JP2008268895A - 高速応答光源を使用した色深度を増大させる変調 - Google Patents

高速応答光源を使用した色深度を増大させる変調 Download PDF

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Abstract

【課題】1つ以上の高速応答光源と1つ以上の空間光変調デバイスとを使用して改良された光強度分解能を与えるディスプレイシステムおよび方法を実現する。
【解決手段】フレームを8個のバイナリ加重期間(B7〜B0)へ分割することによってフレームの光強度が制御されるバイナリ加重PWM方式の一例のビットブロック図である。各ブロックの長さは、MMDディスプレイのミラーなどのSLMに対してビットが有効化される時間を表わしている。最下位ビット(LSB)とも呼ばれるブロックB0に対応する期間の長さは、所定の値に設定される。
【選択図】図1

Description

[0001]本発明の実施形態は、概略的に言えば、空間光変調デバイスに関し、特に、1つ以上の高速応答光源と1つ以上の空間光変調デバイスとを使用して光を変調するディスプレイシステムおよび方法に関する。
関連技術の説明
[0002]空間光変調(SLM)デバイスは、光情報処理、投影ディスプレイ、ビデオ・グラフィックスモニタ、3次元ビジュアルディスプレイ、ホログラフィックストレージ、顕微鏡、分光器、医学画像及び電子写真印刷の分野において多数の用途を有している。
[0003]マイクロミラーデバイス(MMD)はSLMデバイスの一例である。MMDディスプレイは一般にミラーの配列(アレイ)を備えており、各ミラーは、2つの位置即ち「オン」状態および「オフ」状態をとるように電子的に制御できる。「オン」状態のミラーは、入射光をスクリーンへの投影レンズに反射して画像を形成する。「オフ」状態のミラーは、入射光をビームダンプへ反射し、入射光を投影レンズへ反射しない。
[0004]MMDディスプレイにおける明るさ或いは強度は、画像フレーム中にミラーがオン状態およびオフ状態で費やす時間を制御することによって生み出すことができる。パルス幅変調(PWM)は、各フレーム時間中に各ミラーがオン状態で費やす時間を制御するための1つの技術である。
[0005]図1は、フレームを8個のバイナリ加重期間(B7〜B0)へ分割することによってフレームの光強度が制御されるバイナリ加重PWM方式の一例のビットブロック図である。各ブロックの長さは、MMDディスプレイのミラーなどのSLMに対してビットが有効化される時間を表わしている。最下位ビット(LSB)とも呼ばれるブロックB0に対応する期間の長さは、所定の値に設定される。B1すなわち次の有効ビットに対応する期間の継続時間は、LSBに対応する継続時間の2倍の長さである。B2に対応する期間の継続時間は、B1に対応する継続時間の2倍の長さであり、以下同様である。したがって、B7〔最上位ビット(MSB)とも呼ばれる〕に対応する期間の長さは、LSBの期間の128倍である。これは、ゼロ強度または完全暗状態(MMDディスプレイのミラーはフレーム時間全体にわたってオフ状態のままである)から最大強度または完全明状態(MMDディスプレイのミラーはフレーム時間全体にわたってオン状態のままである)まで全部で256個の可能な強度ステップを与える。米国特許第6,326,980号および米国特許第6,151,011号は他のPWM方式を開示しており、これらの米国特許の全体は参照することにより本願に組み入れられる。
[0006]MMDディスプレイは一般に線形な信号対光応答を有し、一方、陰極線管(CRT)ディスプレイは非線形な信号対光応答を有している。すなわち、CRTディスプレイのリン光体コーティングされたスクリーンは電圧に線形に応答しない。CRTの非線形信号対光応答を補償するために、ガンマ補正値を使用する関数が適用される。既存のビデオ信号は、一般に、既にガンマ補正が加えられた状態で供給される。したがって、MMDディスプレイは、一般に、CRTの応答を模倣するために、表示前に入力信号からガンマ補正が除去され或いは無効にされる必要がある。
[0007]図2は、8ビットの出力分解能を有するMMDディスプレイにおける変調ガンマ曲線21および理論ガンマ曲線20の最初の40個の入力のグラフである。MMDディスプレイは、理論的に、256個の強度レベルに関連する256個の入力を有している。しかしながら、8ビットの出力分解能を有するMMDディスプレイは、強度がステップ状の級数22a〜dで変化し、その結果、低い光強度レベルで光強度分解能が低下する。低い光強度レベルでは、ミラーを制御するためのLSB時間に起因してPWM方式が完全に比例したオン又はオフサイクルをもたらさないため、ステップサイズが比較的大きい。強度におけるこれらの大きなステップ変化は、人間の眼によって知覚される場合があり、それにより、表示不良をもたらす。他のディスプレイも同様の問題を有する場合があるが、それはガンマ曲線の異なる部位で見つけられる場合がある。例えば、幾つかのLCDディスプレイは、ステップサイズ問題がガンマ曲線の中央で見つけられる。
[0008]したがって、低い光強度レベルで向上された光強度分解能を与える改良された空間光変調デバイスおよび当該空間光変調デバイスの動作方法が必要である。
発明の概要
[0009]本発明の実施形態は、概略的に言えば、1つ以上の高速応答光源と1つ以上の空間光変調デバイスとを使用して光を変調するディスプレイシステムおよび方法に関する。特に、本発明の実施形態は、1つ以上の高速応答光源と1つ以上の空間光変調デバイスとを使用して改良された光強度分解能を与えるディスプレイシステムおよび方法に関する。
[0010]1つの実施形態において、色深度を増大させる方法は、カラーフィールドの第1のタイムセグメントの間に、高速応答光源から空間光変調デバイスに最大強度で光を供給するステップと、上記カラーフィールドの第2のタイムセグメントの間に、上記高速応答光源から上記空間光変調デバイスにより小さい単位の光エネルギを供給するステップとを備えている。
[0011]1つの実施形態において、コントローラは、マイクロミラーアレイと高速応答光源とを制御するようになっている。コントローラは、マイクロミラーアレイのミラーに対してビットの第1の集合を有効化し、ビットの第1の集合の有効化(assert)中に、高速応答光源を制御して、入射光を最大強度でミラーに対して供給し、ミラーに対してビットの第2の集合を有効化し、ビットの第2の集合の有効化中に、高速応答光源を制御して、入射光をより小さい単位の光エネルギでミラーに対して供給する。
[0012]1つの実施形態において、ディスプレイシステムは、1つ以上の空間光変調デバイスと、1つ以上の空間光変調デバイスに方向付けられた1つ以上の高速応答光源と、1つ以上の高速応答光源を最大単位の光エネルギモードおよびより小さい単位の光エネルギモードで動作させるために1つの高速応答光源に対して結合されたコントローラとを備えている。
[0013]本発明の前述した特徴を詳しく理解できるように、その一部が添付図面に示される実施形態を参照して、先に簡単に要約された本発明の更に特定の説明を行なう。しかしながら、添付図面は、この発明の単なる典型的な実施形態を示しており、したがって、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではないことに留意すべきである。これは、本発明が他の同様に有効な実施形態を受け入れ得るからである。
詳細な説明
[0029]本明細書において使用される用語「高速応答光源」は、レーザ、発光ダイオード、超高性能ランプ、光の強度を変えるために速い応答時間を有する任意の他の光源を含んでいる。最大強度から低強度に或いは最大強度からオフに変えることができる任意の高速応答光源は、本発明に利益をもたらすべく使用されても良い。適切なLEDの一例は、ドイツのミュンヘンにあるOSRAMから入手できる。
[0030]図3は、高速応答光源31と単一のマイクロミラーアレイ33とを含むMMDディスプレイシステム30の一実施形態の概略図である。高速応答光源31は、当該高速応答光源からのビームが1つ以上の赤色セクション、緑色セクション、青色セクションを有する回転カラーフィルタホイール32を通って方向付けられるように配置される。また、カラーフィルタホイール32は、表示される白色光の量を増大させるために白色セクションまたは透明セクションを有していても良い。赤色の光、緑色の光、青色の光、および、白色光は、場合に応じて、マイクロミラーアレイ33に対して照射される。高速応答光源31からの光の強度を、回転カラーフィルタホイール32の速度比率とマイクロミラーアレイ33の状態とに同期させるために、高速応答光源31、カラーフィルタ32、および、マイクロミラーアレイ33に対して1つ以上のコントローラ34が結合される。マイクロミラーアレイ33は、光のピクセルを、投影レンズ35から離れて或いは投影レンズ35を通じて、ディスプレイスクリーン36上へ偏向させるように配置されている。
[0031]図4は、3つの高速応答光源51a,51b,51cと1つのマイクロミラーアレイ52とを含むMMDディスプレイシステム50の一実施形態の概略図である。高速応答光源51a,51b,51cは、それぞれ、赤色光、緑色光、および、青色光をマイクロミラーアレイ52に対して供給する。高速応答光源51a〜cからの光の強度をマイクロミラーアレイ52の状態に合わせるために、高速応答光源51a〜cおよびマイクロミラーアレイ52に対して1つ以上のコントローラ53が結合される。マイクロミラーアレイ52は、光のピクセルを、投影レンズ54から離れて或いは投影レンズ54を通じて、ディスプレイスクリーン55上に方向付ける。
[0032]図5は、高速応答光源41と3つのマイクロミラーアレイ43a,43b,43cとを含むMMDディスプレイシステム40の一実施形態の概略図である。高速応答光源41は、当該高速応答光源からのビームがプリズム42を通って方向付けられるように配置される。他の実施形態では、プリズムの代わりに或いはプリズムと併せて1つ以上のミラーおよび他の光学系が使用されても良い。プリズム42は、光を、対応するマイクロミラーアレイ43a,43b,43cに対して方向付けられる赤色光、緑色光、および、青色光に分ける。高速応答光源41からの光の強度をマイクロミラーアレイ43の状態に合わせるために、高速応答光源41およびマイクロミラーアレイ43a〜cに対して1つ以上のコントローラ44が結合される。マイクロミラーアレイ43a〜cは、光のピクセルを、投影レンズ45から離れて或いは投影レンズ45を通じて、ディスプレイスクリーン46上へ偏向させるように配置されている。
[0033]図6は、3つの高速応答光源61a〜61cと3つのマイクロミラーアレイ62a〜cとを含むMMDディスプレイシステム60の他の実施形態の概略図である。高速応答光源61a〜cは、赤色光、緑色光、および、青色光をそれぞれマイクロミラーアレイ62a〜cに対して供給する。高速応答光源61a〜cからの光の強度をマイクロミラーアレイ62a〜cの状態に合わせるために、高速応答光源61a〜cおよびマイクロミラーアレイ62a〜cに対して1つ以上のコントローラ63が結合される。マイクロミラーアレイ62a〜cは、光のピクセルを、投影レンズ64から離れて或いは投影レンズ64を通じて、ディスプレイスクリーン65上に方向付ける。
[0034]図7は、図3に示されるディスプレイシステムなどのカラーフィルタホイールを有するMMDディスプレイシステムにおいて、カラーフィールド71a〜cに分割されたフレーム70の一実施形態のタイムチャートである。フレームレートの2倍で回転する3セグメントカラーフィルタホイールにおいては、フレームが6つのカラーフィールドへ分割される。すなわち、2つの赤色フィールド71aと、2つの緑色フィールド71bと、2つの青色フィールド71cとに分割される。カラーホイールスポークが照明ビームを横切って通過するときに色の異常を防止するため、各カラーフィールド間に空白区間72が配置されても良い。他の実施形態において、フレームは、カラーフィルタホイールのセグメントの数およびカラーフィルタホイールの回転速度に基づいて、任意の数または順序のカラーフィールドに分割されても良い。
[0035]図8は、図4に示されるディスプレイなどのカラーフィルタホイールを有さないMMDディスプレイにおいて、カラーフィールド81a〜cに分割されたフレーム80の一実施形態のタイムチャートである。図8に示されるように、フレームは、6つのカラーフィールド、即ち2つの赤色フィールド81a、2つの緑色フィールド82b、2つの青色フィールド83cに分割することができる。なお、この場合には、カラーフィルタホイールが使用されていないため、空白区間は存在しない。他の実施形態では、フレームを任意の数または順序のカラーフィールドに分割することができ、また、カラーフィールドが交互配置されても良い。
[0036]図9は、図5,6のディスプレイシステムなどのように各色毎に別個のマイクロミラーアレイが存在するMMDディスプレイにおけるフレームの制御方法を概念的に示すタイミングチャートである。各色毎に別個のマイクロミラーアレイが存在するため、フレームを別個のカラーフィールドへ分割する必要がない。赤色フィールド86a、緑色フィールド86b、青色フィールド86cなどの各カラーフィールドは、フレーム継続時間を同一にすることができる。
[0037]単に図示するため、ディスプレイシステムを制御する1つの手法は、図3〜6のマイクロミラーアレイなどの各マイクロミラーアレイを32個の領域に分割することである。例えば、各領域は、512ピクセルのラインを12本含んでいても良い。各マイクロミラーアレイが任意の数のセクションによって制御される他の構成も可能である。その場合、各セクションが任意の数の領域に分割されても良く、各領域が任意の数のラインを含んでいても良く、また、各ラインが任意の数のピクセルを含んでいても良い。
[0038]図10は、32個の画像領域を有するマイクロミラーアレイセクションのカラーフィールドであり、例えば図7〜9におけるカラーフィールドのうちの1つを制御し且つ高速応答光源を制御するための変調シーケンス90の一例のチャートである。図示のように、カラーフィールドが16個のタイムスライスに分割されており、32個の領域が8個のグループによって制御される。カラーフィールドは、1つの6バイナリ加重セグメント、14個のリニアビットセグメント、および、任意の数のサブビット時間に分割される1つのサブビットセグメント91として変調されても良い。他の実施形態では、カラーフィールドが任意の複数のタイムスライスに分割されても良く、領域が任意の数のグループで制御されても良い。また、タイムスライスが、バイナリ加重セグメント、リニアセグメント、および、サブビットセグメントの任意の組み合わせで変調されても良い。サブビットセグメント91においては、より小さい単位の光エネルギが高速応答光源から供給される。高速応答光源がより小さい単位の光エネルギを供給するサブビットセグメントを加えることにより、変調単位数が増大され、したがって、色深度が向上される。これは、1つの強度から次の強度へのステップ変化が減少されるからである。例えば1つ以上のTsub-bitなどのサブビットセグメントは、マイクロミラーアレイ全体が適切なサブビットの状態を有していさえすれば、任意の時間単位であっても良い。したがって、一般に、Tsub-bitの最小継続時間は、マイクロミラーアレイを書き込むための時間である。
[0039]1つの実施形態において、高速応答光源からのこのより小さい単位の光エネルギは、高速応答光源をオフ状態のパルスにすることによって供給される。例えば、図11Aに示されるように、光は、サブビットの継続時間の1/2にわたってオフ状態のパルスにされるとともに、最大強度(I)でサブビットの継続時間の1/2にわたってオン状態のパルスにされる。したがって、制御できる光エネルギの単位は1/2Tsub-bit×Iである。任意の適切な継続時間および任意の数のパルスにわたって高速応答光源がオンおよびオフ状態のパルスにされても良いことは言うまでもない。
[0040]他の実施形態では、図11Bに示されるように、高速応答光源からのこのより小さい単位の光エネルギは、サブビットの継続時間中に光源の強度を更に低い強度〔すなわち、最大強度(I)における光の任意の一部分〕まで減少させることによって供給される。例えば、サブビットの継続時間にわたる光強度は、最大強度の半分1/2Iで与えられても良い。したがって、制御できる光エネルギの単位は1/2Tsub-bit×Iである。高速応答光源の強度が任意の適した強度まで減少されても良いことは言うまでもない。他の実施形態では、高速応答光源からのこのより小さい単位の光エネルギが、光のオン・オフパルスの組み合わせと光源の強度の減少とによって供給されても良いことは言うまでもない。例えば、高速応答光源からの光は、サブビットの継続時間の1/2にわたってオフ状態のパルスにされるとともに、最大強度の1/2の光強度(1/2I)でサブビットの継続時間の1/2にわたってオン状態のパルスにされても良い。したがって、制御できる光エネルギの単位は1/4Tsub-bit×Iである。
[0041]このように、高速応答光源をオフおよびオン状態のパルスにすることによって及び/又は高速応答光源の強度を減少させることによって、任意の所望のより小さい単位の光エネルギを供給しても良い。極めて高速応答の光源においては、光源における立ち上がり時間および立下り時間がゼロではないことは言うまでもない。したがって、サブビット中に出力されるエネルギは、その時間中にわたる光源の全エネルギ(すなわち、光強度の積分)に等しい。そのため、図11Aおよび図11Bに関連して説明した上記2つの例では、光エネルギの単位が正確に1/2Tsub-bit×Iとならない場合がある。
[0042]図10の例に戻って参照すると、他のタイムスライス92中、高速応答光源からの光は、最大強度または最大単位の光エネルギモードで作用される。他のタイムスライス92は、少なくとも1つのバイナリ加重セグメント93を含んでいても良い。他のタイムスライスは、それぞれが等しい継続時間を有する複数のリニアビットセグメント94を含んでいても良い。バイナリ加重セグメント93は、領域のグループ間において任意の順序で配列されても良い。図示のように、バイナリ加重セグメントは、コントローラ帯域幅を減少させるために領域のグループ間でオフセットされている。バイナリ加重セグメント内のビットが任意の順序で配置されても良く、また、バイナリ加重セグメント内のビットが画像領域のグループ内において同じ順序または異なる順序で配置されても良い。
[0043]1つの特定の実施形態では、サブビットセグメント91が同じタイムスライスで順序付けられる。これは、各領域が同じ高速応答光源を共有しているからである。特定の実施形態では、サブビットセグメント91が複数のサブビット時間に分割されても良い。図12は、2つのサブビット時間101に分割されたサブビットセグメント100の一実施形態のビットブロック図である。
[0044]例えば、図10に示される変調シーケンス90は、1つの6バイナリ加重セグメント、14個のリニアビットセグメント、および、2つのサブビット時間に分割される1つのサブビットセグメントとして変調されても良い。リニアビットセグメントのタイムスライスの期間に等しい6バイナリ加重セグメントのタイムスライスにおいては、6バイナリ加重セグメントの最下位ビットの輝度がYで評価される場合、リニアビットの輝度は63Yとなる。1つの実施形態において、光源の強度は、サブビットセグメント中に光をオンおよびオフ状態のパルスにすることにより及び/又は強度を減少させることにより、より小さい単位の光エネルギ、例えば(2/3)Yの強度に制御されても良い。したがって、2つのサブビット時間によって制御されるサブビットセグメントの場合には、各サブビット時間が1/3Yの強度を有する。結果として得られるシーケンスは、nバイナリ加重期間(2−1)からの63個のLSB時間単位と、m個のリニアビットセグメント(m+1)からの15個の最大強度単位と、m’個のサブビット時間(m’+1)からの3個のサブ強度単位とから、2,835(63×15×3)個の固有の強度を有する。比較すると、6バイナリ加重期間および15個のリニアセグメントを有する変調シーケンスにおいては、1008個の固有の強度(63×16)がある。より小さい単位の光エネルギをサブビットセグメント中に制御することにより、色深度が2.8倍を超えて増大される。この場合、カラーフィールド全体においては、最大強度出力全体が1/16を下回って減少する。各色における色深度或いはグレースケールは、カラーフィールドの最大強度出力全体の適度な減少を伴って増大される場合がある。低い光強度レベルで固有の強度が増大すると、ガンマ曲線において、1つのステップに対応する入力数およびステップサイズが減少される。図2との比較のため、図13は、ステップサイズ問題を改善するサブビットにおいて光強度が変調されるMMDディスプレイにおける、変調ガンマ曲線および理論ガンマ曲線の一例のグラフである。
[0045]高速応答光源は、ミラー切換時間よりも速い応答時間を有している。1つの典型的なミラー切換時間は約5マイクロ秒以下である。特定の実施形態において、高速応答光源は3マイクロ秒以下の応答時間を有している。現在利用できるアークランプは、ミラー切換時間内で強度を変えるために適切な応答時間を有していない。
[0046]他の実施形態では、カラーフィールドを制御するための変調シーケンスが複数のサブビットセグメントを含んでいても良い。例えば、図14は、2つのサブビットセグメント111a〜bと、1つのバイナリ加重期間112と、13個のリニアビットセグメント113とを有する変調シーケンス110の一実施形態のチャートである。
[0047]以上の説明は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の基本範囲から逸脱することなく本発明の他の更なる実施形態が考え出されても良く、また、本発明の範囲は以下の請求項によって決定される。例えば、本明細書では、図10および図14のアライメントされた変調シーケンスに関連して本発明の実施形態を説明してきた。本発明の実施形態は、他の変調シーケンスにおいて有利に使用されても良い。例えば、本発明の実施形態は、Texas Instrumentに対して譲渡された米国特許5,777,589号に記載されるビット分割方法と併せて使用されても良い。他の例において、本明細書では、マイクロミラーアレイを備えるSLMに関連して本発明の実施形態を説明してきた。本発明の実施形態は、LCDデバイスなどの他のSLMデバイスにおいて有利に使用されても良い。
バイナリ加重PWM方式の一例のビットブロック図である。 8ビットの出力分解能を有するMMDディスプレイにおける変調ガンマ曲線および理論ガンマ曲線のグラフである。 1つの高速応答光源と単一のマイクロミラーアレイとを含むMMDディスプレイシステムの一実施形態の概略図である。 3つの高速応答光源と1つのマイクロミラーアレイとを含むMMDディスプレイシステムの一実施形態の概略図である。 1つの高速応答光源と3つのマイクロミラーアレイとを含むMMDディスプレイシステムの一実施形態の概略図である。 3つの高速応答光源と3つのマイクロミラーアレイとを含むMMDディスプレイシステムの他の実施形態の概略図である。 カラーフィルタホイールを有するMMDディスプレイシステムにおいて複数のカラーフィールドに分割されたビデオフレームの一実施形態のタイムチャートである。 カラーフィルタホイールを有さないMMDディスプレイにおいて複数のカラーフィールドに分割されたフレームの一実施形態のタイムチャートである。 各色毎に別個のマイクロミラーアレイが存在するMMDディスプレイにおけるフレームの制御方法を概念的に示すタイミングチャートである。 カラーフィールドおよび高速応答光源を制御するための変調シーケンスの一例のチャートである。 高速応答光源をオフ状態のパルスにすることによって高速応答光源からより小さい単位の光エネルギを供給する一例のタイムチャートである。 高速応答光源の強度を減少させることによって高速応答光源からより小さい単位の光エネルギを供給する一例のタイムチャートである。 複数のサブビットに更に分割されたサブビットセグメントの一実施形態のビットブロック図である。 ステップサイズ問題を改善するサブビットにおいて光強度が変調されるMMDディスプレイにおける変調ガンマ曲線および理論ガンマ曲線の一例のグラフである。 カラーフィールドおよび高速応答光源を制御するための変調シーケンスの他の実施形態のチャートである。
符号の説明
30…MMDディスプレイシステム、31…高速応答光源、32…カラーフィルタホイール、33…マイクロミラーアレイ、34…コントローラ

Claims (20)

  1. 色深度を増大させる方法であって、
    カラーフィールドの第1のタイムセグメントの間に高速応答光源から空間光変調デバイスに最大強度で光を供給するステップと、
    前記カラーフィールドの第2のタイムセグメントの間に、前記高速応答光源から前記空間光変調デバイスにより小さい単位の光エネルギを供給するステップと、
    を備える方法。
  2. 前記より小さい単位の光エネルギが、前記高速応答光源をオフ状態のパルスにすることによって供給される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記より小さい単位の光エネルギが、前記高速応答光源の強度を減少させることによって供給される、請求項1に記載の方法。
  4. 前記カラーフィールドの前記第2のタイムセグメントが、複数のサブビットを備えている、請求項1に記載の方法。
  5. 前記第1のタイムセグメントが、バイナリ加重タイムセグメントを備えている、請求項1に記載の方法。
  6. 前記第1のタイムセグメントが、複数のリニアビットセグメントを更に備えている、請求項4に記載の方法。
  7. 前記空間光変調デバイスが、マイクロミラーアレイの領域を備えている、請求項1に記載の方法。
  8. 1つ以上の高速応答光源の応答時間が、約3マイクロ秒以下である、請求項1に記載の方法。
  9. マイクロミラーアレイと高速応答光源とを制御するようになっているコントローラであって、
    前記マイクロミラーアレイのミラーに対してビットの第1の集合を有効化するステップと、
    前記ビットの第1の集合の有効化中に、前記高速応答光源を制御して、入射光を最大強度で前記ミラーに対して供給するステップと、
    前記ミラーに対してビットの第2の集合を有効化するステップと、
    前記ビットの第2の集合の有効化中に、前記高速応答光源を制御して、入射光をより小さい単位の光エネルギで前記ミラーに対して供給するステップと、
    を備える方法を実行するコントローラ。
  10. 前記より小さい単位の光エネルギが、前記高速応答光源をオフ状態のパルスにすることによって供給される、請求項9に記載の方法。
  11. 前記より小さい単位の光エネルギが、前記高速応答光源の強度を減少させることによって供給される、請求項9に記載の方法。
  12. 前記ビットの第2の集合が、少なくとも2つのビットを備えている、請求項9に記載の方法。
  13. 前記ビットの第1の集合が、ビットのバイナリ加重グループを備えている、請求項9に記載の方法。
  14. 前記ビットの第1の集合が、複数のリニアビットを更に備えている、請求項9に記載の方法。
  15. 前記コントローラがカラーフィルタホイールを制御するようになっており、前記方法が、前記ビットの第1の集合の有効化中および前記ビットの第2の集合の有効化中に色を同調させるように前記カラーフィルタホイールに信号を送るステップを更に備える、請求項9に記載の方法。
  16. 1つ以上の空間光変調デバイスと、
    前記1つ以上の空間光変調デバイスに方向付けられた1つ以上の高速応答光源と、
    前記1つ以上の高速応答光源を最大単位の光エネルギモードおよびより小さい単位の光エネルギモードで動作させる、前記1つ以上の高速応答光源に対して結合されたコントローラと、
    を備えるディスプレイシステム。
  17. 前記1つ以上の空間光変調デバイスが、1つ以上のマイクロミラーアレイを備えている、請求項16に記載のディスプレイシステム。
  18. 前記1つ以上の高速応答光源が、1つ以上のレーザを備えている、請求項16に記載のディスプレイシステム。
  19. 前記より小さい単位の光エネルギモードが、前記高速応答光源をオフ状態のパルスにすることによって供給される、請求項16に記載のディスプレイシステム。
  20. 前記より小さい単位の光エネルギモードが、前記高速応答光源の強度を減少させることによって供給される、請求項16に記載のディスプレイシステム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020528577A (ja) * 2017-07-27 2020-09-24 ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド 多焦点ディスプレイデバイスおよび方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080082738A (ko) * 2007-03-09 2008-09-12 삼성전자주식회사 표시 장치 및 그 구동 방법
US9142041B2 (en) 2013-07-11 2015-09-22 Pixtronix, Inc. Display apparatus configured for selective illumination of low-illumination intensity image subframes
US11314081B2 (en) * 2018-12-29 2022-04-26 Texas Instruments Incorporated Increased bit depth in high frame rate applications

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001356731A (ja) * 2000-06-16 2001-12-26 Ricoh Co Ltd 画像表示装置
JP2002278501A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Ricoh Co Ltd 階調表示方法、画像表示方法及び画像表示装置
JP2002278516A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Ricoh Co Ltd 空間光変調装置及び空間光変調方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5777589A (en) * 1995-04-26 1998-07-07 Texas Instruments Incorporated Color display system with spatial light modulator(s) having color-to-color variations in data sequencing
US6151011A (en) * 1998-02-27 2000-11-21 Aurora Systems, Inc. System and method for using compound data words to reduce the data phase difference between adjacent pixel electrodes
US6326980B1 (en) * 1998-02-27 2001-12-04 Aurora Systems, Inc. System and method for using compound data words in a field sequential display driving scheme
US6850352B1 (en) * 2004-01-08 2005-02-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and system for generating color using a low-resolution spatial color modulator and a high-resolution modulator
US7916104B2 (en) * 2005-05-27 2011-03-29 Texas Instruments Incorporated Increased intensity resolution for pulse-width modulation-based displays with light emitting diode illumination
US20070120786A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 Texas Instruments Incorporated Sequence design in a display system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001356731A (ja) * 2000-06-16 2001-12-26 Ricoh Co Ltd 画像表示装置
JP2002278516A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Ricoh Co Ltd 空間光変調装置及び空間光変調方法
JP2002278501A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Ricoh Co Ltd 階調表示方法、画像表示方法及び画像表示装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020528577A (ja) * 2017-07-27 2020-09-24 ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド 多焦点ディスプレイデバイスおよび方法
US11081082B2 (en) 2017-07-27 2021-08-03 Huawei Technologies Co., Ltd. Multifocal display device and method
JP6992152B2 (ja) 2017-07-27 2022-02-03 ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド 多焦点ディスプレイデバイスおよび方法

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