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技術 表示制御システム及び表示装置

出願人 深せん光峰科技股分有限公司
発明者 李屹王則欽
出願日 2015年5月29日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-570345
公開日 2017年8月31日 (2年0ヶ月経過) 公開番号 2017-525183
状態 特許登録済
技術分野 カラーTV映像再生装置 機械的光制御・光スイッチ 陰極線管以外の表示装置の制御
主要キーワード 切り替え回数 切り替え状態 切り替え速度 二進法 光通路 時間順序 スペクトル光 パルス振幅
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(2017年8月31日)のものです。
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図面 (9)

課題・解決手段

本発明は、表示制御システム及び表示装置を提供する。表示制御システム(1)は、光源(2)が同じフレームのデータにおいて交互に明視野及び暗視野にあるように制御すると共に、光源が暗視野にある時間内に空間光変調器(3)の光弁切り替えられるように制御する制御手段を備える。表示装置は表示制御システム(1)を備える。制御手段によって光源の明視野及び暗視野を制御することにより、空間光変調器(3)の光弁がより長い切り替え時間を有する。これにより、光弁の切り替え速度を低減し、空間光変調器(3)の製造時の難しさを軽減すると共に、空間光変調器(3)による光源の変調の精度を高めることができる。

概要

背景

空間光変調器SLM)は、表示装置において不可欠の重要な素子の1つである。近年、空間光変調器に関する技術は、顕著な進歩が得られている。例えば、照明強度を調節することで階調レベル差を実現することにより、より滑らか及びより高い解像度階調表示を実現する。

従来技術においては、SLMの光弁を迅速に切り替える必要があるため、産業製造及び制御において非常に不便である。中国特許公報CN102016695を例として挙げ、図1を参照しながら説明する。画像表示では、データが1フレームずつ表示され、各フレームのデータは、赤色、緑色、及び青色の3原色からなる画像を含み、赤色、緑色、及び青色の3色のレーザは、パルス変調により、赤、緑、及び青の3色の光及び輝度に対する各フレームのデータの要求を満たす。SLMは、複数の光弁を有し、各光弁の切り替えにより、各フレームの画像における各画素に要求される色の階調値を実現する。図2に示すように、光弁の切り替え角度は、±12°であり、切り替え時の3つの状態は、それぞれ図示する01、02、03の3つの状態である。入射光201(赤色、緑色、及び青色の3原色の光の何れか1つを含む)が光弁に入射し、且つ光弁が01状態にある場合は、入射光201が光弁に反射され、反射光束203が形成される。このとき、レンズ04に入射する光線がない。光弁が01状態から02状態へ変化して更に03状態になる場合、レンズ04に入射した反射光束202が徐々に増加し、ある画素点の階調値は、光弁が03状態(オンの状態にある)に滞留する時間の長さによって決められる。図1のレーザのパルス振幅変調すること及び光弁を切り替えることにより、異なるコントラストでの表示が実現される。図1において、光弁の切り替え回数及び切り替え滞留時間(当該技術案において、即ち、光弁が図2に示す01状態から03状態に変化して更に安定するオンの状態になる時間)により、異なる階調値が実現される。当該技術案は、画像表示のコントラストの問題を解決することができる。しかしながら、光弁を迅速に切り替える必要がある(そうでなければ、光弁の滞留時間が短くなり、光弁の光処理時間の誤差が極めて大きい)ため、光弁のオン・オフの状態が切り替えられる時に、振動が一定の期間生じるため、光弁がオンの状態又はオフの状態にある時間を正確に把握することができない。また、光弁の最速の切り替え時間と光弁の滞留時間とを合計すると10マイクロ秒/回を遥かに上回るため、合格水準のSLMを製造することが非常に困難になる等の問題が発生し、光弁の制御も非常に困難になる。

従って、光弁の切り替え速度を低減し、SLMを高精度に制御でき、且つSLMの製造の難しさを軽減することが可能な表示制御システム及び表示装置が求められている。

概要

本発明は、表示制御システム及び表示装置を提供する。表示制御システム(1)は、光源(2)が同じフレームのデータにおいて交互に明視野及び暗視野にあるように制御すると共に、光源が暗視野にある時間内に空間光変調器(3)の光弁が切り替えられるように制御する制御手段を備える。表示装置は表示制御システム(1)を備える。制御手段によって光源の明視野及び暗視野を制御することにより、空間光変調器(3)の光弁がより長い切り替え時間を有する。これにより、光弁の切り替え速度を低減し、空間光変調器(3)の製造時の難しさを軽減すると共に、空間光変調器(3)による光源の変調の精度を高めることができる。

目的

本発明の目的は、従来技術における、光弁が迅速に切り替えられることによって光変調の精度が低く、空間光変調器の製造が困難であるという問題を解決することができる表示制御システム及び表示装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

光源が同じフレームのデータにおいて交互に明視野及び暗視野にあるように制御すると共に、光源が暗視野にある時間内に空間光変調器光弁切り替えられるように制御する制御手段を備えることを特徴とする、表示制御システム

請求項2

前記光源が暗視野にある時間の長さは等しいことを特徴とする、請求項1に記載の表示制御システム。

請求項3

前記制御手段は、同じ原色光出射する光源が同じフレームのデータにおいて明視野にある時間を、等比になるように制御することを特徴とする、請求項1に記載の表示制御システム。

請求項4

前記制御手段は、同じ原色光を出射する光源が同じフレームのデータにおいて明視野にある輝度を、等比になるように制御することを特徴とする、請求項1に記載の表示制御システム。

請求項5

前記制御手段は、前記空間光変調器の光弁を、前記光源が暗視野にある時間内に切り替える又はそのまま維持するように制御することを特徴とする、請求項1に記載の表示制御システム。

請求項6

前記制御手段は、前記光源のパルス幅又は/及びパルス振幅を制御することを特徴とする、請求項1〜5の何れか1つに記載の表示制御システム。

請求項7

前記制御手段は、前記光源のパルス振幅を制御することによって出力光の輝度を変化させることを特徴とする、請求項6に記載の表示制御システム。

請求項8

請求項1〜7の何れか1つに記載の表示制御システムと、少なくとも1つの光源と、少なくとも1つの空間光変調器と、を備え、前記空間光変調器は、複数の光弁を有し、画像信号を受信して処理すると共に、前記光源から出射される光を受光して変調することを特徴とする、表示装置

請求項9

前記光源は、変調可能な光源であることを特徴とする、請求項8に記載の表示装置。

請求項10

前記光源は、励起光を出射する固体発光素子と、波長変換材料が設置されている基板を有するカラーホイールとを備え、前記波長変換材料が設置されている基板が所定の経路に沿って移動することによって、前記励起光が波長変換材料の異なる位置に時系列的照射されることを特徴とする、請求項9に記載の表示装置。

請求項11

前記光源は、少なくとも3つの固体発光素子を備え、前記少なくとも3つの固体発光素子は、赤色、緑色及び青色の3色の光の何れか1つの色の光を出射することを特徴とする、請求項9に記載の表示装置。

請求項12

前記光源は、1つのカラーホイール及び少なくとも1つの固体発光素子を備え、前記少なくとも1つの固体発光素子は、励起光を生成するために用いられ、前記カラーホイールは、前記励起光の光通路に設置され、当該励起光を受光して被励起光を生成するために用いられ、前記少なくとも1つの固体発光素子により生成された光は、前記空間光変調器によって変調されることを特徴とする、請求項9に記載の表示装置。

請求項13

前記空間光変調器は、1つ設置されており、前記表示制御システムは、光源が赤色、緑色、及び青色の3色の光を生成するように制御すると共に、空間光変調器が赤色、緑色、及び青色の3色の光を順に変調するように制御することを特徴とする、請求項9に記載の表示装置。

請求項14

前記空間光変調器は、3つ設置されており、前記表示制御システムは、前記光源が広スペクトル光又は原色光を出射するように制御し、前記原色光又は広スペクトル光が分光されて形成された原色光は、それぞれ、異なる空間光変調器に到達し、前記空間光変調器は、各フレームのデータにおける原色光の階調値に基づいて、受光した原色光を変調することを特徴とする、請求項9に記載の表示装置。

請求項15

前記固体発光素子は、LD、LEDのうちの1つ又は2つの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項10〜12の何れか1つに記載の表示装置。

技術分野

0001

本発明は、光学技術分野に関し、特に、表示制御システム及び表示装置に関するものである。

背景技術

0002

空間光変調器SLM)は、表示装置において不可欠の重要な素子の1つである。近年、空間光変調器に関する技術は、顕著な進歩が得られている。例えば、照明強度を調節することで階調レベル差を実現することにより、より滑らか及びより高い解像度階調表示を実現する。

0003

従来技術においては、SLMの光弁を迅速に切り替える必要があるため、産業製造及び制御において非常に不便である。中国特許公報CN102016695を例として挙げ、図1を参照しながら説明する。画像表示では、データが1フレームずつ表示され、各フレームのデータは、赤色、緑色、及び青色の3原色からなる画像を含み、赤色、緑色、及び青色の3色のレーザは、パルス変調により、赤、緑、及び青の3色の光及び輝度に対する各フレームのデータの要求を満たす。SLMは、複数の光弁を有し、各光弁の切り替えにより、各フレームの画像における各画素に要求される色の階調値を実現する。図2に示すように、光弁の切り替え角度は、±12°であり、切り替え時の3つの状態は、それぞれ図示する01、02、03の3つの状態である。入射光201(赤色、緑色、及び青色の3原色の光の何れか1つを含む)が光弁に入射し、且つ光弁が01状態にある場合は、入射光201が光弁に反射され、反射光束203が形成される。このとき、レンズ04に入射する光線がない。光弁が01状態から02状態へ変化して更に03状態になる場合、レンズ04に入射した反射光束202が徐々に増加し、ある画素点の階調値は、光弁が03状態(オンの状態にある)に滞留する時間の長さによって決められる。図1のレーザのパルス振幅変調すること及び光弁を切り替えることにより、異なるコントラストでの表示が実現される。図1において、光弁の切り替え回数及び切り替え滞留時間(当該技術案において、即ち、光弁が図2に示す01状態から03状態に変化して更に安定するオンの状態になる時間)により、異なる階調値が実現される。当該技術案は、画像表示のコントラストの問題を解決することができる。しかしながら、光弁を迅速に切り替える必要がある(そうでなければ、光弁の滞留時間が短くなり、光弁の光処理時間の誤差が極めて大きい)ため、光弁のオン・オフの状態が切り替えられる時に、振動が一定の期間生じるため、光弁がオンの状態又はオフの状態にある時間を正確に把握することができない。また、光弁の最速の切り替え時間と光弁の滞留時間とを合計すると10マイクロ秒/回を遥かに上回るため、合格水準のSLMを製造することが非常に困難になる等の問題が発生し、光弁の制御も非常に困難になる。

0004

従って、光弁の切り替え速度を低減し、SLMを高精度に制御でき、且つSLMの製造の難しさを軽減することが可能な表示制御システム及び表示装置が求められている。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、従来技術における、光弁が迅速に切り替えられることによって光変調の精度が低く、空間光変調器の製造が困難であるという問題を解決することができる表示制御システム及び表示装置を提供することにある。

0006

表示制御システムであって、当該表示制御システムは、光源が同じフレームのデータにおいて交互に明視野及び暗視野にあるように制御すると共に、光源が暗視野にある時間内に空間光変調器の光弁が切り替えられるように制御する制御手段を備える。

0007

好ましくは、前記光源が暗視野にある時間の長さは等しい。

0008

好ましくは、前記制御手段は、同じ原色光出射する光源が同じフレームのデータにおいて明視野にある時間を、等比になるように制御する。

0009

好ましくは、前記制御手段は、同じ原色光を出射する光源が同じフレームのデータにおいて明視野にある輝度を、等比になるように制御する。

0010

好ましくは、前記制御手段は、前記空間光変調器の光弁を、前記光源が暗視野にある時間内に切り替える又はそのまま維持するように制御する。

0011

好ましくは、前記制御手段は、前記光源のパルス幅又は/及びパルス振幅を制御する。

0012

好ましくは、前記制御手段は、前記光源のパルス振幅を制御することによって出力光の輝度を変化させる。

0013

本発明の目的をより良く実現するために、本発明は、更に表示装置を備える。前記表示装置は、上述した任意の技術案による表示制御システムと、少なくとも1つの光源と、少なくとも1つの空間光変調器と、を備え、前記空間光変調器は、複数の光弁を有し、画像信号を受信して処理すると共に、前記光源から出射される光を受光して変調する。

0014

好ましくは、前記光源は、変調可能な光源である。

0015

好ましくは、前記光源は、励起光を出射する固体発光素子と、波長変換材料が設置されている基板を有するカラーホイールとを備え、前記波長変換材料が設置されている基板が所定の経路に沿って移動することによって、前記励起光が波長変換材料の異なる位置に時系列的照射される。

0016

好ましくは、前記光源は、少なくとも3つの固体発光素子を備え、前記少なくとも3つの固体発光素子は、赤色、緑色、及び青色の3色の光の何れか1つの色の光を出射する。

0017

好ましくは、前記光源は、1つのカラーホイール及び少なくとも1つの固体発光素子を備え、前記少なくとも1つの固体発光素子は、励起光を生成するために用いられ、前記カラーホイールは、前記励起光の光通路に設置され、当該励起光を受光して被励起光を生成するために用いられ、前記少なくとも1つの固体発光素子により生成された光は、前記空間光変調器によって変調される。

0018

好ましくは、前記空間光変調器は、1つ設置されており、前記表示制御システムは、光源が赤色、緑色、及び青色の3色の光を生成するように制御すると共に、空間光変調器が赤色、緑色、及び青色の3色の光を順に変調するように制御する。

0019

好ましくは、前記空間光変調器は、3つ設置されており、前記表示制御システムは、前記光源が広スペクトル光又は原色光を出射するように制御し、前記原色光又は広スペクトル光が分光されて形成された原色光は、それぞれ、異なる空間光変調器に到達し、前記空間光変調器は、各フレームのデータにおける原色光の階調値に基づいて、受光した原色光を変調する。

0020

好ましくは、上述した任意の技術案において、前記固体発光素子は、LD、LEDのうちの1つ又は2つの組み合わせを含む。

発明の効果

0021

本発明の上述した技術案では、制御手段によって光源の明視野及び暗視野を制御することにより、空間光変調器の光弁は、より長い切り替え時間を有する。これにより、光弁の切り替え速度を低減し、空間光変調器の製造時の難しさを軽減すると共に、空間光変調器による光源の変調の精度を高めることができる。

図面の簡単な説明

0022

背景技術におけるレーザ変調の時系列図である。
背景技術における光弁の切り替えを示す模式図である。
本発明の実施例1において表示制御システムにより光源及び空間光変調器を制御する模式図である。
本発明の実施例1において表示制御システムにより光源のパルスを制御する模式図である。
本発明の実施例1において表示制御システムにより光源のパルスを制御する他の模式図である。
本発明の実施例2において表示制御システムにより複数の光源及び空間光変調器を制御する模式図である。
本発明の実施例3における表示装置の構造模式図である。
本発明の実施例3における表示装置の他の構造模式図である。

実施例

0023

本発明の光源が明視野にあるとは、光源がオンの状態にあることを意味する。光源が暗視野にあるとは、光源がオフの状態にあることを意味する。本発明の空間光変調器は、液晶表示素子を含んでもよく、DMDを含んでもよい。

0024

説明をより明確で、より理解し易くするために、以下、図面を参照しながら、本発明の技術案を詳しく説明する。以下の実施例においては、空間光変調器がDMDを含む場合のみを例示として挙げ、空間光変調器が液晶表示素子を含む場合は、以下の実施例におけるDMDに関する実施例を参照することができる。

0025

図3を参照しながら、本発明の実施例1を説明する。表示制御システムは、光源が交互に明視野及び暗視野にあるように制御すると共に、空間光変調器を制御する制御手段を備える。光源が暗視野にある時間は、等しくてもよく、等しくなくてもよい。好ましくは、光源が暗視野にある時間は等しい。以下、図3を参照しながら、詳しく説明する。光源は、制御手段の制御によって交互にオン・オフされる。空間光変調器が1つのDMDを含む場合を例として挙げる。図3はDMDのうちの1つの光弁の切り替え状態を示している。1フレームのデータ(「1フレームの画像」や「1フレームの画像データ」と称してもよい)において(1フレームのデータは、図3における赤色、緑色、青色の3原色のデータを含むデータの長さであってもよく、図6における1つの色のデータの長さであってもよい)、光源は、赤色、緑色、青色を含む3原色の光を順に出射し、DMDは、制御手段の制御によって、DMDに到達する赤色、緑色、青色を含む3原色の光を順に変調する。光源が赤色の光を出射する場合、制御手段は、t1、t3、t5、t7の時間に光源がオフの状態にあるように制御すると共に、t2、t4、t6、t8の時間に光源がオンの状態にあるように制御する。ここで、t1、t3、t5、t7の時間において光源がオフの状態にある時間は等しい。即ち、光源が暗視野にある時間は等しい。DMDの光弁はt1、t3、t5、t7の時間に切り替えられても良い。例えば、t1に対応する時間において、DMDの光弁がオフの状態からオンの状態に切り替えられる。光源が暗視野にある時間の長さについては特に限定されない。光源が暗視野にある時間が長いほど、DMDの光弁の切り替え速度が遅くなり、光源の利用率が低下する(ここで、図3に示されている1フレームのデータにおける緑色の光、青色の光の変調については、繰り返して説明しない)。本技術案において、DMDの光弁の切り替えは、均一の速度で行われてもよく、非均一の速度で行われてもよい。DMDの光弁の切り替え時間は、光源が暗視野にある時間(例えば、t5の時間において)よりも短くてもよく、光源が暗視野にある時間と等しくてもよく、特に限定されない。従来のDMDの光弁の切り替え時間と滞留時間との和が最小でt8時間であることに比べ、本実施例の技術案では、DMDの光弁は、光源が暗視野にある時間において切り替えられ、光源が明視野になる時、DMDの光弁は既に安定した状態であるため、DMDによる光の変調の精度がより高まる。また、DMDの切り替え速度が明らかに低減するため、空間光変調器の製造時の難しさを大幅に軽減することができる。

0026

図3は、複数の技術案のうちの1つのみを示している。ここでは、光源から出射される光の色及び光が出射されるタイミングについては、特に限定されない。例えば、光源から出射される光は、3原色以外の他の色の光を含んでもよい。例えば、光源は、赤色、青色、黄色、緑色、又は赤色、緑色、青色、シアン色等の色の光を順に出射する。光源により出射される光が3原色以外の他の色の光を更に含む場合、画像表示の色域及び画像表示の輝度を同時に増やすことができる。

0027

本実施例において、制御手段は、同じ原色光を出射する光源が同じフレームのデータにおいて明視野にある時間を、等比になるように制御する。階調が4ビットである場合、画像が表示できる階調値は、24である。図3に示すように、同じフレームのデータにおいて、光源が赤色の光を出射する場合、光源が明視野にある時間は、順に23×(t/3−4t1)/15、22×(t/3−4t1)/15、21×(t/3−4t1)/15、20×(t/3−4t1)/15である。即ち、光源が二進法である場合、t2、t4、t6、t8の時間の公比は2である。すなわち、t2、t4、t6、t8にあるときの光源のパルス幅の公比は2である。当然ながら、t2、t4、t6、t8の時間順序は、例えば、t2、t8、t4、t6のように調整可能である。時間順序が調整された後でも、パルス幅は依然として等比である。

0028

本実施例において、制御手段は、同じ原色光を出射する光源が同じフレームのデータにおいて明視野にある輝度を、等比になるように制御する。なお、制御手段による光源に対する制御の波形は、矩形波三角波正弦波を含むが、これらに限定されない。光源が明視野にある輝度は、波形の面積正比例する。ここで、波形が矩形波である場合のみを例にすると、光源が明視野にある輝度=光源のパルス幅×光源のパルス振幅である。図5に示すように、本実施例においては、階調が4ビットである場合を例にすると、同じ原色光を出射する光源が同じフレームのデータにおいて明視野にある輝度は、P1×t8、P2×t6、P3×t4、P4×t2である。ここで、P1×t8=21×P2×t6=22×P3×t4=23×P4×t2である。図5は、好ましい一実施例である。同じフレームのデータにおいて同じ原色光が明視野にある輝度の前後の順序は、例えば、t6、t2、t8、t4等のように変更されてもよい。同じフレームのデータにおいて同じ原色光が明視野にある輝度は、順序が変更された後でも、依然として等比である。

0029

図3及び図5は、階調が4ビットである場合のDMDの切り替え、及び光源による制御の模式図である。本発明において、階調のビット数は、特に限定されない。本実施例においては、DMDの光弁の切り替え速度が明らかに低減しているため、階調は、例えば、8ビット、10ビット、16ビット、32ビット等であってもよい。階調が高いほど、表示できる階調値がより大きくなり、画像の表示がより明確になる。即ち、本発明では、DMDの光弁の切り替え速度を低減させることによって、階調のビット数を高め、画像をより明確に表示することができる。本実施例の光源は、変調可能な光源、すなわち、光源のパルス幅及び/又はパルス振幅が変調可能な光源であり、好ましくは、変調の頻度が少なくとも1000Hzに達することができる光源である。従来のこのような光源は、固体発光素子であってもよく、制御手段は、固体発光素子がオン・オフの状態に迅速に切り替えられるように制御する。前記固体発光素子は、好ましくは、LD又はLED、或いはLDとLEDとの組み合わせである。当然ながら、技術の発展に伴い、変調の周波数を満たす他の光源であってもよい。本実施例においては、光源が固体発光素子であるため、制御手段は、光源のパルスを制御することによってDMDの光弁の切り替え速度を低減させ、DMDの製造工程の難しさを軽減させることができる。

0030

ここで、光源の輝度は、光源のパルス幅によって決められる。光源の輝度(利用率)が異なると、DMDの光弁の切り替え時間も異なる。以下には、本実施例において光源の利用率が異なる場合のDMDの光弁の切り替え時間が示されている。階調が8ビットである場合を例にすると、単位時間における更新頻度は60であり、光源の利用率はx%であり、DMDの切り替え時間は(1−x%)×(1/(60×3×8))である。

0031

0032

上述した表から分かるように、制御手段は、光源が明視野にある時間の長さを制御することによって、DMDの切り替え速度を変化させることができる。然しながら、本技術案における光源の出力光のパワーの大きさに関わらず、本発明のDMDの切り替え速度は、何れも従来技術におけるDMDの切り替え速度よりも遥かに遅い。

0033

上述した技術案において、光源の利用率が100%に達しておらず、光源の出力光の輝度を確保するために、本実施例において、制御手段は、さらに光源のパルス振幅及び/又はパルス幅を制御するために用いられ、光源の出力光のパワー又は輝度に対する様々な要求を満たすことができる。制御手段が光源のパルス幅が広くなるように制御する場合、DMDの切り替え速度が速くなり、制御手段が光源のパルス幅が狭くなるように制御する場合、DMDの切り替え速度が遅くなる。即ち、制御手段によってDMDの切り替え速度を変化させることができ、これにより、DMDの製造時における工程の難しさを変えることができる。図4に示すように、制御手段が光源のパルス幅を制御する場合、光源のパルス幅がm1であるときの光源の出力光の輝度は、光源のパルス幅がm2であるときの光源の出力光の輝度(m2>m1)より明らかに低い。その理由は、同じフレームのデータにおいて、光源のパルス幅がm1である場合における光源が明視野にある時間が、光源のパルス幅がm2である場合における光源が明視野にある時間よりも短く、光源のパルス幅がm1である場合における光源が暗視野にある時間が、光源のパルス幅がm2である場合における光源が暗視野にある時間よりも長いからである。従って、DMDの切り替え時間は、光源のパルス幅がm2である場合のDMDの切り替え時間より長くてもよい。制御手段が光源のパルス振幅を制御する際、図4に示すように、パルス幅が変わらない場合、光源のパルス振幅がP1である光源の出力光の輝度は、光源のパルス振幅がP2である光源の出力光の輝度より低い(P2>P1)。即ち、光源のパルス振幅がP1である光源の出力光の輝度は、光源のパルス幅がP2である光源の出力光の輝度のP1/P2倍である。本技術案では、DMDの切り替え速度を低減させるとともに、光源の出力光の輝度を変化させない又は向上させることで、製造工程がより簡単になり、表示装置の品質がさらに高まる。

0034

以下、図6を参照しながら、本発明に係る実施例2を説明する。実施例2と実施例1との相違点は、制御手段が、少なくとも赤色、緑色、及び青色の3色を含む光を同時に出射するように光源を制御し、空間光変調器が、3つのDMDを備え、制御手段が、3つのDMDを同時に動作させるように制御することにある。以下、制御手段による光源及び空間光変調器の制御を具体的に説明する。当然ながら、光源から出射される光は、赤色、緑色、及び青色の3色の光以外の他の色の光を含んでもよく、例えば、色域の範囲を拡大するために、シアン色の光、黄色の光を含んでもよい。

0035

図6に示すように、光源は、それぞれ赤色、緑色、及び青色の3色の光を出射し、3つのDMDは、赤色、緑色、及び青色の3色の光を対応して変調する。制御手段は、3色の光が交互に明視野及び暗視野にあるように、3色の光を同時に制御すると共に、3色の光のパルス幅及び/又はパルス振幅を制御する。ここで、当該3色の光のパルス幅及びパルス振幅は、同じであってもよく、異なってもよい。ある色の光の出力光の輝度が不十分である場合、制御手段は、当該色の光のパルス幅及びパルス振幅を制御し、他の2色の光を変調する必要はない。これにより、比較的に理想的な画像表示を得ることができる。図6は、3色の光のパルス幅及びパルス振幅が何れも同じである場合のみを示している。輝度が4ビットである場合、3色の光が暗視野にある時間t7、t5、t3、t1は同じであり、t8=21×t6=22×t4=23×t2である。また、階調のビット数、パルス幅、及びパルス振幅は異なる。対応する1つのDMDの技術案を参照すればよく、ここでは繰り返して説明しない。本実施例において、DMD−赤は、光源—赤から出射される赤色の光を処理し、DMD−緑は、光源—緑から出射される緑色の光を処理し、DMD−青は、光源—青から出射される青色の光を処理する。図6は、DMD−赤、DMD−緑、DMD−青が、DMDにおける1つの光弁によって赤色、緑色、青色の3色の光を変調する場合を示している。ここで、DMD−赤の1つの光弁は、光源—赤が暗視野にあるt7時間において切り替えられ、光源—赤が明視野にあるt8時間において滞留し(光弁がオンにある状態)、その後、光源—赤が暗視野にあるt5時間において切り替えられ、その後、t6時間において滞留し(光弁がオフにある状態)、さらに、暗視野にあるt3時間において切り替えられ、その後、t4時間において滞留し(光弁がオンにある状態)、その後、暗視野にあるt1時間において切り替えられ、その後、t2時間において滞留する(光弁がオフにある状態)。図6は、DMD−緑とDMD−青における1つの光弁の切り替えを示しており、ここでは、詳しく説明しない。

0036

本実施例においては、階調が10ビットである場合を例示し、単位時間における更新頻度は60であり、光源の利用率はx%であり、DMDの切り替え時間は(1−x%)×(1/(60×10))である。

0037

0038

なお、DMDの光弁は、光源が暗視野にある時に切り替えてもよく、光源が暗視野にある時に切り替えなくてもよい。即ち、階調がNビットである場合、DMDの各光弁の切り替え回数は、多くてもN回である。本発明の表示制御システムは、画像表示の階調がMビットであるように制御することができる。Mは、正の整数、例えば、4、5、6、7、8・・・である。従来技術に比べ、当該技術案は、DMDの光弁の切り替え速度を大幅に低減させ、DMDによる光源の変調精度を高めると共に、DMDの製造時における工程の難しさを大幅に軽減する。同時に、空間光変調器による画像の階調のビット数を高めることができる。つまり、本技術案のDMDの切り替え速度を大幅に低減し、より高いビット数の階調表示を実現して、階調表示のビット数を数倍に高めることができる。また、DMDの切り替え速度が従来技術のDMDの切り替え速度よりも遅いため、画像表示の品質を高めると同時に、DMDの製造の難しさを軽減することができる。

0039

以下の実施例の光源は、変調可能な光源である。以下の実施例では、光源が固体発光素子である場合を例示しており、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。

0040

本発明による実施例3において、表示装置は、図7及び図8に示すように、光源2と、表示制御システム1と、空間光変調器3とを備える。

0041

(1)光源2は、異なる色の光を生成するために用いられ、例えば、赤色、緑色、青色、黄色、シアン、マゼンタ等の色の光を生成する。当該光源2の数については、特に限定されず、表示装置により生成される光の色の種類の数に基づいて、光源の数が決められる。

0042

図7に示すように、光源2は、1つの固体発光素子21及び1つのカラーホイール22を備える。固体発光素子21は、LD及びLEDのうちの1つ又は2つの組み合わせを含んでもよく、単独のLD又はLEDであってもよく、LDアレイLEDアレイ、又はLDとLEDの組み合わせのアレイであってもよい。当該固体発光素子21は、励起光を出射し、当該励起光は、セグメントに波長変換材料が設置されているカラーホイール22に到達する。カラーホイールが所定の経路に沿って移動することによって、励起光は、カラーホイールの異なるセグメントに照射され、異なる色の被励起光が生成される。

0043

本発明においては、変調可能な光源の動作に合わせるために、波長変換材料は、より素早い応答速度を有する材料でなければならないが、従来の蛍光体材料は、一般的に本発明の要求を満たすことができる。当然ながら、波長変換材料は、波長変換の応答時間が変調可能な光源のスイッチの切り替え時間よりも短ければ、蛍光体以外の材料であってもよい。例えば、黄色の蛍光体が励起されると、数十nsから数百nsの時間内に黄色の光が生成される。それに応じて、変調可能な光源のLED又はLDを選択してもよい。

0044

図8に示すように、光源2は、固体発光素子21及び固体発光素子23を備える。ここで、固体発光素子21により生成された励起光は、セグメントに波長変換材料が設置されているカラーホイール22に到達する。カラーホイール22が所定の経路に沿って移動することにより、励起光がカラーホイールの異なるセグメントに照射され、異なる色の被励起光が生成される。固体発光素子23は、画像表示の色域を補充するために、被励起光とは異なる光を生成する。又は、固体発光素子23は、被励起光の1つの色の光と同じ光を生成することによって、当該1つの色の光を補充して、画像表示の色の飽和レベルを改善する。

0045

当然ながら、固体発光素子は、1つ又は複数設けられてもよく、特に限定されない。固体発光素子から出射される光についても、特に限定されず、青色の光、UV光、赤色の光、緑色の光等であってもよい。

0046

本技術案においては、空間光変調器により変調される光は、固体発光素子から直接出射された光であってもよく、固体発光素子が波長変換材料を励起して生成された被励起光であってもよい。被励起光は、3原色光(赤、緑、青)の色のうちの1つ又は複数を含んでもよく、広スペクトル光(黄、シアン、マゼンタ)を含んでもよい。当該広スペクトル光は、分光合成光装置4によって分光された後、異なる空間光変調器に到達することができる。

0047

(2)表示制御システム1は、光源及び空間光変調器3を制御するために用いられる。当該表示制御システム1は、実施例1及び実施例2に係る表示制御システムであり、ここでは、詳しく説明しない。なお、本実施例における表示制御システム1は、本実施例の固体発光素子が同じフレームのデータにおいて交互に明視野及び暗視野にあるように制御する。

0048

(3)空間光変調器3は、光源から生成された光を変調し、変調された光を投影レンズ投射する。本実施例において、空間光変調器3は、1つ、2つ、又は3つ含まれてもよく、特に限定されない。

0049

図7に示すように、空間光変調器は、1つ設置されており、空間光変調器3は、カラーホイールにより生成された時系列光を順に処理する。これにより、光源の構成がより簡素化されると共に、表示制御システム1による制御がより簡単になる。空間光変調器が1つである場合、空間光変調器3は、固体発光素子から出射された光、又は固体発光素子から出射された光及びカラーホイールから出射された被励起光を順に変調することができる。ここで、表示制御システム1は、固体発光素子を順に制御する。上記の技術案によれば、色域が増え、画像表示の品質が高まる。

0050

図8に示すように、空間光変調器は、3つ設置されており、空間光変調器3は、カラーホイールにより生成された励起光及び固体発光素子から出射された光を処理する。ここで、空間光変調器31、空間光変調器32、及び空間光変調器33は、光を同時に変調してもよく、光を順に変調してもよい。同じ空間光変調器は、同じ色の光を変調してもよく、異なる色の光を変調してもよい。3つの空間光変調器を用いて光源から出射された光を処理する際に、表示制御システム1が光源を制御するため、1フレームの画像の更新頻度が変わらない場合、3つの空間光変調器が同時に光を処理する。これにより、1つの色の光の変調時間は、1つの空間光変調器にとって、時間が長くなる。即ち、光源が暗視野にある時間が増加し、光弁の切り替え速度が低減する。

0051

上述した内容は、本発明の好ましい実施例であり、本発明の特許請求の範囲を制限するものではない。本発明の明細書及び図面を用いて得られた等価的な構造、又は他の関連する技術分野に直接又は間接的な応用は、何れも本発明の特許請求の範囲に含まれる。

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