (para B), por lo que de la luz blanca de la fuente luminosa 202 incide secuencialmente en el tiempo luz roja, verde o azul sobre el modulador de iluminación 203. Así, por medio de los dos moduladores 203, 205 se pueden proyectar campos rojos, verdes y azules sucesivamente en el tiempo. Estos se generan tan rápidamente uno tras otro que un espectador solo puede percibir la superposición y, por lo tanto, una imagen en color. Esto se puede lograr, por ejemplo, con una tasa de imágenes o tasa de fotogramas de f = 60 Hz al girar la rueda de colores 215 a una frecuencia de 120 Hz. Como resultado, hay cuatro pasadas de rojo, cuatro pasadas de verde y cuatro pasadas de azul dentro de un fotograma (cuadro). Para cada transición de color se restan 15°, los denominados radios. Durante este período de tiempo, el modulador de iluminación 203 se oscurece para evitar una proyección de color indefinida, ya que un límite de segmento de color de la rueda de color 215 está justo cruzando la luz de iluminación. Esto deja cuatro segmentos de tiempo con un tamaño de segmento de rueda de colores de 45° para una modulación de color por cada color (rojo, verde y azul). A una tasa de fotogramas de 60 Hz, esto corresponde a un tiempo de
Trgb ■= Tr = T g = Tb = 724* * _ GO L H _ 2 = 4167 p r s
El tiempo mínimo que un espejo basculante K1, K2 puede transmitir o no transmitir luz (LSB, Least Significant Bit o bit menos significativo) se supone de la siguiente manera
tiSB = 2 * 25 ps
El factor 2 resulta del hecho de que se usa un intervalo de tiempo de 25 ps para mostrar el LSB en dos de los cuatro ciclos de color de un fotograma. Si se pone este tiempo en relación con la duración total de un color (Trgb), esto da como resultado un brillo de 0,012, lo que corresponde a un nivel de gris de aproximadamente 34 (para y = 2,2).
Usando tramado espacial y temporal, este valor se puede reducir aún más por un factor de ntramado. Para el umbral por debajo del cual todos los niveles de grises deben "tramarse" se obtiene como resultado
Figure imgf000014_0001
el valor de gris siguiente gtramado
Stramado ~ 255
Figure imgf000014_0002
El procedimiento de tramado se puede utilizar para generar brillo en gradaciones discretas para los niveles de grises más bajos (en el ejemplo, hasta el nivel de gris 34). Entonces, el tiempo de activación efectivo mínimo para un espejo basculante (promediado entre 256 fotogramas/cuadros) es de
tmín = tiSB / ntramado = 2 * 25 ps / 256 ~ 2 ps
Para este ejemplo se seleccionó, a este respecto, una resolución de tramado de 8 bits, que da como resultado ntramado = 256. Para mostrar un nivel de gris definido g < gtramado se necesita un múltiplo de n del tiempo de activación mínimo tmín, que se calcula de la siguiente manera.
Figure imgf000014_0003
El operador [[...]] redondea, a este respecto, al número natural más próximo (incluido el 0). En este ejemplo, el valor de brillo más bajo que puede mostrarse corresponde, por tanto, a tmín / Trgb = 4,69 ■ 10-5. La tabla 1 siguiente muestra en la columna Brillo teórico, que esto 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 Brillo "E.d.T" se refiere al proyector 101 con modulación simple y la columna Brillo con 2xDMD corresponde al proyector 201 con modulación doble.
Tabla 1
Figure imgf000014_0004
continuación
Figure imgf000015_0002
Por lo tanto, no es posible con el proyector 201 con modulación doble mostrar los niveles de grises 0, 1 y 2.
Si la imagen se dirige al modulador de imagen 205 después del procedimiento de reinicio por fases (en el que los píxeles se conmutan en bloques uno tras otro, como se describe, 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 en detalle) y cada una de las 16 zonas de reinicio se desplaza en el tiempo con respecto a la zona de reinicio previa en tremido = 8 js, en el tiempo
Figure imgf000015_0001
145 us
se muestran los LSB de las 16 zonas de reinicio. El factor 1/2 resulta del hecho de que el LSB está distribuido en dos secciones de tiempo de la rueda de colores en un fotograma.
Solo este tiempo puede ser usado para la iluminación por el modulador de iluminación 203, que se dirige según el procedimiento de reinicio global (en el que todos los píxeles se conmutan simultáneamente, por ejemplo, como se detalla, por ejemplo, en el mismo artículo SID que antes). En este ejemplo, el tiempo de iluminación para el LSB se selecciona algo mayor.
tlsb = 2 * 150 js = 300 js
El factor 2 resulta del hecho de que el LSB se distribuye en dos de las cuatro pasadas de color RGB. El LSB, que permite modular los 34 niveles de grises más bajos (mediante tramado temporal), se usa en dos de las cuatro pasadas de color cuando se usa una rueda de colores 4x 215 (cuatro pasadas de color en un fotograma). Para una visualización de valores de grises que solo requieren el LSB para una visualización (mediante tramado espacial y temporal hasta el nivel de gris 34, por ejemplo), a partir de RGB = (3,3,3) -en este caso, en el ejemplo, se aplica que n (g = 3) = 1, mientras que se redondea hacia abajo para n(g<3) = 0 - se dirige luz de iluminación a través del modulador de iluminación para el tiempo
t = 3 * 300 js = 900 js
al modulador de imagen (tres colores). Esto significa que el modulador de iluminación 203 reenvía luz al modulador de imagen 205 durante 900 ps • 60 Hz = 5,4 % del tiempo de un fotograma. Para calcular los brillos proyectados para valores de grises de entrada 3 < g < gtramado se consideran los tiempos T1, T2 y T3 y se obtiene como resultado:
T-i(g) = Tr + Tg + Tb - t = 12500 js - t = 1160 js
T2(g) = t - 3 ■ n(g) • tmín
Ta(g) = 3 ■ n(g) • tmín
El factor 3 resulta de los tres colores rojo, verde y azul. Para g < 3, se cumple que T-i(g) = Tr Tg Tb y T2(g) = T3(g) = 0. Por lo tanto, usando la fórmula anterior para l2DMD(g-i, g2), se puede calcular la evolución del brillo para los niveles de grises más bajos en el proyector 201 con modulación doble con matrices de espejos basculantes. Los resultados se muestran en las figuras 8 y 9 a continuación, además de en la Tabla 1. Para los niveles de grises oscuros, esta solución supone una mejora significativa respecto al estado de la técnica con modulación simple (generación de imágenes mediante un proyector con modulación simple).
En la figura 8 se muestran, a modo de comparación, la curva y teórica (con y = 2,2 en el ejemplo) como 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 línea discontinua de rayas largas. A lo largo del eje x está trazado el nivel de gris de entrada en el intervalo de 1 a 255 y a lo largo del eje y está trazado el brillo normalizado en el intervalo de 110-6 a 1.
En la figura 9 se muestra 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 rayas largas con respecto al valor teórico para los 20 niveles de grises más bajos. A este respecto, a lo largo del eje x está trazado el nivel de gris de entrada en el intervalo de 0 a 20 y a lo largo del eje y está trazada la desviación del valor real con respecto al valor teórico en porcentaje (cantidad del valor real menos el valor teórico por el valor teórico). Puede verse que con el proyector 201 con modulación doble para valores de grises bajos, la desviación de los brillos proyectados con respecto a los brillos teóricos es menor en más de un orden de magnitud en comparación con el proyector 101 con modulación simple. Sin embargo, incluso en el caso del proyector 201 con modulación doble para niveles de grises inferiores a 10, la desviación con respecto al valor teórico se mantiene por encima de un umbral de percepción para desviaciones de brillo del 10 %.
Otra desventaja del proyector 201 con modulación doble es que, como se explicó anteriormente, los niveles de grises más bajos deben generarse mediante tramado (en el ejemplo hasta el nivel de gris 34). Esto significa que el brillo para tal valor de gris se distribuye entre varios píxeles y/o varios fotogramas. Si el espectador está cerca de la superficie de proyección (o los píxeles adoptan un cierto tamaño angular), se hace visible un parpadeo que se percibe como molesto. Además, puede suceder que los niveles de grises más bajos no se puedan mostrar ni siquiera a través de un tramado. En el caso del proyector 201 descrito con modulación doble, los niveles de grises 0, 1 y 2 son idénticos al fondo y los brillos solo se modulan a partir del nivel de gris 3 en adelante.
Proyector 1 de acuerdo con la invención
En el proyector 1 de acuerdo con la invención, el control de los moduladores 3 y 5 se implementa de tal manera que no se tiene que utilizar tramado para valores de nivel de gris bajos. La impresión de imagen perturbadora causada por el tramado se puede reducir significativamente. Además, los niveles de grises más bajos también se pueden mostrar de manera distinguible.
Esto se logra por que, para niveles de grises oscuros (niveles de grises cuyos valores son menores o iguales que un valor umbral y, por supuesto, mayores que cero), los datos de control de iluminación y de imagen MS, BS se generan de tal manera que el modulador de iluminación 3 no proporciona nada de luz y, pese a ello, el modulador de imagen 5 efectúa una modulación de brillo. La modulación con el modulador de imagen 5 tiene en cuenta, a este respecto, que solo se produce iluminación con la inevitable luz residual (brillo de fondo U del modulador de iluminación 3), de manera que el modulador de imagen 5 se controla como si generara un valor de gris más claro. Por lo tanto, todos los brillos que son inferiores al brillo de fondo del modulador de iluminación 3 son modulados por el modulador de imagen 5. A este respecto, el control del modulador de imagen 5 corresponde a un brillo o un nivel de gris que se multiplica por el valor de contraste del modulador de iluminación 3, teniendo en cuenta el valor y seleccionado. Al igual que el proyector 201 con modulación doble, el proyector 1 puede presentar una rueda de colores 15 para poder generar y proyectar imágenes multicolor.
También se puede decir que el modulador de iluminación 3 se establece en negro para mostrar los niveles de grises bajos (< el valor umbral), mientras que los niveles de grises del modulador de imagen 5 se aumentan (refuerzan) por el contraste del modulador de iluminación. La distinción entre visualización normal y píxeles realzados tiene lugar a nivel de píxeles, como se describirá en más detalle a continuación. En un proyector 1 con modulación doble con espejos basculantes, la visualización de los niveles de grises oscuros a través de valores de grises (aumentados) realzados en el modulador de imagen 5 ya no tiene que generarse mediante tramado, de modo que los brillos mostrados realzados no parpadean ni irritan al espectador. Además, incluso los valores de grises más bajos se pueden mostrar de manera distinguible.
Para la siguiente consideración, se supone que la reproducción intermedia por medio de la óptica de reproducción 4 desde el modulador de iluminación 3 al modulador de imagen 5 no presenta ningún error de imagen, de modo que la luz de cada píxel K1 del modulador de iluminación 3 se dirige sobre exactamente un píxel K2 asociado (y solo sobre este píxel) del modulador de imagen 5.
Si el modulador de iluminación 3 se conmuta a negro (nivel de gris 0, g1 = 0) y el modulador de imagen 5 a blanco (nivel de gris 255, g2 = 255), se obtiene como brillo proyectado un valor que corresponde al fondo de un proyector 101 con modulación simple. En el ejemplo mencionado con un proyector 101 cuyo generador de imagen tiene un contraste de K = 1000:1 y y = 2,2, este brillo de fondo (U = 1/K = 0,001) corresponde aproximadamente al nivel de gris 11 de un proyector ideal (cf. Tabla 1). Esto resulta del hecho de que la dependencia del brillo proyectado (normalizado) Iteor de un nivel de gris g se indica como
Figure imgf000017_0001
De ello se desprende que, para un nivel de gris límite gamite (= valor umbral):
l^ímite = 255 (U)1/Y = 11,03 - 11
Si ambos moduladores 3, 5 tienen el mismo brillo de fondo U, para la evolución del brillo se obtiene, en función de los valores de grises de entrada g1 y g2, la siguiente fórmula
Figure imgf000017_0002
Para g1 = 0 se obtiene como brillo proyectado tras una modulación doble
/doble (gi
Figure imgf000017_0003
Ahora se busca el valor de gris g2 para el modulador de imagen 5, con el fin de mostrar cualquier nivel de gris que sea menor que el nivel de gris límite (g = gamite), utilizando modulación doble.
Idoble (gi = 0, g2) = Iteor (g)
Esta ecuación se puede resolver para g2.
Figure imgf000017_0004
A este respecto, g2 se redondea a un número natural entre 0 y 255, como indica el operador [[...]].
Por ejemplo, para mostrar el nivel de gris g = 3, se establece g1 = 0 para el modulador de iluminación 3 y se ajusta g2 = 69 para el modulador de imagen 5. Por lo tanto, el modulador de imagen 5 utiliza un valor aumentado en exceso (realzado) en comparación con el valor de gris realmente deseado (en este caso, el nivel de gris g = 3).
Dado que los datos de control de iluminación y de imagen MS, BS se generan como datos de control modulados por ancho de pulso, también se pueden caracterizar por su ciclo de trabajo (o régimen de trabajo). Sin el realce de acuerdo con la invención, los datos de control de imagen BS tendrían un rango de ciclo de trabajo de 0 a 255, en donde, para cero (= ciclo de trabajo mínimo), los espejos basculantes K2 se encuentran en la segunda posición de basculación durante toda la duración de cuadro T, y para 255 (= ciclo de trabajo máximo), en la primera posición de basculación durante toda la duración de cuadro T. Para valores de ciclo de trabajo entre 0 y 255, el espejo basculante K2 se encuentra en la primera posición de basculación durante un primer tiempo At1 y en la segunda posición de basculación durante un segundo tiempo At2, siendo At1 At2 = T. Por lo tanto, At2 es mayor cuanto mayor es el valor del ciclo de trabajo. Por regla general, el espejo basculante K2 conmuta repetidamente entre sus dos posiciones de basculación para valores de ciclo de trabajo entre 0 y 255, de modo que las dos duraciones de tiempo At1 y At2 se componen de subperíodos de tiempo.
El realce proporciona, para los datos de control de imagen BS, un primer rango de ciclo de trabajo para valores de grises mayores que el valor umbral predeterminado y un segundo rango de ciclo de trabajo para valores de grises que no son mayores que el valor umbral predeterminado. El primer rango de ciclo de trabajo presenta los valores convencionales para valores mayores que el valor umbral predeterminado, que corresponde al valor de gris 11, por ejemplo. Esto significa que el límite inferior del primer rango de ciclo de trabajo sería el valor de gris 12 y el valor de ciclo de trabajo para este valor de gris es 12. El primer rango de ciclo de trabajo presenta, por tanto, valores de 12 a 255.
El segundo rango de ciclo de trabajo tiene su límite superior en el valor de gris 11, pero el valor de ciclo de trabajo para el valor de gris 11 es 254, por ejemplo. El límite inferior del segundo rango de ciclo de trabajo es 21 en el ejemplo que se describe en este caso. El segundo rango de ciclo de trabajo presenta, por tanto, valores de 21 a 254. Debido al realce, al menos el valor de ciclo de trabajo en el límite superior del segundo rango de ciclo de trabajo (= rango de ciclo de trabajo realzado) es mayor que el valor de ciclo de trabajo en el límite inferior del primer rango de ciclo de trabajo (= ciclo de trabajo no realzado). También se puede decir que los dos rangos de ciclo de trabajo se solapan.
En la Tabla 2 a continuación se proporciona un resumen de los valores de grises de los dos moduladores 3, 5 para mostrar un nivel de gris g dado. En la columna de la izquierda se indican los valores de grises g de 1-15 del intervalo máximo posible de 0-255, que se van a mostrar mediante el proyector 1. El valor de nivel de gris para el modulador de iluminación 3 se indica en la columna central y el valor de nivel de gris para el modulador de imagen 5 se indica en la columna de la derecha.
Tabla 2
Figure imgf000018_0002
A partir de esto, se puede ver claramente que en el segundo rango de ciclo de trabajo realzado, el modulador de iluminación 3 se conmuta a negro (valor 0) y el modulador de imagen 5 presenta valores de ciclo de trabajo (21-254) que son mayores que los valores de ciclo de trabajo correspondiente para el caso no realzado (1 - 11) que se ajustarían en el modulador de imagen 205, por ejemplo. A partir de valores por encima del valor umbral g = 11, el modulador de iluminación 3 se conmuta a blanco o máxima intensidad de iluminación (valor 255) durante toda la duración de cuadro T y el modulador de imagen 5 se controla con los correspondientes valores de grises g2 (12, 13, 14, etc.). En la forma de realización descrita en este caso, incluso el valor de ciclo de trabajo (= 21) del límite inferior del segundo rango de ciclo de trabajo se sitúa por encima del valor de ciclo de trabajo (=12) del límite inferior del primer rango de ciclo de trabajo. Por lo tanto, el segundo rango de ciclo de trabajo se sitúa completamente dentro del primer rango de ciclo de trabajo.
Además, resulta que solo para el nivel de gris g = 1 que se va a mostrar con g2 = 21 < 34 tiene que tramarse un valor. Así, las irritaciones que esto provoca se evitan casi por completo.
Este tipo de generación de datos de control de iluminación y de imagen MS, BS también se denomina realce 1 a continuación.
En la descripción anterior, para los píxeles realzados, el modulador de iluminación 3 siempre se conmutaba a negro, mientras que la modulación de brillo de la luz de fondo del modulador de iluminación 3 se lleva a cabo por el modulador de imagen 5. Por supuesto, los dos moduladores 3, 5 se pueden controlar a la inversa para el realce, de modo que el segundo modulador 5 se establece en negro para un píxel realzado, mientras que la modulación del brillo se realiza a través del primer modulador 3.
Para representar las mejoras logradas por medio del proyector 1 de acuerdo con la invención de una manera fácilmente comprensible, primero se indican los brillos realmente proyectados para distintos proyectores. Para una evolución del brillo teórica (normalizada) en función de un nivel de gris g se aplica la siguiente fórmula ya indicada.
Figure imgf000018_0001
Si se tiene en cuenta el brillo de fondo en un sistema real según el estado de la técnica (proyector 101 con modulación simple), se aplica lo siguiente par la evolución del brillo (normalizada) (véase la Tabla 1, columna Brillo "E.d.T."):
lEdT( g ) : =U+ (1 -U)- ( ¿ ] r
Para la primera solución presentada anteriormente (realce 1), se obtiene como resultado, debido a la modulación doble
Figure imgf000019_0001
En la Tabla 3 se indica el brillo proyectado resultante para los 30 niveles de grises más bajos según este procedimiento "realce 1".
Tabla 3:
Figure imgf000019_0002
Resulta que para niveles de grises menores o iguales que el nivel de gris límite gamite ( = 11), los brillos teóricos pueden llegar hasta aproximadamente el 1 %. Sin embargo, para niveles de grises que son ligeramente más claros, existen desviaciones significativas (hasta aproximadamente un 80 % para el primer nivel de gris por encima del nivel de gris límite).
Para reducir aún más las desviaciones descritas con respecto al valor teórico para niveles de grises por encima del límite de nivel de gris (g > gamite), en un perfeccionamiento de la variante realce 1 se pueden seleccionar los valores de grises g2 del modulador de imagen 5 de tal manera que, para un proyector 1 real con un brillo de fondo U real, (debido a la selección de g1 = 255) alcanzan el brillo teórico (a continuación, esto también se denomina "realce 2"). Por tanto se busca un g2', para lo cual se cumple el siguiente requisito:
Idobie (g1 = 1, g'2) = Iteor (g) para todos giímite < g < 255
Esto se cumple para
Figure imgf000020_0001
Este valor se redondea a un número natural entre 0 y 255, como indica el operador [[...]]. Para el caso aquí considerado con un contraste de K = 1000:1 y y = 2.2, los valores de grises resultantes g2' se introducen en la Tabla 3.
Los brillos para la variante "realce 2" son los siguientes:
Figure imgf000020_0002
Estos valores se introducen en la Tabla 4 a continuación.
Tabla 4:
Figure imgf000020_0003
continuación
Figure imgf000021_0001
En la variante "realce 2", el primer rango de ciclo de trabajo va de 5 a 255 y el segundo rango de ciclo de trabajo va de 21 a 254. También en la variante "realce 2", el valor de ciclo de trabajo del límite superior del segundo rango de ciclo de trabajo es mayor que el valor de ciclo de trabajo del límite inferior del primer rango de ciclo de trabajo. En particular, el segundo rango de ciclo de trabajo se sitúa completamente dentro del primer rango de ciclo de trabajo. Con la variante "realce 2", la desviación del brillo proyectado con respecto a los valores teóricos no supera el 5 %. Esto se logra ajustando el primer rango de ciclo de trabajo (en particular para valores de grises que son solo algo más grandes que el valor umbral) de manera correspondiente. El segundo rango de ciclo de trabajo de la variante "realce 2" es idéntico al segundo rango de ciclo de trabajo de la variante "realce 1".
Las tablas 3 y 4 muestran los brillos del proyector de acuerdo con la invención en función de los niveles de grises que se van a mostrar hasta 30 (para y=2,2). Los brillos se comparan para un sistema (teórico) perfecto, para el proyector 101 con modulación simple según el estado de la técnica ("E.d.T."), que presenta un solo modulador de imagen 105 y un contraste de K = 1000:1, así como para las variantes "realce 1" y "realce 2" de acuerdo con la invención. Además, se indica la desviación de las soluciones con respecto al valor teórico.
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 (línea discontinua), el proyector 1 de acuerdo con la invención según la variante "realce 1" (línea de puntos y líneas) y el proyector 1 de acuerdo con la invención según "realce 2" (línea discontinua de rayas largas) con respecto al valor teórico para los 30 niveles de grises más bajos.
En la figura 10 se puede ver que las variantes "Realce1" y "Realce2" para los valores de grises realzados (= valores de grises de 1 a 11) ofrecen resultados idénticos, lo que por supuesto resulta del hecho de que el segundo rango de ciclo de trabajo es idéntico para ambas variantes. Para valores de grises superiores al valor umbral (a los valores de grises 12 y superiores), la variante "realce2" ofrece mejores resultados, que disminuyen a medida que aumenta el valor de gris. Esta mejora se consigue teniendo en cuenta la luz residual, que es inevitable, a partir del valor de gris de entrada 12. Esto hace que el segundo píxel se controle con un brillo más bajo que el brillo de entrada (por ejemplo, para un brillo de entrada 12, el segundo píxel se controla con el valor de brillo 6; Tabla 3). Como resultado, esto conduce a la mejora descrita.
En un perfeccionamiento de la variante "Realce1", que se denomina "Realce 3", se puede proceder de la siguiente manera. A este respecto se tiene en cuenta el hecho de que las matrices de espejos basculantes permiten un ajuste fino de la conmutación sincrónica de los espejos basculantes K1, K2. Además, se indican los valores de grises o valores de brillo para cada uno de los tres colores primarios rojo, verde y azul, lo cual es evidente por el uso de Trgb := Tr = T = Tb.
Dado que los dos moduladores 3, 5 se controlan con modulación por ancho de pulso, se utilizará la siguiente fórmula para calcular los brillos proyectados:
Figure imgf000022_0001
A este respecto hay pasos de brillo discretos que se pueden mostrar usando modulación por ancho de pulso. Para las siguientes consideraciones se supone que tmín es el mínimo tiempo de activación efectivo de un espejo basculante K1, K2 (= durante de tiempo durante la cual el espejo basculante se encuentra en su primera posición de basculación) y que todos los brillos se indican mediante múltiplos n de este tiempo.
Los valores de grises mostrados se determinan de la siguiente manera:
El valor de gris 0 se muestra poniendo ambos DMD en negro, es decir g-i = g%= 0 o n^ = r¡2 = 0.
Para los valores de grises realzados con 0 < g < giímite, uno de los moduladores 3, 5 se pone en negro (p. ej. gi = 0 o r¡i = 0), mientras que el otro modulador muestra un valor de gris g? (o un múltiplo r¡2 del tiempo de activación mínimo efectivo 3 ■ tmín para los tres colores), con el fin de cumplir con el brillo teórico. Se obtiene, por tanto, el requisito:
lteor{g) - hxDMDig-i - 0, g?)
Dado que uno de los moduladores 3, 5 siempre está puesto en negro, se obtiene en este caso T3 = 0. Para el tiempo T2, en el que solo uno de los moduladores 3, 5 está en blanco, se aplica lo siguiente:
T2 = 3 ' n2 ' tmín
Por tanto, para el tiempo en el que ambos moduladores 3, 5 están puestos en negro, se obtiene:
Ti = 3 ■ Trgb -T 2 = 3 ■ Trgb - 3 ■ n2 ■ tmín
A partir de Iteor(g) se obtiene, por tanto:
Figure imgf000022_0002
De ello se desprende que:
Figure imgf000022_0003
Esto corresponde a un valor de gris de entrada para el segundo modulador 3, 5 de:
Figure imgf000022_0004
Para valores de grises que no se refuerzan, pero sí se traman (giímite < g < gtramado) y, por lo tanto, se iluminan dentro de un tiempo de iluminación mínimo t (por cada color) del primer DMD, se obtiene un requisito análogo a Iteor(g) = /2xDMo(gi = 0, g*), a saber
lteor(g) - /2xDMD(gi - 1, g?)
En este sentido, el valor de gris gi = 1 del primer modulador 3 proporciona el tiempo de iluminación t. Se obtiene como resultado:
Ti = 3 ■ Trgb - 3 ■ t
T2 = 3 ■ T - 3 ■ n2 ' tmín
T3 = 3 ■ n2 ■ tmín
De ello se desprende que:
Figure imgf000022_0005
Se obtiene, por tanto, como resultado:
Figure imgf000023_0001
Los valores de grises de entrada resultantes para el segundo modulador 5 se obtienen exactamente igual que antes:
Figure imgf000023_0002
Para niveles de grises g > gtmmado se sigue el procedimiento ya descrito para una modulación doble, en el que los intervalos de tiempo necesarios para la modulación con el segundo modulador 3, 5 son puestos a disposición por un primero de los dos moduladores 3, 5 para generar el nivel de gris buscado.
Juntando todo esto se obtiene como resultado:
Figure imgf000023_0003
U
Wodulac Ó11 doalc UMJ ronnd paraífr.T-nnrin < S < 255
En la Tabla 5 a continuación se indican los resultados según esta regla de cálculo. Se observa que con este método se pueden mostrar los valores realzados una vez más con mayor precisión.
Tabla 5
Figure imgf000023_0004
continuación
Figure imgf000024_0001
En las consideraciones anteriores, se supuso que la óptica de reproducción 4 reproduce cada espejo basculante K1 sobre exactamente un espejo basculante K2 asociado (y solo sobre este). En un sistema real, sin embargo, esto difícilmente se puede implementar en la práctica, de modo que un espejo basculante K2 recibe luz del espejo basculante K1 directamente asociado (que también puede denominarse como píxel de iluminación principal, ya que la parte principal de la luz que incide sobre el espejo basculante procede de él), así como luz de los espejos basculantes K1 adyacentes al mismo.
Esto se representa esquemáticamente en la figura 11. Considérese el espejo basculante K245 representado sombreado del modulador de imagen 5. Este es iluminado principalmente con la luz del espejo basculante K145 directamente asociado (= píxel de iluminación principal) del modulador de iluminación 3, como indica la flecha P1. Sin embargo, también incide luz de los espejos basculantes K134, K135, K136, K144, K146, K154, K155, K156 inmediatamente adyacentes al espejo basculante K145 sobre el espejo basculante K245 del modulador de imagen 5. En este caso, por tanto, al espejo basculante K245 del modulador de imagen 5 están asociados los espejos basculantes K145, K134, K135, K136, K144, K146, K154, K155, K156 del modulador de iluminación 3.
Esta asociación también se puede formular partiendo de un espejo basculante K1 del modulador de iluminación 3. Por tanto, la luz del espejo basculante K145 incide principalmente sobre el espejo basculante K245. Adicionalmente, la luz del espejo basculante K145 incide también sobre los espejos basculantes K234, K235, K236, K244, K246, K254, K255 y K256 adyacentes, de modo que al espejo basculante K145 están asociados nueve espejos basculantes K234, K235, K236, K244, K245, K246, K254, K255 y K256.
Si el espejo basculante K245 debe mostrar un valor de gris que sea menor o igual que el valor umbral giímite, y el espejo basculante K244 adyacente debe representar un valor de gris que esté por encima del valor umbral, esto haría que el píxel de iluminación K145 para realzar el píxel de imagen K245 se conmutara a negro y que el píxel de iluminación K144 para el espejo basculante K244 se conmutara a blanco. Por tanto, el píxel de iluminación K245 de realce recibiría más luz de la deseada (por ejemplo, debido a la luz procedente del píxel de iluminación K144), lo que daría lugar a un píxel realzado demasiado claro.
Para simplificar la ilustración, la siguiente descripción se basa en una fila de píxeles que se han de mostrar con 27 píxeles, como se muestra en la figura 12. Cada cuadrado mostrado representa un píxel, indicándose el valor de gris que se ha de mostrar como un número en cada píxel (= datos de imagen BD). Como valor umbral giímite se establece el valor de gris 10. Basándose en los datos de imagen BD dados, se puede determinar (flecha P2) para cada píxel si este se puede realzar (su valor de gris es menor o igual que el valor umbral 10) o no (su valor de gris es mayor que el umbral valor 10). Como resultado, se determinan datos de realce BB, que a su vez se muestran para cada píxel. Si el valor del píxel es 1, entonces se trata de un píxel realzable. Si el valor es 0, el píxel no es realzable.
Además, basándose en los datos de imagen BD dados, se generan los datos de patrón M. Para ello, para cada píxel se determina el valor máximo a partir de los valores de los datos de imagen para el píxel y sus píxeles vecinos directos y este valor máximo se escribe en el píxel correspondiente de los datos de patrón M, como indican las flechas P3 y P4 en la figura 13 para dos píxeles de los datos de patrón M. Esto asegura que cada píxel del modulador de imagen 5 se ilumine de manera uniforme o suficiente, incluso aunque los píxeles de iluminación se apaguen temporalmente durante una duración de cuadro debido a los datos de control de iluminación MS modulados por ancho de pulso.
Como se muestra en la figura 14, se determina para cada píxel realzable (píxel con el valor 1 en los datos de realce BB) si los valores de píxel de iluminación de los tres píxeles asociados en cada caso de los datos de patrón M tienen en cada caso un valor menor o igual que el valor umbral. Si este no es el caso, el valor de gris en los datos de cuadro B no se refuerza y, por lo tanto, se asume sin cambios. Esto se indica con las flechas P5 y P6. La flecha de la izquierda de las tres flechas P5 muestra que el valor 20 en los datos de patrón M está asociado al píxel realzable, de modo que el valor de gris no se refuerza.
En el caso del píxel realzable cuyos valores de píxel asociados de los datos de patrón M están resaltados por las flechas P7, todos los valores de píxel son menores o iguales que el valor umbral, de modo que el valor de gris correspondiente en los datos de cuadro B se refuerza de 6 a 66 (flecha P8). Aquí se supone que el valor de gris de un píxel realzado se determina en función del valor de gris original multiplicándolo por un factor de realce (que en este caso es 22).
En el ejemplo de realización descrito en este caso, los datos de control de iluminación MS se generan basándose en los datos de patrón M de tal manera que se establecen en encendido o blanco para valores mayores que el valor umbral 10 de acuerdo con el valor de gris en los datos de imagen y en apagado o negro para valores menores o iguales que el valor umbral 10. Por lo tanto, todos los píxeles realzados BK2 solo se iluminan de forma fiable con el inevitable brillo de fondo, que se modula de acuerdo con los valores realzados. Por ejemplo, el píxel K25 es iluminado por la luz de los píxeles K14, K15 y K16, que están todos apagados (= 0). En cambio, todos los píxeles no realzados son iluminados.
Sin embargo, en algunos de los píxeles no realzados, el brillo de la iluminación puede ser ligeramente inferior al anterior. Esto se aplica a los píxeles de borde RBK2, cuyo píxel de iluminación principal asociado en cada caso se conmuta a negro, ya que este píxel de iluminación principal está conmutado a negro debido a un píxel realzado. Sin embargo, un píxel de iluminación vecino no está conmutado a negro, de modo que la luz de este píxel de iluminación vecino incide sobre el píxel de borde realzable RBK2. Sin embargo, dado que el píxel de borde realzable RBK2 no presenta un valor de gris realzado, sino que tiene el valor de gris original, un borde demasiado claro se puede evitar de forma fiable de esta manera. Esto se aplica al píxel K24, por ejemplo, cuyo píxel de iluminación principal K14 está conmutado a apagado. Sin embargo, hay iluminación residual a través del píxel de iluminación K13.
Sin embargo, el hecho de evitar que el borde sea demasiado claro puede hacer que el borde parezca demasiado oscuro, ya que el píxel de borde RBK2 se ilumina con la iluminación residual descrita.
Este efecto indeseable se puede reducir usando modulación por ancho de pulso para controlar los píxeles de iluminación y de imagen K1 y K2. Además, se puede aumentar el número de píxeles realzados, como se describirá en detalle a continuación.
Se partirá de los mismos datos de imagen BD según la figura 12. Los datos de realce BB se generan a partir de ellos, como ya se ha descrito en relación con la figura 12.
Además, los datos de patrón M se generan mediante los datos de imagen BD de la misma manera que en la figura 13. Estos se evalúan luego en una etapa adicional con respecto a la modulación por ancho de pulso resultante para el modulador de iluminación 3.
La modulación por ancho de pulso para el modulador de iluminación 3 tiene diferentes períodos para cada uno de los tres colores rojo, verde y azul durante la duración de cuadro T, los cuales se explicarán en relación con la figura 15. Debido a la frecuencia de rotación supuesta de 120 Hz para la rueda de colores 15, hay cuatro pasadas de color por cada duración de cuadro T para cada uno de los tres colores rojo, verde y azul, como se muestra esquemáticamente en la figura 15. Las pasadas de color se designan como R para rojo, G para verde y B para azul. El color rojo se analiza en detalle a continuación. Sin embargo, lo mismo es válido para los colores verde y azul. Dado que los períodos individuales (que también pueden denominarse ranuras de tiempo) se distribuyen por igual para la primera y segunda revolución completa de la rueda de colores 15 durante una duración de cuadro T, solo se describe en detalle la primera revolución de la rueda de colores 15.
Por lo tanto, la parte inferior de la figura 15 muestra la primera y la segunda pasada de color para el rojo con una escala de tiempo ampliada. A partir de esto se puede ver que cada pasada de color se divide en cinco períodos iguales, designados con 1/2, 2, 3, 4, y 5 y 2/2, 2, 3, 4 y 5, respectivamente. Por lo tanto, hay seis períodos diferentes (1/2, 2/2, 2, 3, 4 y 5) durante una pasada de color. Para cada período, los datos de control de iluminación BS se pueden usar para ajustar individualmente para cada píxel de iluminación si este está encendido (= 1 y corresponde a la iluminación de los píxeles de imagen asociados) o si está apagado (= 0 y corresponde a ninguna iluminación activa de los píxeles de imagen asociados).
Además, se supone que los datos de control de iluminación MS pueden presentar los valores 0, 1/2, L o H.
A este respecto, 0 significa que el píxel de iluminación correspondiente está apagado durante toda la duración de cuadro T. El valor 1/2 significa que solo se utiliza el período 1/2 para la iluminación, por lo que se pueden mostrar valores de grises de 1 a 12. El valor L significa que solo se utilizan para la iluminación los periodos 2/2, 2, 3, 4 y 5, pudiendo mostrarse valores de grises del 13 al 229. El valor H significa que todos los períodos 1/2, 2/2, 2, 3, 4 y 5 se utilizan para la iluminación, por lo que se pueden mostrar valores de grises mayores o iguales que 230.
Como se muestra ahora en la figura 16, se generan datos de control de iluminación MS' provisionales a partir de los datos de patrón M, asignándose los posibles valores descritos de los datos de control de iluminación MS a los píxeles individuales (flecha P9).
Luego, para cada píxel realzable (píxel con el valor 1 en los datos de realce BB), se determina si los valores de los datos de control de iluminación MS' provisionales de los tres píxeles asociados en cada caso no tienen otros valores aparte de 0 y 1/2. Si este no es el caso, el valor de gris en los datos de cuadro B no se refuerza y, por lo tanto, se asume sin cambios. Esto se indica mediante las flechas P10 y P11, mostrando la flecha de la izquierda de las flechas P10 que el valor L en los datos de control de iluminación MS' provisionales está asociado al píxel realzable, de modo que el valor de gris no se refuerza.
En el caso del píxel realzable cuyos valores de píxel asociados de los datos de control de iluminación MS' provisionales están resaltados por las flechas P12, todos los valores de píxel son del grupo que comprende los valores 0 y 1/2. Por lo tanto, el valor de gris correspondiente aumenta de 3, de acuerdo con los datos de imagen BD, a 66 (debido al factor de realce 22).
A continuación, los datos de control de iluminación MS se generan basándose en los datos de control de iluminación MS' provisionales y en los datos de imagen B, de modo que, para los píxeles realzados, el píxel de iluminación principal asociado se establece en 0 y los píxeles de iluminación restantes presentan el mismo valor que en los datos de control de iluminación MS' provisionales, lo que se indica mediante las flechas P14 y P15.
Como muestra una comparación de los datos de imagen B según la figura 16 con los datos de imagen B según la figura 14, se pueden realzar más píxeles realzables. Además, por ejemplo, el píxel de borde izquierdo K24 puede iluminarse con normalidad a través de su píxel de iluminación principal K14 asociado (datos de control de iluminación 1/2), ya que el píxel de imagen K25 realzado directamente adyacente con el nivel de gris realzado de 66 solo se conmuta a su estado activado en momentos que no coinciden con la ranura de tiempo 1/2. Esto se muestra esquemáticamente para los espejos basculantes K14, K15, K24 y K25 en las cuatro representaciones de las figuras 17a, 17b, 17c y 17d para el color rojo del mismo modo que en la representación de la parte de abajo de la figura 15.
Las figuras 17a y 17b muestran los tiempos en los que los espejos basculantes K14 y K15 están encendidos (= 1) y apagados (= 0) para la iluminación. El espejo basculante M4 está encendido durante la ranura de tiempo 1/2 y apagado durante las ranuras de tiempo restantes. El espejo basculante K15 está apagado todo el tiempo.
El espejo basculante K24 (= píxel de imagen K24) se enciende durante la ranura de tiempo 1/2 para modular el nivel de gris 6. Esto se indica mediante sombreado ya que el espejo basculante K24 no tiene que estar en estado activado (= 1) durante toda la ranura de tiempo 1/2. Durante las otras ranuras de tiempo 2/2, 2, 3, 4 y 5, el espejo basculante K24 está permanentemente en el estado apagado (= 0).
El espejo basculante K25 (= píxel de imagen K25) se enciende durante la ranura de tiempo 2/2 para modular el nivel de gris 66. Esto se indica mediante sombreado ya que el espejo basculante K25 no tiene que estar en estado activado (= 1) durante toda la ranura de tiempo 2/2. Durante las otras ranuras de tiempo 1/2, 2, 3, 4 y 5, el espejo basculante K25 está permanentemente en el estado apagado (= 0).
Como puede verse en estas representaciones de las figuras 17a-17d, la inevitable luz de iluminación dispersa del espejo basculante K14 (o luz de iluminación residual retransmitida, aunque el espejo basculante K14 esté en el estado apagado), que incide sobre el espejo basculante K25 durante la ranura de tiempo 1/2, no afecta a la modulación del espejo basculante K25 para el valor de gris realzado 66, ya que la luz dispersa solo incide sobre el espejo basculante K25 durante un período, en el que el espejo basculante K25 está apagado y no se conmuta al estado encendido para la modulación. Por lo tanto, existe una separación temporal de la iluminación en el borde del área realzada, lo que significa que se pueden realzar más píxeles realzables y que el brillo del píxel de borde K2 está mejor ajustado al brillo de los píxeles vecinos no realzados (p. ej., 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 de borde RBK2 se iluminan al menos mediante el píxel de iluminación principal K14, K112, K1-ig y K123 asociado. Sin embargo, la iluminación (píxeles K15, K1n, K113, K118 así como K124) para el píxel realzado inmediatamente adyacente K25, K2n, K213, K2-I8 y K224 está puesta a cero, lo que conduce a una iluminación no óptima de los píxeles de borde RBK2 (K24, K212, K2-ig y K223).
Dado que el valor umbral es 10 y el factor de realce es 22 en la forma de realización descrita en este caso, el valor de brillo máximo de un píxel realzado es 220. Este valor de brillo se puede representar con los períodos 2/2, 2, 3, 4 y 5 para el modulador de iluminación 3, de modo que no se requiere el período 1/2. Sin embargo, esto significa que el período 1/2 también se puede establecer para píxeles de iluminación principal de los píxeles de imagen realzados. En un perfeccionamiento de la forma de realización descrita en relación con la figura 16, esto se usa de tal manera que los tres píxeles de iluminación asociados de cada píxel de borde RBK2 se establecen al menos en 1/2. Esto se muestra en la figura 18, que corresponde esencialmente a la figura 16. Por lo tanto, se remite a las explicaciones anteriores para la descripción de la figura 18. Sin embargo, a diferencia de la forma de realización de la figura 16, los píxeles de iluminación K15, K1n, K113, K1-I8, así como K124 están establecidos en 1/2, de modo que los correspondientes píxeles de imagen de borde K24, K212, K2-ig y K223 se iluminan en cada caso por los tres píxeles de iluminación asociados y, por lo tanto, se puede garantizar una iluminación suficiente. El ajuste del brillo de los píxeles de borde RBK2 iluminados al brillo de los píxeles adyacentes no realzados se mejora así una vez más en comparación con la forma de realización según la figura 16.
Como ya se ha descrito, el valor umbral y el factor de realce se seleccionan de tal manera que el valor de brillo máximo de un píxel realzado es de 220, para que todos los valores de realce se puedan mostrar sin el período 1/2. Sin embargo, también es posible establecer el valor umbral y/o el factor de realce de tal manera que para los píxeles realzados haya valores de brillo que sean superiores a 220 y para los que, por lo tanto, sería necesario el período 1/2. En este caso, por ejemplo, los valores de realce superiores a 220 solo se pueden mostrar con el valor de brillo de 220. La diferencia en el caso del brillo alto es imperceptible para un espectador. Además o como alternativa, también es posible mostrar valores de realce superiores a 220 usando el período 1/2 si todos los primeros píxeles asociados están conmutados al segundo estado durante toda la duración de cuadro. Esto se aplica en particular para píxeles realzados cuyos vecinos y eventualmente vecinos adicionales también son todos píxeles realzados. En la descripción anterior solo se han tenido en cuenta 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 K1s) para un segundo píxel (K24) en la visualización lineal, lo que corresponde, según la figura 11, al tener en cuenta la configuración plana de los moduladores 3, 5, a nueve primeros píxeles del modulador de imagen 5 (K134, K135, K136, K144, K145, K146, K154, K155, K15a) para un segundo píxel (K245). Por supuesto, también se pueden tener en cuenta píxeles vecinos adicionales, de modo que, por ejemplo, se tengan en cuenta los dos vecinos más próximos. En el caso de la visualización lineal según las figuras 12-14, 16, 17a-17d y 18, esto corresponde entonces a cinco primeros píxeles y, teniendo en cuenta la configuración plana de los moduladores 3, 5 según la figura 11, se trata entonces de 25 primeros píxeles.
La figura 19 muestra una modificación del proyector 1 de acuerdo con la invención tal como se muestra en la figura 1, estando los mismos elementos designados con las mismas referencias. Para simplificar la ilustración, la unidad de control 7 no se ha dibujado. A diferencia del proyector según la figura 1, en el proyector de la figura 19 están previstos tres moduladores de imagen 51, 52 y 53 y un cubo divisor de color 50. Así, al modulador de imagen 51 se le puede aplicar luz roja, al modulador de imagen 52 luz verde y al modulador de imagen 53 luz azul. La modulación de los moduladores de imagen 51, 52 y 53 y del modulador de iluminación 3 tiene lugar del mismo modo que en el caso del proyector 1 según la figura 1. La luz modulada por los moduladores de imagen 51, 52 y 53 para la proyección se superpone a través de los dos divisores de color 51 y 53 y el espejo deflector 52 para formar un haz de rayos común, que se reproduce sobre la superficie de proyección 10 por medio de la óptica de proyección 6.
La fuente luminosa 2 puede emitir luz blanca, por ejemplo, que se modula mediante el modulador de iluminación 3 y luego se divide en función de la longitud de onda gracias al cubo divisor de color 50 de tal modo que, tal y como se describe, el modulador de imagen 5 se ilumina con luz roja, el modulador de imagen 52 con luz verde y el modulador de imagen 53 con luz azul. La iluminación de los moduladores de imagen 51 - 53 puede efectuarse secuencialmente en el tiempo o simultáneamente. La asociación de los píxeles del modulador de iluminación 3 a los píxeles de cada modulador de imagen 51, 52, 53 puede estar presente de la misma manera que en las formas de realización ya descritas del proyector 1 de acuerdo con la invención.
La figura 20 muestra una modificación del proyector 1 de acuerdo con 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 previstos tres moduladores de iluminación 31, 32 y 33, por ejemplo, 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 modulan en cada caso el color correspondiente. La aplicación de luz roja, verde y azul a los moduladores de iluminación 31-33 puede tener lugar a través del cubo divisor de color 50, sobre el que actúa la fuente luminosa 2 con luz blanca. La luz de iluminación roja, verde y azul, que está modulada, se dirige al modulador de imagen 5 a través de los divisores de color 51 y 53 y el espejo deflector 52. La luz modulada por el modulador de imagen 5 se reproduce sobre la superficie de proyección 10 a través de la óptica de proyección 6.
Los moduladores de iluminación 31-33 pueden controlarse de tal manera que al modulador de imagen 5 se le aplica la luz de iluminación verde, azul y roja modulada de manera secuencial en el tiempo. Alternativamente, es posible dirigir la luz de iluminación verde, azul y roja modulada sobre el modulador de imagen 5 al mismo tiempo. La asociación de los píxeles de cada modulador de iluminación 31 - 33 a los píxeles del modulador de imagen 5 puede estar presente de la misma manera que en las formas de realización ya descritas del proyector 1 de acuerdo con la invención.
El proyector 1 de acuerdo con la invención puede así estar configurado de manera que N primeros moduladores (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 sobre M segundos moduladores (donde M es un número entero mayor que 1) (en la figura 20, M = 3). Además, el proyector 1 de acuerdo con la invención puede diseñarse de modo que N1 primeros moduladores se reproduzcan sobre M1 segundos moduladores, siendo N1 y M1 en cada caso números enteros mayores o iguales que 1 (N1 y M1 pueden ser iguales o diferentes).
Con los diferentes tipos de realce descritos, valores bajos de gris y brillo se pueden mostrar bien. Sin embargo, pueden surgir dificultades cuando se deben realizar ajustes de brillo para garantizar una buena visualización de la imagen.
A este respecto puede tratarse, por ejemplo, del llamado sombreado (shading), que se usa cuando los píxeles individuales sobre la superficie de proyección son de diferentes tamaños y, por lo tanto, parecen tener un brillo diferente para un observador. Esto puede ocurrir con superficies de proyección curvas o con disposiciones de proyección con al menos dos proyectores, cuyas imágenes se combinan sobre la superficie de proyección para formar una imagen global más grande. En este caso, las imágenes de los proyectores individuales a menudo se distorsionan para ajustar el contenido de la imagen respectiva al sector de la superficie de proyección realmente iluminado por el proyector respectivo, que normalmente ya no es rectangular (el denominado warping).
Con el sombreado, el contenido de la imagen en las ubicaciones de los píxeles que se proyectan pequeños sobre la superficie de proyección se oscurece (manteniendo el color), mientras que el contenido de la imagen en las ubicaciones de los píxeles que se proyectan grandes sobre la superficie de proyección no se oscurece o solo se oscurece ligeramente. El sombreado se puede implementar mediante una máscara (digital) que asocia un debilitamiento (de color neutro) a cada píxel del proyector respectivo. Así la imagen de un proyector individual puede presentar un brillo homogéneo por el sector proyectado.
En el caso de disposiciones de proyección con al menos dos proyectores, los campos de imagen de los diferentes proyectores pueden tener un brillo desigual. Para ajustar el brillo, se pueden asociar correcciones de brillo a los proyectores individuales para atenuar las imágenes correspondientes en su conjunto (sin resolución espacial). Cada valor RGB se puede multiplicar, para ello, por un valor entre 0 y 1; este valor es fijo por cada proyector y puede variar entre diferentes proyectores.
Por lo general, las áreas de imagen de los proyectores individuales se solapan. Si los proyectores funcionaran con el máximo brillo en estas áreas de solapamiento, el contenido de imagen parecería allí demasiado claro. Por lo tanto, dentro de las áreas de solapamiento, las tramas aportadas por los proyectores individuales se oscurecen. Esto se llama fundido (blending). El fundido generalmente se implementa para cada proyector a través de una máscara de fundido digital. Esta máscara asigna a cada píxel del proyector un valor que representará el porcentaje de brillo (manteniendo el color).
Como ya se ha descrito, los moduladores 3, 5 se controlan con una profundidad de bits de 8 bits (también es posible ya el control con 10 bits).
Si los valores de brillo para el contenido de imagen oscuro (p. ej., con valores inferiores a 5 en 8 bits) solo han de modificarse en un pequeño porcentaje (p. ej., 5 %) debido a las dificultades descritas, esto no se puede reproducir ni en 8 bits ni en 10 bits, como queda claro en el siguiente ejemplo.
Un valor de gris de 5 en un sistema de 8 bits con un gamma de 2,2 corresponde a precisamente el 0,0175 % del brillo máximo para un valor de gris de 255. Un debilitamiento del 5% con un brillo del 0,0166% corresponde a un nivel de gris de 4,88 y, por lo tanto, se mantiene en el valor 5 como nivel de gris tanto en un sistema de 8 bits como en un sistema de 10 bits. Por lo tanto, el debilitamiento no puede mostrarse y, por lo tanto, no es efectivo.
Cuanto mayor sea el valor de gris y, por lo tanto, el brillo de un píxel, menos perceptible será este efecto negativo. Sin embargo, precisamente con valores de brillo bajos, este efecto conduce a artefactos claramente visibles y es molesto para el espectador.
En el área de solapamiento o área de fundido de los campos de imagen de dos proyectores, las superficies se muestran demasiado claras o demasiado oscuras (o, dado el caso, incluso cambian de color si los errores de redondeo para los valores individuales de un triplete RGB son diferentes). Esto puede ser especialmente irritante en escenas en movimiento, ya que a los movimientos de la escena se les superpone un "patrón" fijo en las áreas de fundido. Esto es particularmente crítico en la simulación de vuelo con movimientos de balanceo rápidos y significa que el espectador no percibe la situación simulada como en la realidad.
Si el proyector es un sistema en el que el único modulador proporciona un contraste de aproximadamente 1000:1, se pueden realzar valores hasta el nivel de gris 11 (en 8 bits), como se describió en detalle anteriormente. Así, los niveles de brillo hasta el nivel de gris 0 no se pueden dividir en 11 niveles (como en un sistema de 8 bits) ni en 44 niveles (como en un sistema de 10 bits), sino más bien en 256 niveles (si el modulador 3, 5 puede controlarse en 8 bits) o en 1024 niveles (control en 10 bits). Esto significa que la unidad de control 7 solo puede controlar los dos moduladores 3, 5 con 8 bits o 10 bits, pero que los brillos oscuros que pueden mostrarse pueden graduarse mucho más finamente. La unidad de control 7 es así capaz de realizar en realidad una profundidad de bit más alta para los niveles de gris más bajos. Si el ajuste de brillo descrito también se asume en la unidad de control 7, este se puede transmitir a los moduladores 3, 5 sin pérdida, o con una pérdida significativamente baja, debido a la discretización, y así generar gradaciones de brillo más finas de lo que sería posible con soluciones conocidas.
Se considera el área de fundido BLB entre dos campos de imagen BF1 y BF2 de los proyectores P1 y P2, como se muestra esquemáticamente en la figura 21. Cada uno de los proyectores P1, P2 está construido como se muestra en la figura 1, por ejemplo. Los dos campos de imagen BF1 y BF2 de los proyectores P1, P2 se solapan sobre la superficie de proyección 10 en el área de fundido BB. A continuación se considera la evolución del brillo a lo largo de la línea de intersección BL dibujada.
El área de fundido BLB se extiende por 20 píxeles a lo largo de la línea de intersección BL, de modo que cada proyector P1, P2 tiene que atenuar su imagen mostrada desde el brillo máximo hasta el negro por estos 20 píxeles. La figura 22 muestra una caída de brillo ideal por los píxeles proyectados de los dos proyectores P1 y P2 (círculos = transmisión ideal para el proyector P1 y cuadrados = transmisión ideal para el proyector P2, respectivamente) para la línea de intersección BL de ejemplo (borde de fundido). Esta evolución espacial de una "transmisión" de la máscara de fundido ha de ser imitada por una máscara de fundido digital. Se suponen proyectores P1, P2 con un gamma de 2,2 (y=2,2). La máscara de fundido se codifica en 8 bits. Un valor de 255 corresponde, a este respecto, a una "transmisión" del 100 %, es decir, el brillo de los píxeles se mantiene sin cambios. Para valores de la máscara de fundido de 0, la "transmisión" es del 0 %, por lo que el brillo del píxel correspondiente se establece en negro. Correspondientemente a un gamma de 2,2, la "transmisión" para un valor de máscara de 186 es solo del 50 %. Los valores correspondientes de la transmisión ideal para los dos proyectores también se indican en la figura 23 en las columnas "Transmisión P1 ideal" y "Transmisión P2 ideal" para los píxeles 1-30. Además, los valores de máscara para los píxeles 1-30 del área de fundido BLB se muestran en las columnas "Máscara P1 real 8bit" y "Máscara P2 real 8bit", siendo la columna "Máscara P1 real 8bit" la máscara para el proyector P1 y la columna "Máscara P2 real 8bit", la máscara para el proyector P2.
Por ejemplo, si se desea mostrar un valor de gris de 7 (en 8 bits) en la imagen global de las disposiciones de proyección con al menos dos proyectores (o la disposición multiproyector), el valor de gris en el área de fundido BLB de los proyectores P1 y P2 debe calcularse con las máscaras de fundido digitales.
En soluciones conocidas, estos datos de imagen calculados se transmiten a los proyectores de las disposiciones multiproyector conocidas, en este caso de ejemplo en 8 bits (véase la figura 23). Para poder mostrar un contenido de imagen así de oscuro de acuerdo con una curva de gamma ideal, los proyectores deben estar configurados de tal manera que presenten una modulación doble con realce.
En nuestro ejemplo, el contraste de un modulador individual es de 1000:1. Para mostrar el nivel de gris 7 en el área de fundido BLB, en ambos proyectores P1, P2 se establecen en cada caso uno de los dos moduladores 3, 5 en negro (en el ejemplo, se trata en cada caso del primer modulador 3, que está designado con "P1 DMD1" y "P2 DMD1", respectivamente, en la figura 21). El respectivo segundo modulador 5 (en este caso, "P1 DMD2" y "P2 DMD2", respectivamente) modula la "luz residual". Los valores de grises de entrada correspondientes se indican en la figura 23 para los píxeles 1-30 en la columna "Valores de grises P1 real 8bit" para el modulador "P1 DMD2" y en la columna "Valores de grises P2 real 8bit" para el modulador "P2 DMD2". Los valores de grises en el respectivo segundo modulador 5 ("P1 DMD2" y "P2 DMD2") son en cada caso aproximadamente un factor de 23 más altos que los valores de entrada (o valores de grises de entrada) en el proyector P1, P2 correspondiente (el "factor de realce" es de aproximadamente 23), como también puede deducirse de la figura 23 a partir de la columna "P1 DMD2 [realce]" para el segundo modulador "P1 DMD2" del primer proyector P1 y de la columna "P2 DMD2 [realce]" para el segundo modulador "P2 DMD2" del segundo proyector P1.
Los brillos resultantes para los dos proyectores se muestran en la figura 23 en las columnas "Brillo P1 real 8bit" y "Brillo P2 real 8bit". El total de los brillos de los dos proyectores P1, P2 se muestra en la columna "Total real 8bit" en la figura 23.
En la figura 24, la línea continua muestra la evolución del brillo resultante por el borde de fundido BL, que resulta de la evolución del brillo del primer proyector P1 (círculos) y la evolución del brillo del segundo proyector P2 (cuadrados).
El ejemplo muestra que variaciones de brillo no deseadas por el borde de fundido BL (entre -14% y 19%) son claramente visibles y, por lo tanto, no cumplen los requisitos de una transición "invisible" entre dos proyectores. Este error en el brillo mostrado también se indica en la columna "Errores" en la figura 23 para los píxeles 1-30.
Según el estado de la técnica, incluso con proyectores con capacidad de realce, no es posible realizar una transición con fundido "invisible" entre dos proyectores para un valor de gris de 7.
Si, de acuerdo con la invención, el cálculo de la máscara de fundido y el cálculo del realce se combinan en una unidad computacional (por ejemplo, en la unidad de control 7) y los datos de imagen solo se transfieren desde allí a los dos generadores de imágenes (o moduladores) 3, 5 de un proyector P1, P2, puede aprovecharse la mayor profundidad de bits utilizada en la unidad computacional para imitar los niveles de grises oscuros con mayor precisión que 8 bits (o 10 bits). En el ejemplo, el nivel de gris 7 (en 8 bits = primera resolución con NN niveles, donde NN = 256) se calcula nuevamente con una máscara de fundido (en 8 bits). A cada píxel del proyector P1, P2 se le puede asociar un valor con una precisión de profundidad de bits interna (en el ejemplo, 16 bits = segunda resolución con MM niveles, donde MM = 1800), como se muestra en la figura 25 para los píxeles 1-30 del área de fundido BLB. Las columnas "Máscara P1 real 8bit" y "Máscara P2 real 8bit" contienen los mismos valores para los píxeles 1-30 del área de fundido BLB que en la figura 23. En las columnas "P1 (imagen*máscara) 16bit" y "P2 (imagen*máscara) 16bit" se indican los valores calculados con una resolución de 16 bits.
Dado que el valor de gris 7 que se va a mostrar es un valor de gris "realzable", en este caso uno de los dos moduladores 3, 5 se establece en negro para cada proyector P1, P2. La señal de los respectivos segundos moduladores 5, 3 se emite de nuevo en 8 bits (sin embargo aumenta de nuevo por un factor de realce de aproximadamente 23). A diferencia del estado de la técnica, no se asigna un valor de gris en 8 bits entre 0 y 7 (de acuerdo con los datos de imagen BD) a un valor de gris de 0 a 255 (del segundo modulador 5), sino que más bien se asigna un valor de gris en 16 bits (de las columnas "P1 (imagen*máscara) 16bit" y "P2 (imagen*máscara) 16bit") entre 0 y 1799 (nivel de gris 7 en la visualización en 16 bits) a un valor de gris de 0 a 255 (del segundo modulador 5). Los valores de grises determinados de esta manera se indican en las columnas "P1 DMD2 realce" y "P2 DMD2 realce" para los píxeles 1-30 del área de fundido BLB.
Esto significa que ya no se reproducen 8 valores sobre 256, sino más bien 1800 valores sobre 256. De esta manera, es posible una mejor reproducción de los brillos realmente requeridos. El resultado de tal transición de fundido se muestra en la figura 26. A este respecto, la línea continua muestra la evolución del brillo resultante por el borde de fundido, que resulta de las evoluciones del brillo del primer proyector (círculos en la figura 26) y el segundo proyector P2 (cuadrados en la figura 26).
Los brillos resultantes para los dos proyectores (columnas "Brillo P1 real 8bit" y "Brillo P2 real 8bit") así como el total de los brillos de los dos proyectores P1, P2 (columna "Total real 8bit") también se muestran en la figura 25.
El error máximo de los brillos para un área de fundido BLB con los proyectores P1, P2 de acuerdo con la invención es inferior al 1 %, como puede verse en particular en la columna "Errores" de la figura 25.
Para un área de fundido en la que intervienen más de dos proyectores en disposiciones multiproyector conocidas, la perturbación en el área de fundido para escenas oscuras es aún más dramática y la ventaja de la solución de acuerdo con la invención se vuelve aún más notable.
Las realizaciones se han representado para los proyectores P1, P2, que pueden grabar y procesar en 8 bits. Sin embargo, los efectos también siguen siendo visibles para los sistemas de 10 bits (tanto los artefactos descritos como las mejoras que se pueden lograr).
También es posible realizar los cálculos directamente en una unidad computacional (por ejemplo, en un ASIC) de uno de los dos moduladores 3, 5, por ejemplo, en el que efectúa el realce. En este caso, la unidad computacional solo tiene que tener una salida que proporcione al otro modulador la información de imagen correspondiente (por ejemplo, nuevamente en 8 bits o 10 bits con líneas de datos de vídeo normales). La ventaja en este caso sería que se puede aprovechar directamente la elevada profundidad de bits de la unidad computacional (que normalmente es de 16 bits o más).
La decisión de si un píxel se refuerza o no se toma preferiblemente con ayuda del valor calculado con una resolución de 16 bits, indicado en las columnas "P1 (imagen*máscara) 16bit" y "P2 (imagen*máscara) 16bit". Este valor se compara con un valor umbral de realce correspondiente con una resolución de 16 bits (correspondiente al primer valor umbral según la descripción anterior, solo que con una resolución más alta). Si el valor es mayor que cero y menor que el valor umbral de realce (que puede ser, por ejemplo, 2816 en una resolución de 16 bits), el valor se refuerza. Por lo tanto, se convierte o mapea en un valor de 8 bits que es mayor que el valor de 8 bits que se obtiene cuando la reducción de brillo de la máscara P1, P2 correspondiente se calcula en 8 bits. Si el valor es mayor que el valor umbral de realce, el valor no se refuerza y se convierte o mapea al valor en 8 bits correspondiente sin aumento adicional.
Las mismas proporciones de área de la superficie de proyección 10 que están iluminadas por más de un proyector pueden denominarse área de solapamiento. El área en la que un proyector se atenúa del 100 % al 0 % a través de la máscara de fundido se puede denominar área de fundido. Ambas áreas suelen ser idénticas (pero esto no tiene por qué ser así si la imagen proyectada está muy distorsionada debido a una proyección muy oblicua). Por ejemplo, se supone que 100-150 píxeles a lo largo del borde de fundido BL son el área de fundido. Sin embargo, a menudo se selecciona un compromiso entre un brillo global más alcanzable del sistema (área de fundido pequeña) y un área de fundido lo más "lisa" posible (muchos píxeles). Por lo tanto, el área de fundido a lo largo del borde de fundido BL puede ser de 10 a 200 píxeles, de 20 a 180 píxeles o de 30 a 150 píxeles.
A continuación se describe el realce de acuerdo con la invención con la resolución más alta para una visualización lo más fiel posible al color, incluso para brillos bajos. Si a este respecto se describe un realce, este se puede realizar de la manera ya descrita con la resolución más alta si se debe realizar una modificación de brillo para implementar sombreado y/o fundido, por ejemplo. Sin embargo, tal sombreado y/o fundido o cualquier otra modificación de brillo adicional no se describirá de nuevo en detalle a continuación, ya que se producen las mismas desventajas que ya se han descrito y se logran las mismas ventajas que ya se han descrito.
En la forma de realización mostrada en la figura 27, el proyector 1 de acuerdo con la invención para proyectar imágenes durante en cada caso una duración de cuadro predeterminada comprende una fuente luminosa 2, una óptica de iluminación 17, un modulador de iluminación 3, una óptica de reproducción 4, un modulador de imagen 5, una óptica de proyección 6 y una unidad de control 7.
Los dos moduladores 3, 5 están configurados en cada caso como matriz de espejos basculantes (en lo sucesivo también denominada DMD), que presentan varios espejos basculantes dispuestos en filas y columnas, pudiendo ponerse los espejos basculantes en una primera y una segunda posición de basculación independientemente unos de otros.
En el ejemplo de realización descrito, el modulador de iluminación 3 presenta varios espejos basculantes K1 (en lo sucesivo también llamados píxeles de iluminación) y el modulador de imagen 5 presenta varios espejos basculantes K2 (en lo sucesivo también llamados píxeles de imagen). En la figura 28 se muestran en cada caso esquemáticamente 6 x 7 espejos basculantes K1, K2. Los espejos basculantes K1 y K2 presentan en cada caso las mismas dimensiones, asumiendo que el pequeño número de espejos basculantes K1 y K2 es solo para simplificar la ilustración. Por supuesto, los moduladores 3, 5 pueden contener muchos más espejos basculantes K1, K2 de los que se muestran.
La óptica de reproducción 4 está configurada como óptica de reproducción 1:1 con una lente 8 y un espejo 9 y reproduce cada espejo basculante K1 del modulador de iluminación 3 exactamente sobre un espejo basculante K2 del modulador de imagen 5, como indican las flechas P1. Por lo tanto, a cada píxel de iluminación K1 del modulador de iluminación 3 está asociado exactamente un píxel de imagen K2 del modulador de imagen 5 sobre la base de la reproducción por medio de la óptica de reproducción 4. También se puede decir que a cada píxel de imagen K2 está asociado exactamente un píxel de iluminación K1.
Los dos moduladores 3 y 5 son controlados por la unidad de control 7 basándose en datos de imagen BD suministrados para cada una de las imágenes que se van a proyectar sucesivamente de tal modo que el modulador de iluminación 3, al que se aplica la luz (por ejemplo, luz blanca) de la fuente luminosa 2, es una fuente luminosa modulada en superficie para el modulador de imagen 5, con la que se genera o modula la imagen que se va a proyectar, que luego se proyecta sobre una superficie de proyección 10 por medio de la óptica de proyección 6. Para proporcionar la fuente luminosa modulada en superficie, el proyector 1 está configurado de tal modo que la luz reflejada por los espejos basculantes K1 del modulador de iluminación 3, que se encuentran en la primera posición de basculación, se reproduce sobre el espejo basculante K2 asociado del modulador de imagen 5. La luz reflejada por los espejos basculantes K1 del modulador de iluminación 3, que están en la segunda posición de basculación, es captada por una trampa de rayos (no mostrada) y, por lo tanto, no se reproduce sobre el modulador de imagen 5. La generación o modulación de imágenes tiene lugar por medio de la posición de basculación de los píxeles de imagen (= espejo basculante K2 del modulador de imagen 5), ya que solo la luz reflejada por los píxeles de imagen K2 que están en la primera posición de basculación se proyecta sobre la superficie de proyección 10 a través de la óptica de proyección 6. La luz reflejada por los píxeles de imagen K2 que se encuentran en la segunda posición de basculación no se proyecta sobre la superficie de proyección 10, sino que es capturada, por ejemplo, en una trampa de rayos (no mostrada). La imagen que se va a proyectar, que se proyecta por medio de la óptica de proyección 6, es así modulada o generada mediante la posición de basculación de los píxeles de imagen k2. La primera posición de basculación también puede denominarse estado encendido o estado On y la segunda posición de basculación también puede denominarse estado apagado o estado Off.
Una rueda de colores 15 está dispuesta en la trayectoria de rayos entre la fuente luminosa 2 y el primer modulador 3 para la generación de imágenes a color. Los colores se generan secuencialmente en el tiempo a través de la rueda de colores 15, que se muestra esquemáticamente con su eje de rotación 16. La figura 29 muestra una vista en planta de la rueda de colores 15, que presenta seis segmentos de color de igual tamaño (que se extienden, por tanto, por un intervalo angular de 60°). Los segmentos de color se designan con las letras mayúsculas R, G y B. Esto sirve para aclarar que el segmento de color correspondiente solo deja pasar el color rojo (para R), el color verde (para G) y el color azul (para B), por lo que de la luz blanca de la fuente luminosa 2 incide secuencialmente en el tiempo luz roja, verde o azul sobre el modulador de iluminación 3. Así, por medio de los dos moduladores 3, 5 se pueden proyectar campos rojos, verdes y azules sucesivamente en el tiempo. Estos se generan tan rápidamente uno tras otro que un espectador solo puede percibir la superposición y, por lo tanto, una imagen en color. Esto se puede lograr, por ejemplo, con una tasa de imágenes o tasa de fotogramas de f = 60 Hz al girar la rueda de colores 15 a una frecuencia de 120 Hz. Como resultado, hay cuatro pasadas de rojo, cuatro pasadas de verde y cuatro pasadas de azul dentro de un fotograma (cuadro). Para cada transición de color se restan 15°, los denominados radios. Durante este período de tiempo, ambos moduladores 3, 5 se oscurecen para evitar una proyección de color indefinida, ya que un límite de segmento de color de la rueda de color 15 está justo cruzando la luz de iluminación. Esto deja cuatro segmentos de tiempo con un tamaño de segmento de rueda de colores de 45° para una modulación de color por cada color (rojo, verde y azul).
Los datos de imagen BD ya están presentes en forma digital con la resolución de píxeles apropiada para el modulador de imagen 5 y se aplican simultáneamente a un primer y un segundo generador de patrones 11 y 12 en la unidad de control 7, tal como se muestra esquemáticamente en la figura 30. El primer generador 11 de patrones utiliza los datos de imagen BD suministrados para generar datos de patrón M, que se aplican a una primera electrónica de control 13. Basándose en los datos de patrón M, la primera electrónica de control 13 genera datos de control de iluminación MS modulados por ancho de pulso y los aplica al modulador de iluminación 3.
El segundo generador de patrones 12 utiliza los datos de imagen BD suministrados para generar datos de cuadro B, que se aplican a la segunda electrónica de control 14 para el modulador de imagen 5. La segunda electrónica de control 14 genera datos de control de imagen BS modulados por ancho de pulso y los aplica al modulador de imagen 5.
De acuerdo con los datos de control de iluminación y de imagen MS, BS, los píxeles de iluminación y de imagen K1, K2 se llevan a las posiciones de basculación primera y segunda durante la duración de cuadro T para generar la imagen de tal modo que se genere y proyecte la imagen deseada.
Conectar los dos moduladores 3, 5 en serie y generar los datos de control de iluminación y de imagen MS, BS, como se describe a continuación, mejora durante el funcionamiento del proyector 1 la visualización de colores más correcta posible para valores de brillo bajos.
Proyector 101 con modulación simple según la figura 31
Para una mejor comprensión del proyector 1 de acuerdo con la invención, se describe a continuación (figura 31) un proyector 101 de modulación simple, que presenta solamente un modulador 105 utilizado como modulador de imagen. Este proyector 101 con modulación simple (en lo sucesivo también denominado 1 x DMD EdT) presenta una fuente luminosa 102, una óptica de iluminación 117 y una óptica de proyección 106, siendo el modulador 105, que puede estar configurado como matriz de espejos basculantes, iluminado con la luz de la fuente luminosa 102 que ha pasado por una rueda de colores 115.
La rueda de colores 115 puede estar configurada como la rueda de colores 15, de modo que el modulador 105 se ilumine secuencialmente con luz roja, verde y azul. El modulador 105 modula la luz roja, verde y azul sucesivamente en el tiempo por medio de los espejos basculantes del modulador 105, que pueden controlarse independientemente unos de otros, con el fin de generar tramas de color que se proyectan sobre una superficie de proyección 110 por medio de la óptica de proyección 106 y solo pueden ser percibidas por un observador globalmente como una imagen en color. La modulación es controlada por una unidad de control 107 basándose en datos de imagen BD suministrados, de tal modo que se logra el brillo y el color deseados para cada píxel. Por lo tanto, la luz pasa desde la fuente luminosa 102 a la superficie de proyección 110 a través del modulador 105 solo una vez.
El espectro 5(1) después de una modulación simple se puede describir de la siguiente manera:
Figure imgf000032_0001
yi) - U, (i!, t,C ,A ¡ <J,) ■
(1)
Con
c Color; por ejemplo, rojo, verde y azul (r,g,b)
g1 El valor de gris que se muestra en el generador de imágenes o modulador 105 puede ser una terna para r, g, b
D1 (n,t,c,A,g-i) Transmisión o reflexión del generador de imágenes 105
I (O,t,A) Intensidad de la fuente luminosa 102
t Variable de tiempo
Tb ( 09 Transmisión de la óptica de iluminación 117
Te (0,c,A) Transmisión de todos los divisores y combinadores de color (en este caso, la rueda de colores 115)
Tp (D,A) Transmisión de la óptica de proyección 116
A Longitud de onda; por ejemplo, de 400 nm a 700 nm
O Ángulo sólido
Normalmente, la dependencia angular de los elementos ópticos individuales se puede eliminar utilizando una media del ángulo sólido O en los cálculos. Además, las transmisiones de las ópticas de reproducción (iluminación, proyección) se pueden combinar en una única función: To(A) (ya promediado entre los ángulos sólidos). Esto da como resultado:
Figure imgf000032_0002
Para convertir el espectro mostrado de un píxel en color y brillo se utilizan las funciones de valor espectral estándar x(A), y(4) y z(A), tal y como se describen, por ejemplo, en DIN EN ISO 11664-1
Estas se multiplican en cada caso por los espectros S(A,g-i) y se integran entre las longitudes de onda A, con el fin de determinar los valores de color X, Y y Z:
* ( 5 i ) = í x dÁ S1 (A, 00 ■ x(A) (3) Y (g i) = j x dA S ^A .gJ -y(A) (4) Z(g¡) = Jx dAS1 (A, g±) ■ z(A) (5) Los valores de color a menudo se combinan en un vector:
Figure imgf000033_0001
Las coordenadas de cromaticidad (x,y)(gi) de un píxel (en función del valor de gris gi) se obtienen entonces como:
x ( a A _ X<~31)
X(3i)+y(Si)+Z(Si) (7)
yyd l) *(si)+y(si)+z(si) (8)
El brillo del píxel se describe mediante Y(g1). El brillo y las coordenadas de cromaticidad a menudo se describen como vectores:
Figure imgf000033_0002
Los espectros de los componentes individuales del proyector 101 según la figura 31 se muestran en las figuras 32 a 35. Se supuso que el DMD 105 presenta un contraste en el blanco de 1500:1.
La figura 32 muestra el espectro de emisión de la fuente luminosa 102 normalizado a 1, estando trazada la longitud de onda en nm a lo largo del eje x y la emisión normalizada a 1 a lo largo del eje y. En las figuras 33 y 34 se muestran los espectros de transmisión del segmento de rueda de color rojo (línea continua F1), el segmento de rueda de color verde (línea discontinua F2) y el segmento de rueda de color azul (línea de puntos F3) de la rueda de colores 15 y 115, estando trazada en la figura 33 la transmisión linealmente a lo largo del eje y, y estando trazada en la figura 34 la transmisión logarítmicamente a lo largo del eje y. La longitud de onda en nm está trazada a lo largo del eje x.
En la figura 35, en una representación logarítmica, el espectro de transmisión de la óptica de proyección 106 se muestra como una línea continua F4 y el espectro de reflexión del modulador 105 en el estado On como una línea discontinua F5 y en el estado Off como una línea de puntos F5' a lo largo del eje y en función de la longitud de onda en nm trazada a lo largo del eje x.
Para tal sistema, el espectro se puede determinar en función de los valores de grises gr, gg y gb de la siguiente manera:
A este respecto, el espectro para D1 puede corresponder al estado ON o al estado OFF, dependiendo de los valores de grises seleccionados para los colores individuales.
Con la ayuda de las fórmulas que se muestran arriba, se puede determinar el espectro para los colores individuales y, a partir de ello, las coordenadas de cromaticidad. El espacio cromático resultante del proyector 101 con modulación simple se muestra en la figura 36 en una tabla de colores estándar (para un espectador que mira a un campo de visión de 2°) del sistema de referencia colorimétrico CIE, abarcando el espacio cromático del proyector 101 todas las coordenadas de cromaticidad en un triángulo con los vértices rojo, verde y azul. Además, en la figura 36 también está trazada la curva de la radiación de un cuerpo negro (designado como Planck). Suponiendo que las proporciones de los segmentos rojo, verde y azul son del 41 %, el 29 % y el 30 %, se obtiene como resultado el punto blanco W dibujado. Adicionalmente, están trazadas las coordenadas de cromaticidad SW, que se obtienen cuando el modulador 105 se establece en negro (estado OFF) durante todo el tiempo de un fotograma.
Con la fórmula indicada se puede calcular qué coordenadas de cromaticidad y brillos resultan cuando se atenúa la terna de blanco (255/255/255). Idealmente, las coordenadas de cromaticidad no cambian con la atenuación. En el caso del blanco (255/255/255), las coordenadas de cromaticidad siempre tienen que ser el punto blanco. En la figura 37, el área para 0,29 < y < 0,34 y 0,27 < x < 0,32 se muestra ampliada a partir del espacio cromático de la figura 36, estando dibujadas las coordenadas de cromaticidad para las ternas de gris para g (20/20/20) hasta g (0/0/0) (es decir, los valores de blanco atenuados a cero) como un signo "+". Sin embargo, esto significa que incluso para una terna de gris (20/20/20) la desviación de color (Axy) en x e y es mayor que un umbral de percepción normalmente supuesto de 0,003 (a un gamma de 2,2; la fórmula para el gamma se indica más adelante en la descripción, por ejemplo, fórmula 15; Axy = %!x 2 + y z).
La figura 38 muestra los brillos determinados utilizando la fórmula anterior para el sistema de proyección a modo de ejemplo según el estado de la técnica como una curva y F6 (curva de gamma F6) para blanco, pudiendo los valores de grises asumir valores de 1 a 255 a lo largo del eje x, y estando trazado el brillo a lo largo del eje y maximizado a 1. La curva de gamma F6 está trazada en línea continua y la curva de gamma ideal F7, en línea de puntos.
Las coordenadas de cromaticidad g (20/20/20), g (10/10/10), g (5/5/5) mostradas para la atenuación en la figura 37, así como la evolución de la curva de gamma F6 en la figura 38 muestran que el proyector 101 con modulación simple no es adecuado, por ejemplo, para una disposición de múltiples proyectores, ya que no es posible una superposición "invisible" de dos áreas de borde de las imágenes proyectadas desde dos (o más) proyectores.
Proyector 201 con modulación doble según la figura 39
Cuando se utilizan dos moduladores 203, 205 conectados en serie, como es el caso del proyector 201 con modulación doble de la figura 39, el contraste aumenta.
El proyector 201 (también denominado a continuación como 2x DMD EdT) está construido básicamente de la misma manera que el proyector 1 en la figura 27. Por lo tanto, los elementos iguales o similares se indican con los mismos números de referencia que los números de referencia correspondientes en la figura 27, más 200. A continuación se describen únicamente las diferencias, que se refieren esencialmente a la unidad de control 207 y al accionamiento de los moduladores 203, 205.
El espectro S(A) después de una modulación doble utilizando el proyector 201 se puede describir de la siguiente manera:
SiX ü_: — J" jn cííl J fctnqrin 3 côtonee ffL t, /l.i ■ Tg (H, A) ■ TLfíl, cr /L 1
Figure imgf000034_0001
Con
c Color; por ejemplo, rojo, verde y azul (r,g,b)
g1 El valor de gris que se muestra en el primer generador de imágenes 203 puede ser una terna para r, g, b
D1 (Q,f,cAg-i) Transmisión o reflexión del primer generador de imágenes 203
i ( a w ) Intensidad de la fuente luminosa 202
t Variable de tiempo
Tb (O,A) Transmisión de la óptica de iluminación 217
Tc (O,c,A) Transmisión de todos los divisores y combinadores de color, así como la rueda de colores 215 Tp (O, A) Transmisión de la óptica de proyección 206
A Longitud de onda; por ejemplo, de 400 nm a 700 nm
O Ángulo sólido
g2 El valor de gris que se muestra en el segundo generador de imágenes 205 puede ser una terna para r, g, b
D2 (w,t,c,A,g2) Transmisión o reflexión del segundo generador de imágenes 205
Tz (O,A) Transmisión de la reproducción intermedia 204 entre el primer y el segundo modulador 203, 205
También en este caso, la dependencia angular de los elementos ópticos individuales se puede eliminar normalmente utilizando una media del ángulo sólido O en los cálculos. Además, las transmisiones de las ópticas de reproducción (iluminación, proyección, reproducción intermedia) se pueden combinar en una única función: To (A) (ya promediado entre los ángulos sólidos). Esto da como resultado:
Análogamente a las explicaciones anteriores sobre modulación simple (fórmulas (3) a (9)), para el espectro de un píxel mostrado determinado anteriormente se pueden determinar los valores de color X(g-i,g2) y las coordenadas de cromaticidad (x, y){g-¡,92) mediante las funciones de valor espectral estándar % (A), y (A) y z (A).
Los espectros de los componentes individuales ya se han representado en las ilustraciones de las figuras 32 a 35. Se supuso a este respecto que los dos moduladores 203, 205 presentan un contraste de blanco de 1500:1.
Análogamente a la ecuación (2), el espectro generalmente se puede calcular, en función de los valores de grises g-ir, g-ig y g-ib del primer modulador 203 y los valores de grises g2r, g2g y g2b del segundo modulador 205, después de una modulación doble, como (la dependencia angular de (1) ya ha sido eliminada):
Figure imgf000035_0001
Para una modulación doble según el ejemplo descrito anteriormente con dos DMD, la expresión se puede simplificar a:
Figure imgf000035_0003
En el caso de los generadores de imágenes 203, 205 con modulación por ancho de pulso, el tiempo t que un píxel retransmite la luz (estado ON) con respecto al tiempo total de un fotograma t determina qué porcentaje de la luz (para un color) llega a la pantalla 210. En las fórmulas anteriores, "blanco" designa el estado ON y "negro" indica el estado OFF del píxel correspondiente. A través del valor de gamma y puede asociarse a este tiempo un nivel de gris g. Para una visualización en 8 bits, esto da como resultado:
/ tx i / r
0 = 255 -( ; ) (15)
Para los dos moduladores i e {1,2} y los colores C e {r,g,b} es válido que:
gUc = 255
Figure imgf000035_0002
A este respecto, se supone que el tiempo de fotograma Tc es el mismo para ambos DMD.
Con la ayuda de la fórmula (14) que se muestra arriba, se puede determinar el espectro para los colores individuales y, a partir de ello, las coordenadas de cromaticidad. El espacio cromático resultante se muestra en la figura 40 de la misma forma que en la figura 36. Suponiendo que las proporciones de los segmentos rojo, verde y azul son del 41 %, el 29 % y el 30 %, se obtiene como resultado el punto blanco W dibujado. Adicionalmente, están trazadas las coordenadas de cromaticidad SW, que se obtienen cuando los DMD (o el o los píxeles correspondientes) se establecen en negro (estado OFF) durante todo el tiempo de un fotograma. Para simplificar la descripción, a continuación solo se hace referencia a los moduladores. Por supuesto, esto también se refiere siempre a los píxeles individuales o espejos basculantes de los moduladores.
Con una modulación doble, por cada color c ambos moduladores 203, 205 pueden estar conmutados a negro durante un tiempo t00,c; durante un tiempo fotc el primer modulador 203 puede estar conmutado a negro y el segundo modulador 205 a blanco; durante un tiempo t-i0,c a la inversa, el primer modulador 203 puede estar conmutado a blanco y el segundo modulador 205 a negro; finalmente, durante un tiempo tn,c ambos moduladores 203, 205 pueden estar conmutados a blanco. A este respecto, se aplica lo siguiente:
t00,c t01,c Uq,c tn,c = Tc con c e {r,g,b} (17)
En este ejemplo, el primer modulador 203 sirve para iluminar el segundo modulador 205. Esto significa que el (primer) modulador de iluminación 203 siempre proporciona luz cuando el (segundo) modulador de reproducción 205 necesita luz. De ello resulta que tü1,c = 0 para todos los colores. Además, el modulador de iluminación 203 debe retransmitir luz lo menos a menudo posible cuando el modulador de reproducción 205 está en negro (t-i0,c << Tc). Por ejemplo, el modulador de iluminación 203 puede estar en blanco durante un tiempo fijo (constante) mayor que el modulador de reproducción 205; alternativamente, el modulador de iluminación 203 se puede conmutar entre blanco y negro en tiempos fijos (de modo que se abarca nuevamente la iluminación requerida del modulador de reproducción 205). En este ejemplo es
fio,c = mín{0,012 ■ Tc; Tc - tn,c} (18)
En el caso de un DMD con reinicio por fases para los moduladores 203, 205 esto contribuye al cálculo y a una reproducción intermedia, en concreto se asegura una asociación de píxel a píxel, aunque las zonas de reinicio de los dos DMD 203, 205 no sean idénticas.
También hay una relación funcional entre el tiempo 10c que el modulador de iluminación 203 está blanco cuando el modulador de reproducción 205 está negro; por lo tanto, se cumple que: tv0,c = t10,c(tn,c). La expresión anterior se simplifica, por tanto, a:
t00,c t10,c(tn,c) 111,c = Tc con ce {r,g,b} (19)
A través de la fórmula (15) se pueden calcular los tiempos tu,c (los píxeles correspondientes de ambos DMD 203, 205 están en ON) que son necesarios para un valor de gris (r,g,b) que ha de mostrarse. Los tiempos en que únicamente el primer DMD 203 está en ON se obtienen a partir de (17). El tiempo restante para un color (Tc) se calcula según (18).
La ecuación (14) puede así transformarse en:
Figure imgf000036_0001
tni.-fAi rJJ ■ Dj.0,' nccro"J - D2(y .' nccro'j l £« .ritual ■ DiU,' blanco- DaíA/nogr*")
- 7 : : ' 20,
A este respecto, Tc(c,A) describe la transmisión a través de los diferentes filtros c de la rueda de colores y los estados "negro" y "blanco" corresponden a los estados en negro y blanco de los dos DMD.
Con la fórmula (19) indicada se puede calcular qué coordenadas de cromaticidad y brillos resultan cuando se atenúa la terna de blanco (255/255/255). En la figura 41, el área para 0,333 < y < 0,3 y 0,29 < x < 0,314 se muestra ampliada a partir del espacio cromático de la figura 40, estando dibujadas las coordenadas de cromaticidad para las ternas de gris de (5/5/5) a (1/1/1). A partir de esta representación se puede ver que las desviaciones de color (es decir, los cambios en las coordenadas de cromaticidad) son significativamente menores que con una modulación simple (compárese con la figura 37). Solo con una terna de gris de (5/5/5), las desviaciones de color en x e y en el modulador 201 con modulación doble son mayores que un umbral de percepción normalmente supuesto de 0,003 (con un gamma de 2,2). Para el modulador 201 con modulación doble, la figura 42 muestra al igual que en la figura 38 que la curva de gamma ideal F7 se cumple mucho mejor con el modulador 201 con modulación doble (curva F6) que con una modulación simple. Sin embargo, las desviaciones para los niveles de grises oscuros siguen siendo significativas, como se puede observar en la figura 43, en la que, al igual que en la figura 42, se muestran las curvas de gamma F6, F7 para blanco para los valores de grises del 1 al 10.
Para ambos ejemplos según el estado de la técnica, las coordenadas de cromaticidad y los brillos resultantes se resumen en la siguiente tabla (en este caso, para separar los decimales, se utiliza un "." en lugar de una "," que se asumen como equivalentes en la presente descripción):
Figure imgf000036_0002
Esta tabla muestra una compilación de las coordenadas de cromaticidad y los brillos para los dos sistemas de ejemplo 101, 201 según el estado de la técnica en función de los valores de entrada RGB especificados.
Para mostrar con el color correcto el contenido de imagen oscuro, por ejemplo, en disposiciones multiproyector, es necesario que las coordenadas de cromaticidad se mantengan más allá de la atenuación y que el brillo esté lo más cerca posible de la curva de gamma ideal.
La dificultad descrita de mostrar brillos correctos para brillos bajos se puede superar con el denominado "realce", en el que uno de los dos moduladores 3, 5 está conmutado a negro y el segundo modulador ventajosamente solo modula una inevitable luz residual del modulador conmutado a negro de tal modo que se puedan generar valores de brillo bajos con mayor precisión. Esta luz residual también tiene una característica espectral que depende del proyector 1 respectivo. Por lo tanto, la luz residual se modulará de acuerdo con la invención de tal modo que también se reproduzcan los colores correctos al mismo tiempo que el brillo correcto.
Se puede asociar un denominado "punto negro" SW al proyector 1. El punto negro describe las coordenadas de cromaticidad de una imagen negra. Normalmente, las coordenadas de cromaticidad del punto blanco W y del punto negro SW no son idénticas en un proyector real. Mientras que el punto blanco W (generalmente) se obtiene a partir de los colores primarios (de la suma de los valores de color correspondientes), el punto negro SW se obtiene a partir de un contraste finito de los generadores de imágenes 3, 5. Este contraste suele depender de la longitud de onda. En el caso de los generadores de imágenes 3, 5 basados en cristales líquidos, el contraste suele ser menor en el azul que en el rojo, de modo que el punto negro SW suele ser "más azul" que el punto blanco. Para las matrices de espejos basculantes 3, 5, como las que se usan en el proyector 1 según la figura 27, el contraste se ve influenciado por el área debajo de los espejos basculantes y por los bordes de los espejos. También en este caso suele llegar más luz azul que roja a la superficie de proyección 10.
Debido a estas propiedades, las coordenadas de cromaticidad de cada color proyectado se desplazan en dirección al punto negro Sw de forma no deseada cuando se atenúa. Incluso los colores "puros", como el rojo, el verde o el azul, tienen, por ejemplo, con un nivel de gris de 1, unas coordenadas de cromaticidad que ya no se corresponden con el color primario, sino que se sitúan ya cerca del punto negro.
Si uno de los moduladores 3, 5 (por ejemplo, el primer modulador 3) está conmutado a negro, el espectro resultante de (13) es
Figure imgf000037_0001
Análogamente a las ecuaciones (3) a (6), los valores de color resultantes también se pueden determinar en este caso:
Figure imgf000037_0002
IA132r>S2g¡ Slb)} (22)
Ahora se buscan los valores V2r, g2g y g2b que se aproximan lo más posible a un valor de color objetivo Xobjetivo. Por lo tanto, g2r.g2g.g2b e [0, 1, ,255] se determina tal que modo que ||Xof>yeí/vo - Xdobie+reaice(g2r,g2g,g2b)\\ se vuelve mínimo. Por lo tanto, la unidad de control 7 establece, para una terna Rg B especificada (o datos de imagen BD) de un elemento de imagen (oscuro) (que, por ejemplo, tiene un valor de brillo que es menor que un primer valor umbral) de una imagen que se va a mostrar, la señal (datos de control de iluminación BS) para el primer generador de imagen 3 en negro y determina la terna de colores g2r, g2g y g2b y, a partir de ello, los datos de control de imagen BD para el segundo modulador 5, de tal modo que la distancia de color con respecto a la terna RGB especificada (o con respecto a los datos de imagen BD) es mínima.
A este respecto, || || es una norma que describe la distancia entre dos valores de color. Esta norma se puede definir, por ejemplo, como el—í valor absoluto del vec —ttor de color. Alternativamente, en primer lugar, según la fórmula (9) se calculan los ve—íctores Ldobie+reate(g2r,g2g,g2b) y Lobjetivo y luego nuevamente se calcula la norma del vector de diferencia. Esta norma |||L||| puede evaluar, a este respecto, las componentes individuales del vector de manera diferente:
Figure imgf000038_0001
Por ejemplo, para ponderar el brillo (Li) de un color mostrado de manera diferente a las coordenadas de cromaticidad (L2 y L3), se puede seleccionar a í 1 y @ = y = 1. Además, para L2 y L3 se pueden usar, a diferencia de (9), en lugar de las coordenadas de cromaticidad xy, también las coordenadas de cromaticidad u'v' según DIN EN ISO 11664-5.
Para la modulación de imagen con los dos moduladores 3, 5 con modulación por ancho de pulso (PWM), la ecuación (14) es t10,c = tuc = 0 y, para la ecuación (17), se obtiene:
t00,c t01,c = Tc con ce{r,g,b} (24)
La fórmula (14) se simplifica entonces a:
Figure imgf000038_0002
Ahora se buscan los tiempos foi.r, fo-i.g, fot* que permiten mostrar un valor buscado para Xobjetivo. Usando las ecuaciones (3) a (6), la ecuación anterior se puede transformar en el siguiente requisito:
Hallar tote e [0:7b] con c e {r,g,b}, de modo que \\Xobjet¡m- AT2xdmd(íoi,í-,íoi,g,íoi,í>)|| se vuelva mínimo con
X, >(foi.r>toi.g’ toi.b) ~ Tr Tg+Tb ' Y i c e ( r , g c 0^1 ,c) ' ^00,c ^01 ,c ' *^01 ,c} (26)
A este respecto son
rr t r f lT hr tu /C9 ■
Tc(c,X) -Di [A. 'neg-o") D ^ V n eg n o 'j ■
T0 (A) ■ y ( 0
v W (27)
rrt r f lTt r tu /C9 ■
Tc(c ,l)
Di [A 'neg-o")' D^(A,"blancc,:) ■
T0 U) - y (0
VW (28)
En el caso de estos vectores Xoo.c y JTo-i.c se trata de magnitudes que se pueden determinar experimentalmente para el proyector 1, por ejemplo.
Usando los espectros para lámpara, DMD, óptica y filtro de color, tal y como se usaron para el proyector 201 con modulación doble del estado de la técnica, pueden calcularse los tiempos fov, t01,g, t01,b durante los cuales pueden proyectarse colores objetivo dados. Los tiempos se pueden convertir en valores de grises (= duración de tiempo ON del píxel correspondiente del segundo modulador 5) de los respectivos colores a través de la ecuación (16). Por regla general, a este respecto no se obtienen como resultado números naturales entre 0 y 255. En este caso, como g2r,g2g,g2b para el segundo modulador han de seleccionarse los números naturales más próximos (o el valor de gris más próximo que pueda mostrarse, en caso de que el modulador tenga una profundidad de bits superior a 8 bits). Alternativamente, el valor de gris requerido se puede mostrar a través de un tramado espacial y/o temporal.
Para el ejemplo, los valores de grises calculados en los dos moduladores se indican en la siguiente tabla en función de los valores de entrada RGB: A este respecto, se supone de nuevo una visualización en 8 bits, siendo R1, G1, B1 los tiempos ON del primer modulador 3 para el color respectivo y siendo R2, G2, B2 los tiempos ON del segundo modulador 5 para el color respectivo.
Figure imgf000039_0003
Se observa que, en comparación con las soluciones según el estado de la técnica, las coordenadas de cromaticidad varían o se desvían menos del valor ideal (en el ejemplo, las coordenadas del último color no realzado (9/9/9) se utilizaron como color objetivo). Esto se muestra en la figura 44 de la misma manera que en las figuras 37 y 41 para las ternas de grises (10/10/10) a (1/1/1). Esto significa que las ternas de grises (9/9/9) a (1/1/1) se sitúan en las mismas coordenadas de cromaticidad y que la terna de gris (10/10/10) se sitúa muy cerca de estas coordenadas de cromaticidad, por lo que las desviaciones de color se sitúan por debajo de un umbral de percepción de 0,003. Además, los brillos según la curva de gamma ideal F7 también resultan significativamente mejores, como se muestra en la figura 45 de la misma manera que en las figuras 37, 42 y 43. Por ejemplo, la curva de gamma F6 para blanco, trazada con una línea continua, para los valores de grises de 1 a 10 se sitúa en la curva de gamma ideal F7, que está trazada como una línea de puntos. En esta tabla también se puede ver el "realce" efectuado para ello. Por ejemplo, para una entrada RGB de (7/7/7), el píxel correspondiente del primer modulador 3 se conmuta a negro o a OFF con (0/0/0) y el píxel correspondiente del segundo modulador 5, en cambio, se aumenta considerablemente o se refuerza hasta (83,1/70,5/33,9) (o se redondea a números enteros (83/71/34), lo que es significativamente mayor que el valor de entrada RGB (7/7/7). El segundo modulador 5 modula así la inevitable luz residual del primer modulador 3 para estos píxeles.
Si en este caso se lleva a cabo una modificación de brillo debido al fundido de la misma manera que se ha descrito en relación con la figura 21, esto daría como resultado, para una resolución en 8 bits para, por ejemplo, el valor de brillo de 7 para el píxel n.° 10 del proyector P1 según la figura 22, una reducción del 10 % y, por tanto, a 6,67, que nuevamente se representaría como 7 en 8 bits. Por lo tanto, esta modificación de brillo no podría mostrarse. Sin embargo, de acuerdo con la invención, puede mostrarse gracias al realce con resolución aumentada, como se describió en relación con las figuras 21-26. Por este motivo, en los ejemplos de realización descritos en este caso también se utiliza el realce con resolución aumentada para mostrar el color correcto con valores de brillo bajos.
■í Para colores que no están "demasiado cerca" de los colores primarios, puede cumplirse \\Xobjeum -■Y2xDiwD(foir,foi,g,foi,f>)|| = 0. Este es el caso cuando la ecuación matricial conduce a soluciones para tote e [Ojc]. Esto queda claro cuando el requisito se reformula como:
Figure imgf000039_0001
Esta expresión se puede invertir y da las soluciones para los tiempos W,Í01,g,f01,b:
Figure imgf000039_0002
Con
Figure imgf000040_0003
Debido a la iluminación a color secuencial en el tiempo descrita de los dos moduladores 3, 5, el proyector 1 de acuerdo con la invención presenta un canal cromático rojo, un canal cromático verde y un canal cromático azul, presentando todos los canales cromáticos los dos moduladores 3, 5 y la óptica de reproducción 4. Solo difieren en la posición de la rueda de colores 15, que asegura que luz roja, verde o azul incida sobre los moduladores 3, 5. Debido a la dependencia descrita del contraste de los moduladores 3, 5 de la longitud de onda, cada uno de estos canales cromáticos tiene la propiedad no deseada de que las coordenadas de cromaticidad generadas se desplazan dependiendo del brillo ajustado. Esto es desventajoso precisamente cuando los valores de brillo que se han de generar son bajos y se compensa de acuerdo con la invención de la manera descrita.
En un segundo ejemplo de realización del proyector 1, como se muestra en la figura 46, la luz se dirige inicialmente a través de un primer modulador 3 ("iluminación"). A continuación, la luz se divide por medio de un cubo divisor de color 50 en una componente de color rojo, verde y azul. Las componentes de color se dirigen en cada caso a través de un modulador adicional 51, 52, 53 (el modulador de reproducción 51 modula la componente de color rojo, el modulador de reproducción 52 modula la componente de color verde y el modulador de reproducción 53 modula la componente de color azul). A continuación, la luz modulada se combina a través de los espejos 51, 52, 53 y se dirige a una superficie de proyección 10 a través de la óptica de proyección 6. Los moduladores 3, 51, 52, 53 son en este ejemplo cuatro DMD. Para simplificar la ilustración, la unidad de control 7 no está dibujada.
Con tal disposición "1^-3", la ecuación (21) se puede escribir como:
■Si-ts (3' SiiSzr- 3 z¡i i fl zfc) —
s fbtDgrama d tiU I ■
Figure imgf000040_0001
En este caso, sea Tc,c(A) la transmisión para el canal cromático C e (r,g,b), incluyendo el divisor de color 50 y el combinador de color 51-53. D2c(t,Á,g2c) describe las reflectividades de los tres DMD de reproducción 51-53.
Para mostrar contenido de imagen claro, el DMD de iluminación 3 debe estar en blanco al menos en los momentos en los que uno de los DMD de reproducción 51-53 está en blanco. En escenas más oscuras, esto significa en particular que los colores primarios, o el contenido de imagen muy colorido, están desaturados en términos de color. Como en el primer ejemplo de realización, se puede llevar a cabo un realce para mostrar contenido de imagen oscuro, estableciendo, por ejemplo, el DMD de iluminación 3 en negro y realizando el realce en los tres DMD de reproducción 51-53.
Si se escribe la ecuación (29) en una representación con tiempos de DMD, para la visualización de contenido de imagen oscuro por medio de realce se cumple (de manera análoga a (25) en el primer ejemplo de realización) que:
Figure imgf000040_0002
A este respecto, t = Tr = Tg = Tb.
-í
Ahora se buscan nuevamente los tiempos foi.r, foi.g, foi,f> que permiten mostrar un valor buscado para Xobjetivo. Usando las ecuaciones (3) a (6), la ecuación anterior se puede transformar en el siguiente requisito:
Hallar foi.c e [0:rc] con c e {r,g,b}, de modo que ||Xof>yeí/vo -Ari^ 3DMD(foi,r,foi,g,toi,f>)|| se vuelva mínimo con
X l ^ 3 D M D ( t o i , r > t o i , g > t o i , b ) = ~ ' Tice(r,g ,b ){ ( .T c ~ t o i .c ) ' ^ 00 ,c + to i . c ' ^ 01,c } ( 35 ) A este respecto son
Figure imgf000041_0001
-í ■+
En el caso de estos vectores^oo.c yXorc se trata de magnitudes que se pueden determinar experimentalmente para el proyector 1, por ejemplo.
Si se usan nuevamente los espectros para lámpara, DMD y óptica usados en el proyector 201 con modulación doble del estado de la técnica (los espectros de los canales cromáticos del cubo divisor de color 50 o cubo X 50 se muestran en las figuras 47 y 48; a partir de ello puede calcularse Tc,c(A)), se pueden calcular los tiempos tm,r,fü1,g,fü1,b para luego proyectar los colores objetivo dados con la mayor precisión posible. En las figuras 47 y 48, la reflexión del reflector rojo está dibujada como línea continua F8 y la reflexión del reflector azul como línea de puntos F9, con la longitud de onda en nm trazada a lo largo del eje x y la reflexión a lo largo del eje y. En la figura 47, la reflexión se representa linealmente y, en la figura 48, la reflexión se representa logarítmicamente.
Los tiempos se pueden volver a convertir en valores de grises de los respectivos colores mediante la ecuación (16). Por regla general, a este respecto no se obtienen como resultado números naturales entre 0 y 255. En este caso, como g2r.g2g.g2b para el segundo modulador 51, 52, 53 han de seleccionarse los números naturales más próximos (o el valor de gris más próximo que pueda mostrarse, en caso de que el modulador tenga una profundidad de bits superior a 8 bits). Alternativamente, el valor de gris requerido se puede mostrar a través de un tramado espacial y/o temporal.
Los valores de grises calculados de esta manera para los moduladores 3, 51, 52, 53 se indican en la figura 49 para blanco y en la figura 50 para rojo en función de los valores de entrada RGB. A este respecto, se compara una disposición "1—3" sin control de acuerdo con la invención, que se denomina 1-3 DMD EdT, con el proyector 1 de acuerdo con la invención según la figura 46, que se denomina 1-3 DMD realce.
La estabilización de las coordenadas de cromaticidad en el proyector 1 de acuerdo con la invención también se puede deducir de una comparación del área relevante del espacio cromático para la atenuación de blanco (255/255/255) a negro (0/0/0) para el proyector 1 en la figura 51 con la misma área del espacio cromático para un proyector con disposición "1 —^3":sin el control de acuerdo con la invención en la figura 52. La representación de las figuras 51 y 26 corresponde, por ejemplo, a la representación en la figura 41. Una comparación de la curva de gamma para blanco según la figura 53 para el proyector 1 de acuerdo con la invención con la correspondiente curva de gamma para blanco para un proyector "1-3" del estado de la técnica según la figura 54 para los niveles de grises 1 a 10 muestra claramente lo bien que se aproxima la curva de gamma ideal F7 con el proyector 1 de acuerdo con la invención. En las figuras 53 y 54, las curvas de gamma ideales F7 se muestran en cada caso en líneas discontinuas y las curvas de gamma realmente logradas F6 se muestran con líneas continuas (de la misma manera que en la figura 42, por ejemplo).
En este ejemplo de realización, las ventajas de la solución de acuerdo con la invención se manifiestan una vez más en particular. Esto queda claro cuando se observa la atenuación de colores que son notablemente diferentes del blanco. Para tonos rojos oscuros, por ejemplo, según el estado de la técnica, la luz verde y azul (correspondiente al contraste en este rango espectral) también se reenvía a través del primer modulador 3, lo que conduce a una desaturación de los colores. Debido al realce expuesto en el presente documento, el primer modulador 3 (común para todos los colores) permanece en negro, mientras que los segundos moduladores solo manipulan su luz residual, dividida en canales cromáticos. Las figuras 55 y 56 muestran, al igual que las figuras 51 y 52, la atenuación de rojo (255/0/0) a negro (0/0/0) para el proyector 1 "1-3" de acuerdo con la invención (figura 55) y un proyector "1 -3" del estado de la técnica correspondiente en la figura 56. La curva de gamma F6 para rojo para el proyector 1 "1-3" de acuerdo con la invención se muestra en la figura 57. La curva de gamma F6 correspondiente para un proyector "1-3" del estado de la técnica se muestra en la figura 58. Aquí nuevamente, las curvas de gamma reales F6 son líneas continuas y las curvas de gamma ideales F7 son líneas de puntos de la misma manera que se muestra en las figuras 53 y 54. Una comparación de las figuras 31 y 32 muestra claramente la mejora conseguida con el proyector 1 de acuerdo con la invención. Por lo demás, puede remitirse a las cifras de la figura 50.
El proyector 1 según la figura 46 también presenta un canal cromático rojo, verde y azul, siendo el primer modulador 3 parte componente de los tres canales cromáticos. El modulador de reproducción 51 forma parte del canal cromático rojo, el modulador de reproducción 52 forma parte del canal cromático verde y el modulador de reproducción 53 forma parte del canal cromático azul.
Alternativamente, la luz de la fuente luminosa 2 primero puede dividirse espectralmente, luego dirigirse a través de tres moduladores de reproducción 51, 52, 53, luego combinarse y pasarse a través de un modulador de "limpieza" 3 y, finalmente, proyectarse, como se muestra en la figura 59 (para simplificar la ilustración, la unidad de control 7 no se ha dibujado). En la descripción anterior del modulador 1 de la figura 46 y las fórmulas, solo han de intercambiarse "modulador de iluminación" y modulador de "limpieza".
En este ejemplo de realización, el modulador de "limpieza" 3 forma parte de los tres canales cromáticos. El modulador de reproducción 51 forma parte del canal cromático rojo, el modulador de reproducción 52 forma parte del canal cromático verde y el modulador de reproducción 53 forma parte del canal cromático azul.
En otro ejemplo de realización, se considera un proyector 1 (figura 60; para simplificar la ilustración, la unidad de control 7 no se ha dibujado), en el que la luz se divide primero en una componente de color roja, una verde y una azul. A continuación, la luz se emite a través de tres moduladores (específicos del color) 31, 32, 33 ("iluminación") y luego a través de tres moduladores (también específicos del color) 51, 52, 53 ("reproducción"). A continuación, la luz se combina de nuevo y se dirige a una superficie de proyección 10 a través de la óptica de proyección 6. Los moduladores 31-33, 51-53 son en este ejemplo seis DMD. En este ejemplo de realización, los moduladores son 31 y 51 forman parte del canal cromático rojo, los moduladores 32 y 52 forman parte del canal cromático verde y los moduladores 33 y 53 forman parte del canal cromático azul.
Con tal disposición "3^-3", la ecuación (21) se puede escribir como:
En este caso, sea Tc,c(Á) la transmisión para el canal cromático C e (r,g,b), incluido el divisor de color y el combinador de color. D1c(t,A,g1c) y D2c(t,A,g2c) describen las reflectividades de los tres DMD de iluminación y reproducción 31-33, 51-53.
Para mostrar contenido de imagen claro, los DMD de iluminación 31-33 se ponen en blanco al menos en los tiempos en los que el DMD de reproducción 51-53 asociado al color está en blanco (de manera análoga a un sistema de DMD 1^1).
Si se escribe la ecuación (29) en una representación con tiempos de DMD, para la visualización de contenido de imagen oscuro por medio de realce se cumple (de manera análoga a (25) en el primer ejemplo de realización) que:
Figure imgf000042_0001
H jrV ) W
(39) A este respecto, t = Tr = Tg = Tb.
-í
Ahora se buscan nuevamente los tiempos foi.r,foi.g,foi.í> que permiten mostrar un valor buscado para Xobjetivo. Usando las ecuaciones (3) a (6), la ecuación anterior se puede transformar en el siguiente requisito:
Hallar f0tc e [0:7b] con c e {r,g,b}, de modo que \\Xobjetivo -Í3-.3DMD(íoi.r,íoi.g,íoi.b)|| se vuelva mínimo con
Figure imgf000042_0002
A este respecto son
Figure imgf000042_0003
En el caso de estos vectores Xoo,c yXoi.c se trata de magnitudes que se pueden determinar experimentalmente para un proyector 1 de acuerdo con la figura 60, por ejemplo.
A continuación se describen ejemplos de realización en los que se utilizan generadores de imágenes o moduladores, que ajustan los brillos mediante atenuación. Se puede prescindir de una dependencia del tiempo en las fórmulas para tales generadores de imágenes que atenúan la luz durante un fotograma completo en función del valor de gris. Por lo general, se trata de sistemas con generadores de imágenes LCD o LCoS.
La transmisión (o reflectividad en un LCoS) se puede describir de forma simplificada como que hay una transmisión de fondo U, así como una transmisión modulada Tc(Á):
Figure imgf000043_0001
No hay dependencia del tiempo, ya que la transmisión permanece constante durante un fotograma (en aras de la simplicidad, asumimos que valores de grises g "interrumpidos" pueden mostrarse a través de tramado temporal; por lo tanto, se puede omitir una dependencia temporal explícita). y corresponde al valor de gamma, que se selecciona como 2,2 en el siguiente ejemplo y refleja la relación entre el nivel de gris de entrada y el brillo resultante.
Análogamente a la ecuación (13) para generadores de imágenes con modulación por ancho de pulso, una modulación doble para generadores de imágenes de atenuación se puede escribir como:
Una disposición posible es análoga al proyector 1 según la figura 46 y tiene un primer modulador 3, que ilumina otros tres moduladores (de colores) 51, 52, 53 (moduladores para los colores rojo, verde y azul). Los moduladores 3 y 51-53 de la figura 46 son moduladores LCD o LCoS en el ejemplo de realización que ahora se describe. Se obtiene como resultado:
■Sff,l_-íB(ASl##2rrflan.3zb) ~
fCO ■ Od iÚ J l) ■ .
£ Chores Í4) '
(45) El contenido de imagen oscuro también se puede realzar en este caso conmutando el primer modulador 3 (común) a negro. Usando (43) se obtiene como resultado:
Figure imgf000043_0002
Ahora se buscan las magnitudes g2r.g2g.g2b, que permiten mostrar un valor buscado para ¿objetivo. Usando las ecuaciones (3) a (6), la ecuación anterior se puede transformar en el siguiente requisito:
Hallar gzc e [0:255] con c e {r.g.b}, de modo que || "¿objetivo - XD.-\—>3(g2r,g2g,g2b)\\ se vuelve mínimo con
Xn Á 92 V 9 lg > 9 l b ) ~ U ce ír .g .b ) { ( l ( 255 ) ) ' ^OO.c + ( 255 ) ' ^ 01 ,c } (47)
A este respecto son
Figure imgf000043_0003
Figure imgf000044_0001
En el caso de estos vectores Jioo,c y Jiote se trata de magnitudes que se pueden determinar experimentalmente para el proyector 1, por ejemplo.
Se trata nuevamente de un sistema de ecuaciones lineal para las magnitudes ^ - ) ,
Figure imgf000044_0002
que se puede resolver para obtener los valores de grises buscados g2r,g2g,g2b.
Las explicaciones se aplican de manera análoga a una disposición en la que primero se divide la luz y se guía a través de tres generadores de imágenes 51, 52, 53, para luego combinarse y dirigirse a través de un modulador de "limpieza" 3 (como, por ejemplo, en la figura 60).
Otra disposición posible para moduladores LCD o LCoS es análoga al proyector 1 según la figura 60 y tiene tres primeros moduladores (de colores) 31, 32, 33, a los que están subordinados tres moduladores adicionales (de colores) 51, 52, 53. Se obtiene como resultado:
El contenido de imagen oscuro también se puede realzar en este caso conmutando los primeros moduladores 31-33 a negro. Usando (43) se obtiene como resultado:
■-*D,3->3 ( ^ ' Q l r * 92g> 92 b ) ~ E ' O ' U l c ( X ) mT0 ( X ) ■ J ) ce(r,g,b) E , c W ‘ ( ^ 2 c W ( 255 ) ’ E ^ c C 'O }
(51) Ahora se buscan nuevamente las magnitudes g2r.g2g.g2b, que permiten mostrar un valor buscado para Xobjetivo. Usando las ecuaciones (3) a (6), la ecuación anterior se puede transformar en el siguiente requisito:
Hallar gzc e [0:255] con c e {r.g.b}, de modo que || Xobjetivo - XD,3^ 3(g2r,g2g,g2b)\\ se vuelve mínimo con
X, D,3->3 ( j32 r> 92 g > 92 b ) T ¡ce(r,g,b) { ( l ( 255 ) ) ‘ ^ 00,c ( 255 ) ' ^ 01 ,c } (52)
A este respecto son
Figure imgf000044_0004
En el caso de estos vectores Jioo.c y Jiote se trata de magnitudes que se pueden determinar experimentalmente para un sistema de proyectores 1, por ejemplo.
Se trata nuevamente de un sistema de ecuaciones lineal para las magnitudes
Figure imgf000044_0003
que se puede resolver para obtener los valores de grises buscados g2r,g2g,g2b.
En la descripción, solo se ha hablado de la atenuación de blanco y rojo en los ejemplos. En general, una modulación doble también permite una menor desaturación de los colores primarios durante la atenuación. Cuanto más corta sea la iluminación para colores oscuros, mejor será el efecto. La ventaja se vuelve particularmente notable en el caso de una disposición 1->3DMD (véanse, por ejemplo, las figuras 49 y 24).
En el caso del proyector 201 con modulación doble del estado de la técnica según la figura 39, no se efectúa una modulación de la luz residual; en ese caso, ninguno de los generadores de imágenes está puesto en negro para contenido de imagen que no sea negro.
Si se lleva a cabo un realce de tal manera que solo se especifica un factor para los valores de grises realzados, por el cual estos valores de grises deben ser mayores, la corrección deseada de la variación de las coordenadas de cromaticidad conduciría a malos resultados. Las razones para esto son:
Incluso los colores primarios realzados tienen unas coordenadas de cromaticidad diferentes a la de los colores primarios originales. Por lo tanto, un factor solo puede tener en cuenta las diferencias de brillo y no el color.
El segundo modulador (el que efectúa el realce) también tiene un contraste finito. Por lo tanto, los valores realzados oscuros deben mostrarse más oscuros que los resultados del factor.
Las dos razones mencionadas se vuelven tanto más importantes cuanto más se desvía el punto negro del punto blanco y cuanto más bajo es el contraste del segundo modulador (de realce).
Como mínimo, se deben especificar factores que sean diferentes para cada color.
Para generar el brillo correctamente para valores oscuros pero no realzados (que suelen ser demasiado claros si se reenvían los valores de entrada RGB directamente al segundo generador de imágenes), también pueden atenuarse ya en este caso los valores emitidos al segundo generador de imágenes. Esto también se puede derivar del formalismo descrito según la ecuación (11).
La solución expuesta también es aplicable a los sistemas que presentan colores secundarios (o radios). Las soluciones para un control los valores realzados siguen siendo claras aunque se limiten a realzar los colores primarios (relación lineal entre tres valores de valencias cromáticas del color objetivo y tres valores de grises para los colores primarios).
En los ejemplos de realización con DMD como moduladores, no es necesario que todos los moduladores sean DMD. Dado que uno de los moduladores de la modulación doble está puesto a negro, también puede tratarse de un modulador basado en atenuación (como LCD o LCoS, por ejemplo). Solo las observaciones de los tiempos ON y OFF son específicas de DMD.
No es necesario realizar el realce solo cuando se puedan realzar las tres componentes de color (es decir, cuando sean más oscuras que el contraste del primer modulador). Más bien, el sistema de fórmulas también se puede usar cuando solo se puedan realzar uno o dos de los tres colores. En este caso, los tiempos tu,c y tv:,c del color c correspondiente son distintos de cero. Debido a la discretización en la visualización de colores, también existe en este caso una solución para las (más de tres búsquedas) que conduce a una mínima desviación de color y brillo (o una solución que es mejor que el estado de la técnica).
En principio, se pueden generar imágenes secuenciales en color también con LCD o LCoS. En este caso, la duración relativa de los colores se puede tener en cuenta en las fórmulas mediante un prefactor.
El sistema de fórmulas también se puede trasladar a sistemas en los que los colores se generan utilizando fuentes luminosas de colores (como láseres, LED, láser-fósforo,...). En este caso, los espectros mencionados anteriormente para la fuente luminosa y los filtros de color deben combinarse en un único espectro para la fuente luminosa de color.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Proyector para proyectar una imagen, con
un primer modulador (3) que presenta varios primeros píxeles (K1) a los que se puede aplicar la luz de una fuente luminosa (2),
un segundo modulador (5), que está dispuesto aguas abajo del primer modulador (3) y que presenta varios segundos píxeles (K2),
y una óptica de reproducción (4), que reproduce el primer modulador (3) sobre el segundo modulador (5), en donde los primeros y segundos píxeles (K1, K2) pueden estar conmutados en cada caso independientemente entre sí a un primer estado en el que la luz que incide sobre ellos se usa para generar imágenes y a un segundo estado en el que la luz que incide sobre ellos no se usa para generar imágenes, con el fin de modular la luz para crear la imagen píxel por píxel,
en donde el proyector (1) presenta además una óptica de proyección (6), que reproduce la luz procedente del segundo modulador (5) sobre una superficie de proyección (10) con el fin de proyectar la imagen, por lo que cada segundo píxel está asociado a un elemento de imagen de la imagen proyectada,
y una unidad de control (7) que controla los dos moduladores (3, 5) con ayuda de datos de imagen (BD) suministrados,
en donde la unidad de control controla los moduladores (3, 5) para el rango desde el brillo mínimo posible hasta el máximo posible de los datos de imagen (BD) con una primera resolución de NN niveles, siendo NN un número entero mayor que uno,
en donde a cada segundo píxel (K2) está asociado al menos un primer píxel (K1) de tal manera que la óptica de reproducción (4)
a) aplica al segundo píxel (K2) la luz del primer píxel (K1) asociado en cada caso cuando el primer píxel (K1) asociado está conmutado al primer estado, con el fin de iluminar activamente el segundo píxel (K2), y b) no aplica al segundo píxel (K2) la luz del primer píxel (K1) asociado en cada caso cuando el primer píxel (K1) asociado está conmutado al segundo estado, con el fin de no iluminar activamente el segundo píxel (K2), de modo que solo la inevitable luz residual incida sobre el segundo píxel (K2),
en donde la unidad de control (7) controla los moduladores (3, 5) de tal modo que, para al menos un segundo píxel asociado a un elemento de imagen que debe presentar un valor de brillo mayor que cero basándose en los datos de imagen (BD),
c) el al menos un segundo píxel se conmuta al segundo estado y el o los primeros píxeles (K1) asociados se conmuta o conmutan, para la modulación de brillo, al primer estado solo durante el o los períodos en los que el al menos un segundo píxel (K2) se conmuta al segundo estado, de modo que entonces del al menos un segundo píxel emana luz residual modulada, que contribuye a la generación de imágenes, controlando la unidad de control (7) el o los primeros píxeles (K1) asociados basándose un valor de brillo aumentado, o
d) el o los primeros píxeles (K1) asociados está o están conmutados al segundo estado al menos durante los períodos en los que el al menos un segundo píxel (K2) se conmuta al primer estado, de modo que no se produce iluminación activa y el al menos un segundo píxel (K2) modula la luz residual, controlando la unidad de control (7) el segundo píxel (K2) que modula la luz residual basándose en un valor de brillo aumentado, caracterizado por que
la unidad de control (7)
A) aplica una modificación de brillo especificada al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen (BD) para el elemento de imagen de tal modo que se calcula un valor de brillo modificado con una segunda resolución, que es mayor que la primera resolución, y
B) convierte el valor de brillo modificado en el valor de brillo aumentado de tal modo que presente la primera resolución y sea mayor que un valor de comparación imaginario con la primera resolución, el cual se obtiene cuando la modificación de brillo especificada se aplica al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen (BD), de modo que la unidad de control (7) controla uno de los moduladores (3, 5) en la etapa c) o d) con el valor de brillo aumentado con la primera resolución.
2. Proyector según la reivindicación 1, en el que la unidad de cálculo para calcular el valor de brillo modificado multiplica el valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen (BD) por un valor que determina la modificación de brillo.
3. Proyector según la reivindicación 1 o 2, en el que para cada elemento de imagen hay almacenada una modificación de brillo individual a la que la unidad de cálculo accede al calcular el valor de brillo modificado.
4. Proyector según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la modificación de brillo es una reducción de brillo.
5. Proyector según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la modificación de brillo se aplica para efectuar un ajuste del brillo en un área de solapamiento de campo de imagen con otro proyector y/o un ajuste en el brillo de otro proyector.
6. Proyector según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la modificación de brillo se aplica para compensar una variación del brillo de los segundos píxeles reproducidos condicionada por una variación del tamaño de los segundos píxeles reproducidos sobre la superficie de proyección.
7. Proyector según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el valor de brillo aumentado es al menos 10 veces el valor de brillo del valor de comparación cuando NN es igual a 256.
8. Proyector según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de control (7) controla los dos moduladores (3, 5) por medio de datos de control (MS, WS) modulados por ancho de pulso.
9. Proyector según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de control (7) aplica en la etapa A) una modificación de brillo especificada al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen (BD) para cada elemento de imagen de tal modo que se calcula un valor de brillo modificado con una segunda resolución, que es mayor que la primera resolución, y compara el valor de brillo modificado con un valor umbral de realce y,
si el valor de brillo modificado es menor que el valor umbral de realce, realiza la etapa B).
10. Proyector según la reivindicación 9, en el que, cuando el valor de brillo modificado es igual o mayor que el valor umbral de realce, la unidad de control (7) convierte el valor de brillo modificado en un valor de brillo con la primera resolución, sin realizar un aumento adicional.
11. Proyector según la reivindicación 9 o 10, en el que la unidad de control (7) determina el al menos un segundo píxel (K2) que modula la luz residual de acuerdo con la etapa c) mediante las siguientes etapas:
I) se selecciona al menos un segundo píxel (K2), que está asociado a un elemento de imagen cuyo valor de brillo especificado por los datos de imagen (Bd ) y por la modificación de brillo especificada es mayor que cero y menor o igual que el valor umbral de realce, y
II) un segundo píxel (K2) seleccionado se determina como un segundo píxel (K2) que modula la luz residual cuando todos los primeros píxeles (K1) asociados se controlan sobre la base de los datos de imagen (BD) y la modificación de brillo especificada en cada caso de acuerdo con un valor de brillo que es menor que un segundo valor umbral predeterminado,
en donde el segundo valor umbral se selecciona de tal modo que el o los períodos en los que los primeros píxeles (K1) deben estar conmutados al primer estado no se solapan con el o los períodos en los que el segundo píxel que modula la luz residual debe estar conmutado al primer estado con el fin de modular la luz residual.
12. Proyector según la reivindicación 11, en el que la unidad de control (7) solo realiza la etapa II) para un segundo píxel (K2) seleccionado en la etapa I) si al menos uno de k píxeles vecinos (K2) del segundo píxel (K2) seleccionado está asociado a un elemento de imagen cuyo valor de brillo especificado por los datos de imagen (BD) y por la modificación de brillo especificada es mayor que el valor umbral de realce, siendo k un número natural mayor o igual que 1.
13. Proyector según una de las reivindicaciones anteriores, con
varios canales cromáticos para generar tramas de color de la imagen que se va a proyectar, en donde un primer canal cromático presenta el primer modulador (3), el segundo modulador (5) y la óptica de reproducción (4) y en donde cada canal cromático adicional comprende
- el primer modulador o un primer modulador (3) adicional, que presenta varios primeros píxeles que se pueden controlar de forma independiente entre sí para modular la luz que se puede aplicar al primer modulador (3), - la óptica de reproducción (4) o una óptica de reproducción (4) adicional y
- el segundo modulador (5) o un segundo modulador (5) adicional, que presenta varios segundos píxeles que se pueden controlar de forma independiente entre sí y sobre los que se puede aplicar la luz modulada por el primer modulador (3) por medio de la óptica de reproducción (4), y la modula por medio de los segundos píxeles para generar una trama de color,
en donde la unidad de control (7) controla cada canal cromático de tal modo que se genera una de las tramas de color, y
la óptica de proyección (6) proyecta las tramas de color generadas sobre una superficie de proyección (10) de tal modo que las tramas de color pueden percibirse como una imagen multicolor proyectada,
en donde cada canal cromático está configurado para generar una trama de color de un color primario predeterminado,
en donde las coordenadas de cromaticidad del color primario predeterminado varían con el brillo que se va a generar y
en donde la unidad de control (7) controla cada canal cromático de tal modo que, para al menos un elemento de imagen en la imagen multicolor que, de acuerdo con los datos de imagen, debería tener unas coordenadas de cromaticidad objetivo predeterminadas y un brillo objetivo predeterminado, el desplazamiento de las coordenadas de cromaticidad predeterminadas causado por el canal cromático o los canales cromáticos se compensa al tiempo que se mantiene el brillo objetivo.
14. Proyector según la reivindicación 13, en el que la unidad de control (7) provoca una mayor compensación durante el control de los canales cromáticos a medida que disminuye el brillo objetivo.
15. Proyector según la reivindicación 13 o 14, en el que la unidad de control (7) presenta valores de corrección predeterminados y almacenados para los canales cromáticos para coordenadas de cromaticidad objetivo que pueden generarse por medio del proyector (1) con brillos objetivo asociados, en donde la unidad de control (7) utiliza los valores de corrección durante el control de los canales cromáticos para la compensación.
16. Proyector para proyectar una imagen, con
un primer modulador (3) que presenta varios primeros píxeles (K1) a los que se puede aplicar la luz de una fuente luminosa (2),
un segundo modulador (5), que está dispuesto aguas abajo del primer modulador (3) y que presenta varios segundos píxeles (K2),
y una óptica de reproducción (4), que reproduce el primer modulador (3) sobre el segundo modulador (5), en donde los primeros y segundos píxeles (K1, K2) pueden estar conmutados en cada caso independientemente entre sí a un primer estado en el que la luz que incide sobre ellos se usa para generar imágenes y a un segundo estado en el que la luz que incide sobre ellos no se usa para generar imágenes, con el fin de modular la luz para crear la imagen píxel por píxel,
en donde el proyector (1) presenta además una óptica de proyección (6), que reproduce la luz procedente del segundo modulador (5) sobre una superficie de proyección (10) con el fin de proyectar la imagen, por lo que cada primer píxel está asociado a un elemento de imagen de la imagen proyectada,
y una unidad de control (7) que controla los dos moduladores (3, 5) con ayuda de datos de imagen (BD) suministrados,
en donde la unidad de control controla los moduladores (3, 5) para el rango desde el brillo mínimo posible hasta el máximo posible de los datos de imagen (BD) con una primera resolución de NN niveles, siendo NN un número entero mayor que uno,
en donde a cada primer píxel (K1) está asociado al menos un segundo píxel (K2) de tal manera que la óptica de reproducción (4),
a) cuando el primer píxel (K1) está conmutado al primer estado, aplica luz del primer píxel (K1) al al menos un segundo píxel (K2) para iluminar activamente el segundo píxel (K2), y
b) cuando el primer píxel (K1) está conmutado al segundo estado, no aplica luz del primer píxel (K1) al al menos un segundo píxel (K2) para no iluminar activamente el segundo píxel (K2), de modo que solo la inevitable luz residual incide sobre el segundo píxel (K2),
en donde la unidad de control (7) controla los moduladores (3, 5) de tal modo que, para al menos un primer píxel (K1) asociado a un elemento de imagen que debe presentar un valor de brillo mayor que cero basándose en los datos de imagen (BD),
c) el al menos un primer píxel (K1) se conmuta al segundo estado y el o los segundos píxeles (K2) asociados se conmuta o conmutan al primer estado solo durante el o los períodos en los que el al menos un primer píxel (K1) se conmuta al segundo estado, de modo que no se produce iluminación activa y el o los segundos píxeles (K2) asociados modulan la luz residual, controlando la unidad de control (7) el o los segundos píxeles (K2) que modulan la luz residual basándose en un valor de brillo aumentado,
o
d) el o los segundos píxeles (K2) asociados está o están conmutados al segundo estado, para la modulación de brillo, al menos durante los períodos en los que el al menos un primer píxel (K1) se conmuta al primer estado, de modo que entonces del o los segundos píxeles (K2) asociados se emite luz residual modulada que contribuye a la generación de imágenes, controlando la unidad de control (7) el al menos un primer píxel (K1) basándose en un valor de brillo aumentado,
caracterizado por que
la unidad de control (7)
A) aplica una modificación de brillo especificada al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen (BD) para el elemento de imagen de tal modo que se calcula un valor de brillo modificado con una segunda resolución, que es mayor que la primera resolución, y
B) convierte el valor de brillo modificado en el valor de brillo aumentado de tal modo que presente la primera resolución y sea mayor que un valor de comparación imaginario con la primera resolución, el cual se obtiene cuando la modificación de brillo especificada se aplica al valor de brillo de acuerdo con los datos de imagen (BD), de modo que la unidad de control (7) controla uno de los moduladores (3, 5) en la etapa c) o d) con el valor de brillo aumentado con la primera resolución.
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