JPH0821977A - 画像ディスプレイシステム用照光制御装置及び制御方法 - Google Patents
画像ディスプレイシステム用照光制御装置及び制御方法Info
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- JPH0821977A JPH0821977A JP7073952A JP7395295A JPH0821977A JP H0821977 A JPH0821977 A JP H0821977A JP 7073952 A JP7073952 A JP 7073952A JP 7395295 A JP7395295 A JP 7395295A JP H0821977 A JPH0821977 A JP H0821977A
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- light
- prism
- mirror
- dmd
- lenses
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 デジタルミラーデバイスDMDを使用して画
像を発生する投写ディスプレイシステム用照光制御装置
を提供する。 【構成】 照光制御装置17は光源16からの光を受光
してカラーフィルター24へ収束する第1組のレンズ2
3を有している。第2組のレンズ25が有色光を受光し
てプリズム28へ向ける。プリズム28はDMD15の
反射鏡30へ向けて光を曲げ、コリメートレンズ28a
がDMD15のミラーアレイのサイズにほぼ等しい光線
を与える。光シャッター26が第2組のレンズ25とプ
リズム28aとの間に配置されていて、システム10は
画像ディスプレイ間に“ブラック状態”を達成するかも
しくはディスプレイされる画像の変調された照光レベル
を達成することができる。
像を発生する投写ディスプレイシステム用照光制御装置
を提供する。 【構成】 照光制御装置17は光源16からの光を受光
してカラーフィルター24へ収束する第1組のレンズ2
3を有している。第2組のレンズ25が有色光を受光し
てプリズム28へ向ける。プリズム28はDMD15の
反射鏡30へ向けて光を曲げ、コリメートレンズ28a
がDMD15のミラーアレイのサイズにほぼ等しい光線
を与える。光シャッター26が第2組のレンズ25とプ
リズム28aとの間に配置されていて、システム10は
画像ディスプレイ間に“ブラック状態”を達成するかも
しくはディスプレイされる画像の変調された照光レベル
を達成することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像ディスプレイシステ
ムに関し、特に空間光変調器を使用するディスプレイシ
ステムに関する。
ムに関し、特に空間光変調器を使用するディスプレイシ
ステムに関する。
【0002】
【従来の技術】空間光変調器(SLM)に基づくリアル
タイムディスプレイシステムが陰極線管(CRT)を使
用したディスプレイシステムに替わるものとして次第に
使用されている。SLMシステムはCRTシステムのよ
うに表示する前にデジタルデータをアナログ形式へ変換
することなく高い解像度のディスプレイを提供する。
タイムディスプレイシステムが陰極線管(CRT)を使
用したディスプレイシステムに替わるものとして次第に
使用されている。SLMシステムはCRTシステムのよ
うに表示する前にデジタルデータをアナログ形式へ変換
することなく高い解像度のディスプレイを提供する。
【0003】デジタルマイクロミラーデバイス(DM
D)はSLMの一種であり、投写ディスプレイ応用に使
用することができる。DMDは各々がメモリセル上に載
置されたマイクロメカニカルミラーエレメントのアレイ
を有している。各ミラーは電子データにより個別にアド
レスすることができる。そのアドレス信号の状態に応じ
て、各ミラーは傾斜されて光軸上ディスプレイ画面へ向
けて光を反射させたり光軸を外してディスプレイ画面へ
光を反射させなかったりする。ミラーがオン状態となる
各ビデオフレーム期間の時間的割合によりゼロオンタイ
ムに対する完全黒色から100%オンタイムに対する完
全白色までのグレーのシェードが決定される。
D)はSLMの一種であり、投写ディスプレイ応用に使
用することができる。DMDは各々がメモリセル上に載
置されたマイクロメカニカルミラーエレメントのアレイ
を有している。各ミラーは電子データにより個別にアド
レスすることができる。そのアドレス信号の状態に応じ
て、各ミラーは傾斜されて光軸上ディスプレイ画面へ向
けて光を反射させたり光軸を外してディスプレイ画面へ
光を反射させなかったりする。ミラーがオン状態となる
各ビデオフレーム期間の時間的割合によりゼロオンタイ
ムに対する完全黒色から100%オンタイムに対する完
全白色までのグレーのシェードが決定される。
【0004】一種のDMDディスプレイシステムとして
投写システムがある。“オン”ミラーからの光は投写レ
ンズを通過して大型画面上に画像を生成する。“オフ”
ミラーからの光は投写レンズから離れるように反射され
て捕捉される。カラーホイールもしくは各DMDが赤、
緑、もしくは青色光成分を画面上へ映し出す3次元DM
D構成のいずれかの方法により色を付加することができ
る。
投写システムがある。“オン”ミラーからの光は投写レ
ンズを通過して大型画面上に画像を生成する。“オフ”
ミラーからの光は投写レンズから離れるように反射され
て捕捉される。カラーホイールもしくは各DMDが赤、
緑、もしくは青色光成分を画面上へ映し出す3次元DM
D構成のいずれかの方法により色を付加することができ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】動作中に、完全黒色像
を欲しくなることがある。しかしながら、既存のシステ
ムではたとえ全てのDMDミラーエレメントがオフ状態
であっても、投写レンズの入口開口へ到達し続ける光が
ある。
を欲しくなることがある。しかしながら、既存のシステ
ムではたとえ全てのDMDミラーエレメントがオフ状態
であっても、投写レンズの入口開口へ到達し続ける光が
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの特徴は可
動ミラーエレメントのアレイを有し、各ミラーエレメン
トの傾斜“オン”もしくは“オフ”状態に従って画像を
発生するデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を
使用する画像ディスプレイシステム用照光制御装置であ
る。このシステムはミラーエレメントへの入射光を濾波
するカラーホイールも使用している。第1組のレンズが
光源からの光を受光してカラーホイールを介して集束さ
せる。第2組のレンズがカラーホイールからの光を受光
してDMDの表面へ光を曲げるプリズムの表面へ集束さ
せる。このプリズム面のコリメートレンズによりほぼミ
ラーエレメントアレイのサイズのコリメートされた光線
が供給される。第2組のレンズとプリズムとの間に光シ
ャッターが配置され、オンオフされてプリズムへ光を送
るべきかどうかが決められる。適切な光シャッターは印
加電圧に従って光を透過もしくは阻止する液晶エレメン
トにより構成される。
動ミラーエレメントのアレイを有し、各ミラーエレメン
トの傾斜“オン”もしくは“オフ”状態に従って画像を
発生するデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を
使用する画像ディスプレイシステム用照光制御装置であ
る。このシステムはミラーエレメントへの入射光を濾波
するカラーホイールも使用している。第1組のレンズが
光源からの光を受光してカラーホイールを介して集束さ
せる。第2組のレンズがカラーホイールからの光を受光
してDMDの表面へ光を曲げるプリズムの表面へ集束さ
せる。このプリズム面のコリメートレンズによりほぼミ
ラーエレメントアレイのサイズのコリメートされた光線
が供給される。第2組のレンズとプリズムとの間に光シ
ャッターが配置され、オンオフされてプリズムへ光を送
るべきかどうかが決められる。適切な光シャッターは印
加電圧に従って光を透過もしくは阻止する液晶エレメン
トにより構成される。
【0007】本発明の技術的利点はDMDベースディス
プレイシステムの“オールオフ”黒色状態が改善される
ことである。本発明による光シャッターを光路に配置し
て光の強さを入射光の1%以下に低減することができ
る。その結果DMDの全てのミラーエレメントがオフと
される時により暗い投写“黒色”画面が得られる。この
暗い状態により高いコントラスト比が得られ“オールオ
フ”状態中に白色欠陥ミラーエレメントがマスクされ
る。
プレイシステムの“オールオフ”黒色状態が改善される
ことである。本発明による光シャッターを光路に配置し
て光の強さを入射光の1%以下に低減することができ
る。その結果DMDの全てのミラーエレメントがオフと
される時により暗い投写“黒色”画面が得られる。この
暗い状態により高いコントラスト比が得られ“オールオ
フ”状態中に白色欠陥ミラーエレメントがマスクされ
る。
【0008】
【実施例】DMDベースデジタルディスプレイシステム
の包括的な説明が米国特許第5,079,544号“標
準独立デジタル化ビデオシステム”及び米国特許出願第
08/147,249号(アトニードケット番号第TI
−17855号)“デジタルテレビジョンシステム”及
び米国特許出願第08/146,385号(アトニード
ケット番号第TI−17671号)“DMDディスプレ
イシステム”に記載されており、これらの各特許及び特
許出願をテキサスインスツルメンツ社が譲り受けており
参照としてここに組み入れられている。
の包括的な説明が米国特許第5,079,544号“標
準独立デジタル化ビデオシステム”及び米国特許出願第
08/147,249号(アトニードケット番号第TI
−17855号)“デジタルテレビジョンシステム”及
び米国特許出願第08/146,385号(アトニード
ケット番号第TI−17671号)“DMDディスプレ
イシステム”に記載されており、これらの各特許及び特
許出願をテキサスインスツルメンツ社が譲り受けており
参照としてここに組み入れられている。
【0009】米国特許出願第07/678,761号
“パルス幅変調ディスプレイシステムに使用するDMD
アーキテクチュア及びタイミング”(アトニードケット
番号第TI−15721号)にはDMDベースディスプ
レイシステムで使用するビデオデータのフォーマット化
方法及びデータのビットプレーンを変調して変化するピ
クセル輝度を与える方法が記載されている。DMDベー
スディスプレイシステムにカラーホイールを使用して逐
次カラー画像を得る一般的な方法が米国特許出願第07
/809,816号(アトニードケット番号第TI−1
6573号)“白色光強化カラーフィールド逐次投写”
に記載されている。これらの特許出願はテキサスインス
ツルメンツ社が譲り受けており、参照としてここに組み
入れられている。
“パルス幅変調ディスプレイシステムに使用するDMD
アーキテクチュア及びタイミング”(アトニードケット
番号第TI−15721号)にはDMDベースディスプ
レイシステムで使用するビデオデータのフォーマット化
方法及びデータのビットプレーンを変調して変化するピ
クセル輝度を与える方法が記載されている。DMDベー
スディスプレイシステムにカラーホイールを使用して逐
次カラー画像を得る一般的な方法が米国特許出願第07
/809,816号(アトニードケット番号第TI−1
6573号)“白色光強化カラーフィールド逐次投写”
に記載されている。これらの特許出願はテキサスインス
ツルメンツ社が譲り受けており、参照としてここに組み
入れられている。
【0010】図1に投写ディスプレイシステム10を示
し、それはデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)
15を使用してリアルタイム画像を発生する。ディスプ
レイ10は本発明による照光制御装置17を有し、それ
は“ブラックフレーム”状態を提供する。主画面ピクセ
ルデータ処理にとって重要な部品しか示されていない。
同期化及びオーディオ信号や閉キャプショニング等の2
次画面特徴の処理に使用する他の部品は示されていな
い。入力信号の性質は本発明にとって重要ではなく、本
明細書のシステムはアナログテレビジョン入力信号で表
現されているが、入力信号はデジタルでもよい。
し、それはデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)
15を使用してリアルタイム画像を発生する。ディスプ
レイ10は本発明による照光制御装置17を有し、それ
は“ブラックフレーム”状態を提供する。主画面ピクセ
ルデータ処理にとって重要な部品しか示されていない。
同期化及びオーディオ信号や閉キャプショニング等の2
次画面特徴の処理に使用する他の部品は示されていな
い。入力信号の性質は本発明にとって重要ではなく、本
明細書のシステムはアナログテレビジョン入力信号で表
現されているが、入力信号はデジタルでもよい。
【0011】ディスプレイシステム10の動作の概観と
して、信号インターフェイスユニット11がアナログビ
デオ信号を受信してビデオ、同期化、及びオーディオ信
号を分離する。それはビデオ信号をA/Dコンバータ1
2a及びY/Cセパレータ12bへ送り、そこでデータ
はピクセルデータサンプルへ変換されまた色差
(“C”)データから輝度(“Y”)データを分離す
る。図1において、信号はデジタルデータへ変換された
後でY/C分離されるが、別の実施例ではアナログフィ
ルターを使用してA/D変換の前にY/C分離を実施す
ることができる。
して、信号インターフェイスユニット11がアナログビ
デオ信号を受信してビデオ、同期化、及びオーディオ信
号を分離する。それはビデオ信号をA/Dコンバータ1
2a及びY/Cセパレータ12bへ送り、そこでデータ
はピクセルデータサンプルへ変換されまた色差
(“C”)データから輝度(“Y”)データを分離す
る。図1において、信号はデジタルデータへ変換された
後でY/C分離されるが、別の実施例ではアナログフィ
ルターを使用してA/D変換の前にY/C分離を実施す
ることができる。
【0012】プロセッサーシステム13はさまざまなピ
クセルデータ処理タスクを実施することによりディスプ
レイデータを準備する。プロセッサーシステム13は、
フィールド及びラインバッファーのような、処理中にピ
クセルデータを記憶するのに適した何らかの処理メモリ
を含んでいる。プロセッサーシステム13が実施するタ
スクには線形化、色空間変換、及びライン発生が含まれ
ている。これらのタスクが実施される順序は変動するこ
とがある。
クセルデータ処理タスクを実施することによりディスプ
レイデータを準備する。プロセッサーシステム13は、
フィールド及びラインバッファーのような、処理中にピ
クセルデータを記憶するのに適した何らかの処理メモリ
を含んでいる。プロセッサーシステム13が実施するタ
スクには線形化、色空間変換、及びライン発生が含まれ
ている。これらのタスクが実施される順序は変動するこ
とがある。
【0013】ディスプレイメモリ14はプロセッサーシ
ステム13から処理されたピクセルデータを受信する。
ディスプレイメモリ14は入力もしくは出力のデータを
“ビットプレーン”フォーマットへフォーマット化し
て、ビットプレーンを一時に一つづつDMD15へ送
る。ビットプレーンフォーマットによりDMD15の各
ピクセルエレメントは一時にデータの1ビットの値に応
答してオンオフすることができる。代表的なディスプレ
イシステム10では、ディスプレイメモリ14は“ダブ
ルバッファー”メモリであり、少なくとも2ディスプレ
イフレームの容量を有することを意味する。一つのディ
スプレイフレームのバッファーはDMD15に対して読
み取られもう一つのディスプレイフレームのバッファー
は書き込まれる。二つのバッファーは“ピンポン”方式
で制御されDMD15が連続的にデータを利用できるよ
うにされる。
ステム13から処理されたピクセルデータを受信する。
ディスプレイメモリ14は入力もしくは出力のデータを
“ビットプレーン”フォーマットへフォーマット化し
て、ビットプレーンを一時に一つづつDMD15へ送
る。ビットプレーンフォーマットによりDMD15の各
ピクセルエレメントは一時にデータの1ビットの値に応
答してオンオフすることができる。代表的なディスプレ
イシステム10では、ディスプレイメモリ14は“ダブ
ルバッファー”メモリであり、少なくとも2ディスプレ
イフレームの容量を有することを意味する。一つのディ
スプレイフレームのバッファーはDMD15に対して読
み取られもう一つのディスプレイフレームのバッファー
は書き込まれる。二つのバッファーは“ピンポン”方式
で制御されDMD15が連続的にデータを利用できるよ
うにされる。
【0014】ディスプレイメモリ14からのデータはD
MD15へ送られ、それはディスプレイメモリ14から
のデータを使用してミラーエレメントをアドレスする。
各ミラーエレメントの“オン”もしくは“オフ”状態に
より各画像が形成される。DMD15とその動作につい
ては図3に関連して後記する。
MD15へ送られ、それはディスプレイメモリ14から
のデータを使用してミラーエレメントをアドレスする。
各ミラーエレメントの“オン”もしくは“オフ”状態に
より各画像が形成される。DMD15とその動作につい
ては図3に関連して後記する。
【0015】DMD15の表面へ入射する光は光源16
から供給される。照光制御装置17がこの光を受光し、
図2に関連して後記するように、DMD15へ光を向け
る光学部品を有している。カラーディスプレイの場合に
は、各色のビットプレーンは光学ユニット17の一部で
あるカラーホイールへシーケンスかつ同期化することが
できる。あるいは、さまざまな色のデータを3個のDM
D上へ同時に表示して、各DMD15が異なる色の光を
与えるそれ自体の光学ユニット17を有するようにする
ことができる。照光制御装置17はDMD15からの反
射光を画像として画面等のディスプレイ面へ投写する手
段も有している。マスタータイミングユニット18がさ
まざまなシステム制御機能を提供する。
から供給される。照光制御装置17がこの光を受光し、
図2に関連して後記するように、DMD15へ光を向け
る光学部品を有している。カラーディスプレイの場合に
は、各色のビットプレーンは光学ユニット17の一部で
あるカラーホイールへシーケンスかつ同期化することが
できる。あるいは、さまざまな色のデータを3個のDM
D上へ同時に表示して、各DMD15が異なる色の光を
与えるそれ自体の光学ユニット17を有するようにする
ことができる。照光制御装置17はDMD15からの反
射光を画像として画面等のディスプレイ面へ投写する手
段も有している。マスタータイミングユニット18がさ
まざまなシステム制御機能を提供する。
【0016】図2にDMD15、光源16、及び照光制
御装置17を更に詳細に示す。照光制御装置17は1個
のDMD15によりカラー画像を供給するシステムに対
する回転カラーフィルター24を有している。カラーフ
ィルター24は各16.7mSフレーム中に各色の連続
カラーフィールドが生じるようにDMD15上の画像に
同期化されている。しかしながら、前記したように、カ
ラー画像を得るもう一つの方法は各色について異なるD
MD15を使用することであり、それによりカラーホイ
ールは不要となる。このマルチDMD方法では、カラー
フィルター24は静止型とすることができる。
御装置17を更に詳細に示す。照光制御装置17は1個
のDMD15によりカラー画像を供給するシステムに対
する回転カラーフィルター24を有している。カラーフ
ィルター24は各16.7mSフレーム中に各色の連続
カラーフィールドが生じるようにDMD15上の画像に
同期化されている。しかしながら、前記したように、カ
ラー画像を得るもう一つの方法は各色について異なるD
MD15を使用することであり、それによりカラーホイ
ールは不要となる。このマルチDMD方法では、カラー
フィルター24は静止型とすることができる。
【0017】光源16は白色光を供給し、それはカラー
フィルター24で濾波された後でDMD15の表面から
反射される。適切な光源16の一例は1000W、キセ
ノンアーク光源である。
フィルター24で濾波された後でDMD15の表面から
反射される。適切な光源16の一例は1000W、キセ
ノンアーク光源である。
【0018】照光制御装置17は光源16からの光線を
第1組のレンズ23へ向ける第1のミラー21により構
成される。ヒートシンク22が熱を捕捉する。
第1組のレンズ23へ向ける第1のミラー21により構
成される。ヒートシンク22が熱を捕捉する。
【0019】第1組のレンズ23はモータ24aにより
回転するカラーフィルター24を介して光を集束する。
カラーフィルター24により濾波された光は第2組のレ
ンズ25により受光されほぼDMD15のミラーエレメ
ントアレイのサイズへ疑似コリメートされる。
回転するカラーフィルター24を介して光を集束する。
カラーフィルター24により濾波された光は第2組のレ
ンズ25により受光されほぼDMD15のミラーエレメ
ントアレイのサイズへ疑似コリメートされる。
【0020】光シャッター26がこの疑似コリメートさ
れた光の光路にある。光シャッター26はガラス支持体
間に液晶層が挟持された液晶デバイスである。液晶ディ
スプレイ及び光スイッチング技術で周知の原理を使用し
て、電圧を印加して液晶層内の分子を揃える。するとシ
ャッター26の一方側から他方側へ光を通すことができ
る。
れた光の光路にある。光シャッター26はガラス支持体
間に液晶層が挟持された液晶デバイスである。液晶ディ
スプレイ及び光スイッチング技術で周知の原理を使用し
て、電圧を印加して液晶層内の分子を揃える。するとシ
ャッター26の一方側から他方側へ光を通すことができ
る。
【0021】印加電圧により光が透過できない場合に光
シャッター26は“オフ”とされる。光が透過すると光
シャッター26は“オン”とされる。
シャッター26は“オフ”とされる。光が透過すると光
シャッター26は“オン”とされる。
【0022】“オールブラック”フレームを提供するた
めに、光シャッター26が“オフ”とされ光はDMD1
5へ到達するのを防止される。本発明のこの特徴におい
て、光シャッター26のオンオフ状態はフレーム−バイ
−フレームベースで決定され、フレーム長に対応してい
る。例えば、NTSCテレビジョンディスプレイの場合
には、60フレーム/秒ディスプレイ速度に対するフレ
ーム期間は16.7mSである。
めに、光シャッター26が“オフ”とされ光はDMD1
5へ到達するのを防止される。本発明のこの特徴におい
て、光シャッター26のオンオフ状態はフレーム−バイ
−フレームベースで決定され、フレーム長に対応してい
る。例えば、NTSCテレビジョンディスプレイの場合
には、60フレーム/秒ディスプレイ速度に対するフレ
ーム期間は16.7mSである。
【0023】画像を表示する場合には、光シャッター2
6はDMD15へ光を到達させミラーエレメントのアド
レスされた状態に従って画像が形成される。より詳細に
は、光シャッター26が“オン”とされると、第2のミ
ラー27がプリズム28へ光を向け、光はDMD15の
反射面へ向けて曲げられる。プリズム28の面のコリメ
ートレンズ28aによりミラーエレメントアレイの面積
にほぼ等しいコリメートされた光線が得られる。説明の
目的で、数個のミラーエレメント30が図示されてい
る。しかしながら、実際の応用では、DMD15はこの
ような数百もしくは数千個のミラーエレメント30のア
レイを有している。投写レンズ29がDMD15からの
反射光を受光し、シーンサイズ及び距離に適切なサイズ
へ画像を再集束し、それをディスプレイ画像として画面
等の表面へ仕向ける。
6はDMD15へ光を到達させミラーエレメントのアド
レスされた状態に従って画像が形成される。より詳細に
は、光シャッター26が“オン”とされると、第2のミ
ラー27がプリズム28へ光を向け、光はDMD15の
反射面へ向けて曲げられる。プリズム28の面のコリメ
ートレンズ28aによりミラーエレメントアレイの面積
にほぼ等しいコリメートされた光線が得られる。説明の
目的で、数個のミラーエレメント30が図示されてい
る。しかしながら、実際の応用では、DMD15はこの
ような数百もしくは数千個のミラーエレメント30のア
レイを有している。投写レンズ29がDMD15からの
反射光を受光し、シーンサイズ及び距離に適切なサイズ
へ画像を再集束し、それをディスプレイ画像として画面
等の表面へ仕向ける。
【0024】光シャッター26のオンオフ状態はCTL
入力により制御される。オールブラックフレームに対し
てはCTL信号によりシャッターは所望する数のフレー
ム期間だけオフとされる。代表的には、カラーフィルタ
ー24の回転はフレームレートに関連づけられ、それに
よりシャッター26へのCTL信号はカラーホイールモ
ータ24aへのCTL信号と連係することができる。マ
スタータイミングユニット18がCTL信号の制御及び
タイミングを司る。
入力により制御される。オールブラックフレームに対し
てはCTL信号によりシャッターは所望する数のフレー
ム期間だけオフとされる。代表的には、カラーフィルタ
ー24の回転はフレームレートに関連づけられ、それに
よりシャッター26へのCTL信号はカラーホイールモ
ータ24aへのCTL信号と連係することができる。マ
スタータイミングユニット18がCTL信号の制御及び
タイミングを司る。
【0025】オールブラックフレームを提供する他に、
本発明のもう一つの特徴は光シャッター26を使用して
画像のディスプレイ中に照光レベルを与えることであ
る。例えば、シャッター26がフレーム期間の半分だけ
“オフ”であれば、得られる画像は50%の明るさとな
る。照光レベルの決定はシャッター26へ適切なCTL
信号を与えるタイミングユユニット18へある種の入力
を与えてユーザ制御もしくは自動制御とすることができ
る。さまざまな技術を使用してシャッター26のオンオ
フ時間を変調することができる。例えば、50%照光レ
ベルの場合には、各フレーム期間を4つのタイムスライ
ス、すなわち、オン、オフ、オン、オフ、ヘ分割するこ
とができる。代表的な光シャッター26のスイッチング
時間は1mS程度であり、したがって、16の照光レベ
ルが可能である。
本発明のもう一つの特徴は光シャッター26を使用して
画像のディスプレイ中に照光レベルを与えることであ
る。例えば、シャッター26がフレーム期間の半分だけ
“オフ”であれば、得られる画像は50%の明るさとな
る。照光レベルの決定はシャッター26へ適切なCTL
信号を与えるタイミングユユニット18へある種の入力
を与えてユーザ制御もしくは自動制御とすることができ
る。さまざまな技術を使用してシャッター26のオンオ
フ時間を変調することができる。例えば、50%照光レ
ベルの場合には、各フレーム期間を4つのタイムスライ
ス、すなわち、オン、オフ、オン、オフ、ヘ分割するこ
とができる。代表的な光シャッター26のスイッチング
時間は1mS程度であり、したがって、16の照光レベ
ルが可能である。
【0026】図2において、ミラー21及び27は光源
16、カラーフィルター24、及びDMD15の配置に
より指示される光路へ光を再指向する。他の構成の場合
には、さまざまなミラーを使用することができ、照光制
御装置17の光路により使用するミラーを増やしたり減
らしたり、照光制御装置17の他の部品に対してさまざ
まな位置でミラーを使用することができる。それにもか
かわらず、全体光路の一つの特徴はDMD15の表面に
入射する光がミラーエレメント30の傾斜角により予め
定められる所望角度となることである。
16、カラーフィルター24、及びDMD15の配置に
より指示される光路へ光を再指向する。他の構成の場合
には、さまざまなミラーを使用することができ、照光制
御装置17の光路により使用するミラーを増やしたり減
らしたり、照光制御装置17の他の部品に対してさまざ
まな位置でミラーを使用することができる。それにもか
かわらず、全体光路の一つの特徴はDMD15の表面に
入射する光がミラーエレメント30の傾斜角により予め
定められる所望角度となることである。
【0027】図3にDMD15の1個のミラーエレメン
ト30を示す。代表的なディスプレイ画像は、各々がロ
ー当たり768個のミラーエレメントの576ローを有
するアレイの1個のミラーエレメント30に対応する、
ピクセルにより構成される。光源16からの光がミラー
エレメント30の表面に入射すると、各ミラーエレメン
ト30により画像の1ピクセルが与えられる。
ト30を示す。代表的なディスプレイ画像は、各々がロ
ー当たり768個のミラーエレメントの576ローを有
するアレイの1個のミラーエレメント30に対応する、
ピクセルにより構成される。光源16からの光がミラー
エレメント30の表面に入射すると、各ミラーエレメン
ト30により画像の1ピクセルが与えられる。
【0028】図2及び図3を参照して、照光制御装置1
7はシャッター26に従ってDMD15の表面へ照光す
るかもしくはDMD15へ光が到達するのを防止する。
各ミラーエレメント30は支柱33に取り付けられたね
じりヒンジ32により支持された傾斜ミラー31を有し
ている。ミラー31はシリコン基板上に作成されたアド
レス/メモリ回路34上に配置されている。アドレス/
メモリ回路34のメモリセル内のデータに基づいた静電
力により各ミラー31は+10゜(オン)もしくは−1
0゜(オフ)傾斜し、DMD15の表面に入射する光が
変調される。“オン”ミラー31からの反射光は投写レ
ンズ29を通過して画像面上に画像を生成する。オフミ
ラーからの光は投写レンズ29を離れるように反射され
る。
7はシャッター26に従ってDMD15の表面へ照光す
るかもしくはDMD15へ光が到達するのを防止する。
各ミラーエレメント30は支柱33に取り付けられたね
じりヒンジ32により支持された傾斜ミラー31を有し
ている。ミラー31はシリコン基板上に作成されたアド
レス/メモリ回路34上に配置されている。アドレス/
メモリ回路34のメモリセル内のデータに基づいた静電
力により各ミラー31は+10゜(オン)もしくは−1
0゜(オフ)傾斜し、DMD15の表面に入射する光が
変調される。“オン”ミラー31からの反射光は投写レ
ンズ29を通過して画像面上に画像を生成する。オフミ
ラーからの光は投写レンズ29を離れるように反射され
る。
【0029】次に特に図3を参照して、各メモリセル3
4のすぐ上に2個のアドレス電極36及び2個のランデ
ィング電極37がある。ミラー31は3状態を有してい
る。それは双安定モードで作動し、ヒンジ32周りを一
方もしくは他方の方向へ10゜傾斜する。第3の状態は
ディスプレイの非作動時にミラー31が戻る平坦位置で
ある。
4のすぐ上に2個のアドレス電極36及び2個のランデ
ィング電極37がある。ミラー31は3状態を有してい
る。それは双安定モードで作動し、ヒンジ32周りを一
方もしくは他方の方向へ10゜傾斜する。第3の状態は
ディスプレイの非作動時にミラー31が戻る平坦位置で
ある。
【0030】実際上、ミラー31及びアドレス電極36
によりキャパシタが形成される。一方のアドレス電極3
6へ+5V(デジタル1)が印加され、他方のアドレス
電極36に0V(デジタル0)が印加され、かつミラー
31に負バイアスが加えられると、生成される静電荷に
よりミラー31は+5V電極36に向かって傾斜する。
アドレス電極36の電圧によりミラー31が傾斜開始
し、ランディング電極37に突き当たるまでそれ自体の
モーメントにより傾斜し続ける。
によりキャパシタが形成される。一方のアドレス電極3
6へ+5V(デジタル1)が印加され、他方のアドレス
電極36に0V(デジタル0)が印加され、かつミラー
31に負バイアスが加えられると、生成される静電荷に
よりミラー31は+5V電極36に向かって傾斜する。
アドレス電極36の電圧によりミラー31が傾斜開始
し、ランディング電極37に突き当たるまでそれ自体の
モーメントにより傾斜し続ける。
【0031】ミラー31はいずれかの方向へ傾斜する
と、電気機械的にその状態へラッチされる。アドレス電
極36の状態を変えるだけではミラーは移動せず、各ミ
ラー31のバイアスを取り除くとその非傾斜位置へ戻
る。再びバイアスが加えられると、ミラー31はその新
しいアドレス状態に従って傾斜する。
と、電気機械的にその状態へラッチされる。アドレス電
極36の状態を変えるだけではミラーは移動せず、各ミ
ラー31のバイアスを取り除くとその非傾斜位置へ戻
る。再びバイアスが加えられると、ミラー31はその新
しいアドレス状態に従って傾斜する。
【0032】図3のミラーエレメント30は“ねじりビ
ーム”設計とされている。しかしながら、本発明は他の
DMD設計でも有用である。例えば、カンチレバー設計
の場合には、ミラーは一端がヒンジにより支持され自由
端はそのアドレス電極に向かって傾斜する。さまざまな
種類のDMDの詳細については米国特許第5,083,
857号“多値可変形ミラーデバイス”、米国特許第
5,061,049号“空間光変調器及び変調方法”、
及び米国特許第4,956,619号“空間光変調器”
に記載されている。これらの各特許はテキサスインスツ
ルメンツ社が譲り受けており、参照としてここに組み入
れられている。
ーム”設計とされている。しかしながら、本発明は他の
DMD設計でも有用である。例えば、カンチレバー設計
の場合には、ミラーは一端がヒンジにより支持され自由
端はそのアドレス電極に向かって傾斜する。さまざまな
種類のDMDの詳細については米国特許第5,083,
857号“多値可変形ミラーデバイス”、米国特許第
5,061,049号“空間光変調器及び変調方法”、
及び米国特許第4,956,619号“空間光変調器”
に記載されている。これらの各特許はテキサスインスツ
ルメンツ社が譲り受けており、参照としてここに組み入
れられている。
【0033】DMD15へ入射する光の角度とその動作
の関係を図4に示す。一方へ10゜かつ他方へ10゜傾
斜するミラーエレメントの場合には、入射光は反射面に
直角な軸に対しておよそ20゜の角度へ向けられる。1
0゜オン傾斜したミラーは到来する光をレンズ29を介
して−20゜だけ反射する。−10゜(オフ)傾斜した
ミラーは入射光の光路を−60゜だけ反射させて投写レ
ンズ29の開口を避けるようにする。同様に、ヒンジ3
2の表面等の、アレイの平坦面により入射光は−40゜
だけ再指向されて、投写レンズ29の開口を避けるよう
にされる。
の関係を図4に示す。一方へ10゜かつ他方へ10゜傾
斜するミラーエレメントの場合には、入射光は反射面に
直角な軸に対しておよそ20゜の角度へ向けられる。1
0゜オン傾斜したミラーは到来する光をレンズ29を介
して−20゜だけ反射する。−10゜(オフ)傾斜した
ミラーは入射光の光路を−60゜だけ反射させて投写レ
ンズ29の開口を避けるようにする。同様に、ヒンジ3
2の表面等の、アレイの平坦面により入射光は−40゜
だけ再指向されて、投写レンズ29の開口を避けるよう
にされる。
【0034】他の実施例 特定実施例について本発明を説明してきたが、本明細書
は制約的意味合いを有するものではない。当業者であれ
ば、別の実施例だけでなく、開示された実施例のさまざ
まな修正が自明であると思われる。したがって、本発明
の真の範囲に入る修正は全て特許請求の範囲に入るもの
とする。
は制約的意味合いを有するものではない。当業者であれ
ば、別の実施例だけでなく、開示された実施例のさまざ
まな修正が自明であると思われる。したがって、本発明
の真の範囲に入る修正は全て特許請求の範囲に入るもの
とする。
【0035】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1).ミラーエレメントのアレイを有し各ミラーエレ
メントの傾斜及び非傾斜状態に従って画像を発生するデ
ジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を使用する画
像ディスプレイシステム用照光制御装置であって、該制
御装置は、光源から光を受光してカラーフィルターへ通
す第1組のレンズと、前記光の一つ以上の色を濾波する
カラーフィルターと、前記カラーフィルターから前記光
を受光してプリズムへ集束する第2組のレンズと、前記
第2組のレンズから前記光を受光して前記ミラーエレメ
ントの反射面へ向けて曲げるプリズムと、前記アレイと
ほぼ同面積の実質的にコリメートされた光線を供給する
前記プリズムレンズの一面におけるコリメートレンズ
と、前記第1組のレンズと前記プリズムとの間に配置さ
れ前記光を前記プリズムへ送るべきかどうかを決定する
シャッターと、前記ミラーエレメントからの反射光を受
光し前記光により形成される画像をディスプレイ面へ投
写する投写レンズと、を具備する照光制御装置。
る。 (1).ミラーエレメントのアレイを有し各ミラーエレ
メントの傾斜及び非傾斜状態に従って画像を発生するデ
ジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を使用する画
像ディスプレイシステム用照光制御装置であって、該制
御装置は、光源から光を受光してカラーフィルターへ通
す第1組のレンズと、前記光の一つ以上の色を濾波する
カラーフィルターと、前記カラーフィルターから前記光
を受光してプリズムへ集束する第2組のレンズと、前記
第2組のレンズから前記光を受光して前記ミラーエレメ
ントの反射面へ向けて曲げるプリズムと、前記アレイと
ほぼ同面積の実質的にコリメートされた光線を供給する
前記プリズムレンズの一面におけるコリメートレンズ
と、前記第1組のレンズと前記プリズムとの間に配置さ
れ前記光を前記プリズムへ送るべきかどうかを決定する
シャッターと、前記ミラーエレメントからの反射光を受
光し前記光により形成される画像をディスプレイ面へ投
写する投写レンズと、を具備する照光制御装置。
【0036】(2).第1項記載の照光制御装置であっ
て、前記シャッターが液晶デハイスである、照光制御装
置。
て、前記シャッターが液晶デハイスである、照光制御装
置。
【0037】(3).第1項記載の照光制御装置であっ
て、更に前記光を所望する光路に沿って再指向する少な
くとも1個のミラーを具備する、照光制御装置。
て、更に前記光を所望する光路に沿って再指向する少な
くとも1個のミラーを具備する、照光制御装置。
【0038】(4).第1項記載の照光制御装置であっ
て、前記カラーフィルターが回転カラーホイールであ
る、照光制御装置。
て、前記カラーフィルターが回転カラーホイールであ
る、照光制御装置。
【0039】(5).第4項記載の照光制御装置であっ
て、前記光シャッター及び前記カラーホイールが共通制
御信号により同期化される、照光制御装置。
て、前記光シャッター及び前記カラーホイールが共通制
御信号により同期化される、照光制御装置。
【0040】(6).第1項記載の照光制御装置であっ
て、前記シャッターが前記第2組のレンズと前記プリズ
ムとの間に配置されている、照光制御装置。
て、前記シャッターが前記第2組のレンズと前記プリズ
ムとの間に配置されている、照光制御装置。
【0041】(7).ミラーエレメントのアレイを有し
各ミラーエレメントの傾斜及び非傾斜状態に従って画像
を発生するデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)
の入射照光制御方法であって、該方法は、光線を発生す
るステップと、第1組のレンズを使用して前記光線をカ
ラーフィルターを介して集束するステップと、第2組の
レンズを使用して濾波された光を受光しプリズムへ集束
するステップと、プリズムを使用して前記アレイの表面
へ所望する入射角度で光を向けるステップと、コリメー
トレンズを使用してほぼ前記アレイのサイズに等しい実
質的にコリメートされた光線へ整形するステップと、光
シャッターを使用して前記コリメートされた光線を前記
プリズムへ送るべきかを制御するステップと、からなる
照光制御方法。
各ミラーエレメントの傾斜及び非傾斜状態に従って画像
を発生するデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)
の入射照光制御方法であって、該方法は、光線を発生す
るステップと、第1組のレンズを使用して前記光線をカ
ラーフィルターを介して集束するステップと、第2組の
レンズを使用して濾波された光を受光しプリズムへ集束
するステップと、プリズムを使用して前記アレイの表面
へ所望する入射角度で光を向けるステップと、コリメー
トレンズを使用してほぼ前記アレイのサイズに等しい実
質的にコリメートされた光線へ整形するステップと、光
シャッターを使用して前記コリメートされた光線を前記
プリズムへ送るべきかを制御するステップと、からなる
照光制御方法。
【0042】(8).第7項記載の方法であって、前記
光シャッターを使用するステップはフレーム期間に従っ
て実施される、照光制御方法。
光シャッターを使用するステップはフレーム期間に従っ
て実施される、照光制御方法。
【0043】(9).第7項記載の方法であって、前記
光シャッターを使用するステップは1フレーム期間より
も短いタイムスライスに従って実施される、照光制御方
法。
光シャッターを使用するステップは1フレーム期間より
も短いタイムスライスに従って実施される、照光制御方
法。
【0044】(10).第7項記載の方法であって、前
記カラーフィルターは回転カラーホイールであり光シャ
ッターを使用する前記ステップは前記カラーホイールの
回転に同期される、照光制御方法。
記カラーフィルターは回転カラーホイールであり光シャ
ッターを使用する前記ステップは前記カラーホイールの
回転に同期される、照光制御方法。
【0045】(11).第7項記載の方法であって、更
に前記ミラーエレメントからの反射光を画像としてディ
スプレイ面へ投写するステップからなる、照光制御方
法。
に前記ミラーエレメントからの反射光を画像としてディ
スプレイ面へ投写するステップからなる、照光制御方
法。
【0046】(12).デジタルミラーデバイス(DM
D)(15)を使用して画像を発生する投写ディスプレ
イシステム(10)用照光制御装置(17)。照光制御
装置(17)は光源からの光を受光してカラーフィルタ
ー(24)へ収束する第1組のレンズ(23)を有して
いる。第2組のレンズ(25)が有色光を受光してプリ
ズム(28)へ向ける。プリズム(28)はDMD(1
5)の反射鏡(30)へ向けて光を曲げ、コリメートレ
ンズ(28a)がDMD(15)のミラーアレイのサイ
ズにほぼ等しい光線を与える。光シャッター(26)が
第2組のレンズ(25)とプリズム(28a)との間に
配置されていて、システム(10)は画像ディスプレイ
間に“ブラック状態”を達成するかもしくはディスプレ
イされる画像の変調された照光レベルを達成することが
できる。
D)(15)を使用して画像を発生する投写ディスプレ
イシステム(10)用照光制御装置(17)。照光制御
装置(17)は光源からの光を受光してカラーフィルタ
ー(24)へ収束する第1組のレンズ(23)を有して
いる。第2組のレンズ(25)が有色光を受光してプリ
ズム(28)へ向ける。プリズム(28)はDMD(1
5)の反射鏡(30)へ向けて光を曲げ、コリメートレ
ンズ(28a)がDMD(15)のミラーアレイのサイ
ズにほぼ等しい光線を与える。光シャッター(26)が
第2組のレンズ(25)とプリズム(28a)との間に
配置されていて、システム(10)は画像ディスプレイ
間に“ブラック状態”を達成するかもしくはディスプレ
イされる画像の変調された照光レベルを達成することが
できる。
【図1】デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を
使用してホログラフィック画像を発生するディスプレイ
システム、及び本発明に従ってDMDへ光を与えるシャ
ッター付レンズシステムを示す図。
使用してホログラフィック画像を発生するディスプレイ
システム、及び本発明に従ってDMDへ光を与えるシャ
ッター付レンズシステムを示す図。
【図2】図1のDMD、光源、及びディスプレイ光学ユ
ニットの詳細図。
ニットの詳細図。
【図3】DMDの1個のミラーエレメントを示す図。
【図4】DMDへ入射する光の角度とDMDの動作の関
係を示す図。
係を示す図。
10 投写ディスプレイシステム 11 信号インターフェイスユニット 12a A/Dコンバータ 12b Y/Cセパレータ 13 プロセッサシステム 14 ディスプレイメモリ 15 デジタルミラーデバイス(DMD) 16 光源 17 照光制御装置 18 マスタータイミングユニット 21 第1のミラー 22 ヒートシンク 23 第1組のレンズ 24 回転カラーフィルター 24a モータ 25 第2組のレンズ 26 光シャッター 27 第2のミラー 28 プリズム 28a コリメートレンズ 29 投写レンズ 30 ミラーエレメント 31 傾斜ミラー 32 ねじりヒンジ 33 支柱 34 メモリセル 36 アドレス電極 37 ランディング電極
Claims (2)
- 【請求項1】 ミラーエレメントのアレイを有し各ミラ
ーエレメントの傾斜及び非傾斜状態に従って画像を発生
するデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を使用
する画像ディスプレイシステム用照光制御装置であっ
て、該制御装置は、光源から光を受光してカラーフィル
ターへ通す第1組のレンズと、前記光の一つ以上の色を
濾波するカラーフィルターと、前記カラーフィルターか
ら前記光を受光してプリズムへ集束する第2組のレンズ
と、前記第2組のレンズから前記光を受光して前記ミラ
ーエレメントの反射面へ向けて曲げるプリズムと、前記
アレイとほぼ同面積の実質的にコリメートされた光線を
供給する前記プリズムレンズの一面におけるコリメート
レンズと、前記第1組のレンズと前記プリズムとの間に
配置され前記光を前記プリズムへ送るべきかどうかを決
定するシャッターと、前記ミラーエレメントからの反射
光を受光し前記光により形成される画像をディスプレイ
面へ投写する投写レンズと、を具備する照光制御装置。 - 【請求項2】 ミラーエレメントのアレイを有し各ミラ
ーエレメントの傾斜及び非傾斜状態に従って画像を発生
するデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)の入射
照光制御方法であって、該方法は、光線を発生するステ
ップと、第1組のレンズを使用して前記光線をカラーフ
ィルターを介して集束するステップと、第2組のレンズ
を使用して濾波された光を受光しプリズムへ集束するス
テップと、プリズムを使用して前記アレイの表面へ所望
する入射角度で光を向けるステップと、コリメートレン
ズを使用してほぼ前記アレイのサイズに等しい実質的に
コリメートされた光線へ整形するステップと、光シャッ
ターを使用して前記コリメートされた光線を前記プリズ
ムへ送るべきかを制御するステップと、からなる照光制
御方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US221739 | 1994-03-31 | ||
US08/221,739 US5467146A (en) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | Illumination control unit for display system with spatial light modulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0821977A true JPH0821977A (ja) | 1996-01-23 |
Family
ID=22829160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7073952A Pending JPH0821977A (ja) | 1994-03-31 | 1995-03-30 | 画像ディスプレイシステム用照光制御装置及び制御方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5467146A (ja) |
JP (1) | JPH0821977A (ja) |
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