スクローリングカラーおよびウォブルデバイスを備えた表示システム
【課題】
光の無駄が生じることを回避する。
【解決手段】
画像データに基づいて画像を表示するための表示システム（１００）であって、画像データに基づいて、第１のサブフレーム画像および少なくとも第２のサブフレーム画像を含む複数のサブフレーム画像を規定するように構成された画像処理ユニット（１０６）と、複数のカラーを含むスクローリングカラー光ビーム（１４１）を生成するように構成されたスクローリングカラーデバイス（１０２）と、複数のサブフレーム画像に基づいて、スクローリングカラー光ビーム（１４１）を受け取って変調するように設けられた空間光変調器（１０３）と、第１のサブフレーム画像が前記第２のサブフレーム画像から空間的にオフセットするように、サブフレーム画像を交互に表示させるように構成されたウォブリングデバイス（１０４）と、を備える。
光の無駄が生じることを回避する。
【解決手段】
画像データに基づいて画像を表示するための表示システム（１００）であって、画像データに基づいて、第１のサブフレーム画像および少なくとも第２のサブフレーム画像を含む複数のサブフレーム画像を規定するように構成された画像処理ユニット（１０６）と、複数のカラーを含むスクローリングカラー光ビーム（１４１）を生成するように構成されたスクローリングカラーデバイス（１０２）と、複数のサブフレーム画像に基づいて、スクローリングカラー光ビーム（１４１）を受け取って変調するように設けられた空間光変調器（１０３）と、第１のサブフレーム画像が前記第２のサブフレーム画像から空間的にオフセットするように、サブフレーム画像を交互に表示させるように構成されたウォブリングデバイス（１０４）と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示するための表示システム、表示方法および画像を生成するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ、プロジェクタ、または他の画像化システム等の画像を表示するための従来のシステムまたはデバイスは、静止画像またはビデオ画像を表示するために頻繁に用いられる。観察者は、画像サイズ、コントラスト比、カラー純度、輝度、画素色精度、および解像度等の多くの基準に基づいて表示システムを評価する。画像輝度、画素色精度、および解像度は、多くの表示市場において特に重要な測定基準である。なぜなら、得られる輝度、画素色精度、および解像度によって、表示される画像のサイズは制限され、高レベルの周囲光を有するスポットにおいてどのようにしてうまく画像を見ることができるかが制御されるからである。
【０００３】
従来の表示システムは、水平行および垂直列に配置された画素のアレイをアドレス指定することによって表示画像を生成する。画素は、矩形形状を有するため、表示される画像における物体の斜めのまたは湾曲したエッジを、段付きまたはぎざぎざした様相を与えずに表すことは困難である場合がある。さらに、表示システムの１つまたは複数の画素に欠陥がある場合、表示画像は、その欠点の影響を受ける。たとえば、表示システムの画素が「オフ」位置のみを示す場合、画素は、表示画像において、真っ黒な四角を生成する場合がある。画素形状の望ましくない結果および画素の不正確さは、表示画像が大きなビューイング面にカラーで投影される場合に強調される。
【０００４】
多くの表示システムは、ビデオフレーム毎に原色（赤、緑、および青）で３つ以上の変調された画像を作成することによって、単一の変調器を用いて、フルカラー表示を作成する。原色は、通常、カラーホイール、プリズム、または他の何らかのカラーフィルターを用いて、白色光源から得られる。変調された画像は、高レートで順次表示され、人間の視覚システムにおいてフルカラー画像を作成する。したがって、フルカラー表示を生成するこの方法は、「順次式カラー」と呼ばれる。順次式カラーを用いることによって、画像形成のために、所望の赤、緑および青の光が生成されるが、これは、望ましくない光の波長の透過を阻止することによって行われる。換言すると、光源によって発せられた光の有意の部分は、無駄になり、結果として、最終表示画像の輝度は低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、光の無駄が生じることを回避することができる画像表示システムおよび画像表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、画像を表示するための表示システムであって、画像データを処理し、該画像データに対応する複数の画像サブフレームを生成するように構成された画像処理ユニットと、前記画像サブフレームに従って光ビームを変調するように構成された変調器と、前記変調器の面にわたって複数のカラーをスクロールし、前記複数の画像サブフレームを保持するカラー光ビームを生成するように構成されたスクローリングカラーデバイスと、前記カラー光ビームから前記画像を表示するように構成された表示光学部品と、前記画像サブフレームが変化する空間オフセットで表示されるように、前記カラー光ビームを変位するように構成されたウォブリングデバイスと、を備えている。
前記スクローリングカラーデバイスは、前記複数の画像サブフレームのそれぞれに対応する画像サブフレーム期間中に整数回だけ、前記変調器の前記面にわたって前記複数のカラーをスクロールすることができる。
【０００７】
また、本発明は、画像データに基づいて画像を表示するための表示システムであって、前記画像データに基づいて、第１のサブフレーム画像および少なくとも第２のサブフレーム画像を含む複数のサブフレーム画像を規定するように構成された画像処理ユニットと、複数のカラーを含むスクローリングカラー光ビームを生成するように構成されたスクローリングカラーデバイスと、前記複数のサブフレーム画像に基づいて、前記スクローリングカラー光ビームを受け取って変調するように設けられた空間光変調器と、前記第１のサブフレーム画像が前記第２のサブフレーム画像から空間的にオフセットするように、前記サブフレーム画像を交互に表示させるように構成されたウォブリングデバイスと、を備えている。
前記空間光変調器は、制御可能な画素要素のアレイを含む面を備え、前記スクローリングカラー光ビームは、前記制御可能な画素要素にわたって前記複数のカラーのセグメントをスクロールすることができる。
【０００８】
さらに、本発明は、画像フレームを規定する画像フレームデータに基づいて、画像フレーム期間中に画像を表示するための表示システムであって、前記フレームデータに基づいて、それぞれが前記フレーム期間中に別個のサブフレーム画像のそれぞれを規定する複数のサブフレームデータアレイを生成するように構成された画像処理電子部品と、前記サブフレームデータアレイに基づいて光ビームを生成するように構成された空間光変調器と、
前記光ビームの前記生成中に、前記空間光変調器にわたって複数のカラーをスクロールするように構成されたスクローリングカラーデバイスと、前記フレーム期間中に前記サブフレーム画像のそれぞれの相対的な変位を行うように構成されたウォブリングデバイスと、
を備えている。
【０００９】
さらに、本発明は、フレーム期間中に画像を表示するための表示システムであって、前記フレーム期間中に光を変調して少なくとも２つのサブフレーム画像を提供するように構成された空間光変調器と、前記フレーム期間中に前記光変調器にわたって複数のカラーをスクロールするように構成された光源と、前記フレーム期間中に前記サブフレーム画像の相対的な変位を行うように構成されたウォブリングデバイスと、を備えている。
【００１０】
本発明は、画像を表示する方法であって、前記画像を規定する画像データを処理し、前記画像データに対応する複数の画像サブフレームを生成するステップと、前記複数の画像サブフレームを保持する光ビームを変調器を用いて生成するステップと、前記光ビームが、前記複数の画像サブフレームを保持するカラー光ビームを含むように、前記光ビームの前記生成中に、前記変調器の面にわたって複数のカラーをスクロールするステップと、前記カラー光ビームを表示し、前記画像を形成するステップと、前記複数の画像サブフレームのそれぞれが、他の前記画像サブフレームからオフセットした画像サブフレーム位置に空間的に表示されるように、前記カラー光ビームを変位するステップと、を含んでいる。
【００１１】
また、本発明は、画像データに基づいて画像を生成する方法であって、入力される前記画像データに基づいて、少なくとも第１のサブフレームおよび第２のサブフレームを含む前記複数のサブフレームを規定するステップと、スクローリングカラー光ビームを生成するステップと、前記複数のサブフレームに基づいて、前記スクローリングカラー光ビームを変調器を用いて変調し、変調された光ビームを生成するステップと、前記変調された光ビームが前記複数のサブフレームに対応する複数のサブフレーム位置の間に表示されるように、前記変調された光ビームを変位させ、ビューイング面に前記変調された光ビームを投影するステップと、を含んでいる。
前記スクローリングカラー光ビームを生成するステップと、前記変調された光ビームを変位させるステップとを同期させるステップをさらに含むことができる。
【００１２】
さらに、本発明は、フレーム期間中に画像を生成する方法であって、光ビームにわたって光のカラーセグメントをスクロールするステップと、前記光ビームを変調し、少なくとも２つのサブフレーム画像を提供するステップと、前記２つのサブフレーム画像をビューイング面に表示するステップと、前記２つのサブフレーム画像が互いに対して変位されるように前記光ビームを変位させるステップと、を含んでいる。
【００１３】
添付の図面は、本発明の様々な実施形態を例示し、本明細書の一部である。例示される実施形態は、単に、本発明の実施例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１４】
図面全体にわたって、同一の参照符号は、同様であるが必ずしも同一でない要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】１つの例示的な実施形態による例示的な表示システムを示す図である。
【図２】１つの例示的な実施形態による変調器の面にわたるスクローリングカラーを示す図である。
【図３】１つの例示的な実施形態による例示的なスクローリングカラーデバイスを示す図である。
【図４】１つの例示的な実施形態による例示的な「ピンホイール」型カラーフィルターホイールを示す図である。
【図５】１つの例示的な実施形態による画像処理ユニット内の例示的な機能の拡大図を用いて例示的な表示システムを示す図である。
【図６Ａ】１つの例示的な実施形態に従って、複数の画像サブフレームが特定の画像に対して生成され得ることを示す図である。
【図６Ｂ】１つの例示的な実施形態に従って、複数の画像サブフレームが特定の画像に対して生成され得ることを示す図である。
【図６Ｃ】１つの例示的な実施形態に従って、複数の画像サブフレームが特定の画像に対して生成され得ることを示す図である。
【図７Ａ】１つの例示的な実施形態に従って、第１のサブフレームからの画素を第１の画像サブフレーム位置に表示する図である。
【図７Ｂ】１つの例示的な実施形態に従って、第２のサブフレームからの画素を第２の画像サブフレーム位置に表示する図である。
【図８Ａ】１つの例示的な実施形態に従って、サブフレーム生成機能が、画像フレームに対して画像サブフレームを規定し得ることを示す図である。
【図８Ｂ】１つの例示的な実施形態に従って、サブフレーム生成機能が、画像フレームに対して画像サブフレームを規定し得ることを示す図である。
【図８Ｃ】１つの例示的な実施形態に従って、サブフレーム生成機能が、画像フレームに対して画像サブフレームを規定し得ることを示す図である。
【図８Ｄ】１つの例示的な実施形態に従って、サブフレーム生成機能が、画像フレームに対して画像サブフレームを規定し得ることを示す図である。
【図９Ａ】１つの例示的な実施形態に従って、第１のサブフレームからの画素を第１の画像サブフレーム位置に表示することを示す図である。
【図９Ｂ】１つの例示的な実施形態に従って、第２のサブフレームからの画素を第２の画像サブフレーム位置に表示することを示す図である。
【図９Ｃ】１つの例示的な実施形態に従って、第３のサブフレームからの画素を第３の画像サブフレーム位置に表示することを示す図である。
【図９Ｄ】１つの例示的な実施形態に従って、第４のサブフレームからの画素を第４の画像サブフレーム位置に表示することを示す図である。
【図１０】１つの例示的な実施形態に従って、同じ表示システムにおいて、スクローリングカラー、解像度の向上、および画素エラーの隠蔽を容易にするためのスクローリングカラーデバイスおよびウォブリングデバイスの例示的な同期化を示す図である。
【図１１】１つの例示的な実施形態に従って、スクローリングカラーデバイスが、３つの原色の代わりに５つのカラーを生成するように構成され得ることを示す図である。
【図１２】１つの例示的な実施形態に従って、スクローリングカラーデバイスによって生成されたカラーが、特定の画像サブフレーム期間中に所定の画素にわたって複数回スクロールされ得ることを示す図である。
【図１３】１つの例示的な実施形態に従って、画像を表示するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図１４】１つの例示的な実施形態に従って、変調器面にわたる複数のカラーのスクローリングを、ウォブリングデバイスと同期づけるさらなる工程を用いて画像を表示するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
表示システムによって生成される画像の輝度を改善する近年開発された技術は、「スクローリングカラー」と呼ばれる。スクローリングカラー表示システムでは、原色はすべて同時に変調器上に存在する。したがって、順次式カラーによって光の無駄が生じることが避けられる。本明細書では、スクローリングカラーを用いながら、画像の見かけの解像度を向上させ、画素の不正確さを隠すように構成された表示システムが述べられる。
【００１７】
以下の説明では、説明の目的で、本表示システムを完全に理解してもらうために、いくつかの具体的な詳細が提示される。しかし、本表示システムをこれらの具体的な詳細なしに実施されることができることは当業者に明白である。明細書における「１つの実施形態」または「ある実施形態」の参照は、その実施形態に関連して述べられる特定の特徴部、構造または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所において「１つの実施形態では」という語句が登場するが、これは、必ずしも全てが同一の実施形態を指すものではない。
【００１８】
「表示システム」という用語は、特に具体的に示されない限り、プロジェクタ、投影システム、画像表示システム、ＴＶシステム、ビデオモニタ、コンピュータモニタシステム、または画像を表示するように構成された他の任意のシステムを指すために、本明細書および添付の特許請求項において用いられる。画像は、静止画像、一連の画像、またはモーションピクチャビデオであってよい。「画像」という用語は、特に具体的に別記されない限り、静止画像、一連の画像、モーションピクチャビデオ、または表示システムによって表示されるその他の任意のものを広範囲に指すために、本明細書および添付の特許請求項において用いられる。
【００１９】
図１は、例示的な実施形態による例示的な表示システム（１００）を示す。図１の構成要素は、単に例示されるものであって、特定の用途に最良に作用するように改変または変更されることができる。図１に示されるように、画像データは、画像処理ユニット（１０６）に入力される。画像データは、表示システム（１００）によって表示される画像を規定する。１つの画像が、画像処理ユニット（１０６）によって処理されるものとして示されかつ説明されているが、複数の一連の画像が、画像処理ユニット（１０６）によって処理されることができることは当業者に理解されよう。画像処理ユニット（１０６）は、光源（１０１）の照明を制御し、空間光変調器（ＳＬＭ）（１０３）を制御することを含む様々な機能を果たす。以下で画像処理ユニット（１０６）についてさらに詳細に説明する。
【００２０】
図１に示されるように、光源（１０１）は、光ビームをスクローリングカラーデバイス（１０２）に供給する。光源（１０１）は、限定はされないが、高圧水銀ランプまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイであってよい。スクローリングカラーデバイス（１０２）は、フルカラー画像の異なるカラー成分を提供することによって、表示システム（１００）に、フルカラー画像を表示させることができる。スクローリングカラーデバイス（１０２）は、１組の回転プリズム、カラーホイール、またはカラーをスクロールすることができる他の任意のデバイスを含んでよい。スクローリングカラーデバイス（１０２）はまた、異なるカラーのダイオードを含む発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを有してもよい。このような例では、アレイは、光源（１０１）およびスクローリングカラーデバイス（１０２）の両方として機能する。スクローリングカラーデバイス（１０２）は、ＳＬＭ（１０３）に入力されるスクローリングカラー光ビームを生成する任意のデバイスまたはデバイスの組み合わせであってよい。以下、スクローリングカラーおよびスクローリングカラーデバイス（１０２）について、さらに詳細に説明する。
【００２１】
スクローリングカラーデバイス（１０２）によって送られる光は、レンズまたは何らかの他のデバイス（図示せず）を通して空間光変調器（ＳＬＭ）（１０３）に集束される。ＳＬＭは、電気入力または光学入力に対応する空間パターンで、入射光を変調するデバイスである。「ＳＬＭ」および「変調器」という用語は、本明細書では、空間光変調器を区別なく指すために用いられる。入射光は、その位相、強度、偏光、または方向が、変調器（１０３）によって変調されることができる。したがって、図１のＳＬＭ（１０３）は、画像処理ユニット（１０６）からの入力に基づいて、スクローリングカラーデバイス（１０２）によって出力される光を変調し、表示光学部品（１０５）によって最終的に表示または放たれる、画像を保持する光ビームをビューイング面（図示せず）に形成する。表示光学部品（１０５）は、画像を表示または投影するように構成された任意のデバイスを含んでよい。たとえば、表示光学部品（１０５）は、限定はされないが、画像をビューイング面に投影かつ集束するように構成されたレンズであってよい。ビューイング面は、限定はされないが、スクリーン、ＴＶ、壁、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、またはコンピュータモニタであってよい。
【００２２】
ＳＬＭ（１０３）は、限定はされないが、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）アレイまたはマイクロミラーアレイであってよい。ＬＣＯＳおよびマイクロミラーアレイは、当該技術分野で既知であるため、本明細書では詳細に説明しない。排他的ではない例示的なＬＣＯＳアレイは、Ｐｈｉｌｉｐｓ（商標）ＬＣＯＳ変調器である。排他的ではない例示的なマイクロミラーアレイは、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（商標）Ｉｎｃ．から入手可能なデジタル光処理（ＤＬＰ）チップである。
【００２３】
図１に戻ると、例示的な実施形態では、表示光学部品（１０５）が画像を表示する前に、変調された光は、「ウォブリング（wobbling）」デバイス（１０４）を通過することができる。以下に詳細に述べられるように、ウォブリングデバイスは、画像解像度を向上させ、画素の不正確さを隠すように構成されたデバイスである。排他的ではない例示的なウォブリングデバイス（１０４）は、ガルバノメータミラーである。他の実施形態では、ウォブリングデバイス（１０４）は、ＳＬＭ（１０３）または表示システム（１００）の他の構成要素に一体化されることができる。
【００２４】
図２は、変調器の面にわたるスクローリングカラーを示すために用いられる。上述したように、スクローリングカラーは、原色すべてを同時に変調器上に存在させることによって、表示画像の輝度を増加させる。図２は、変調器の面（１１３）にわたる光の移動、すなわちスクローリングの赤（１１４）、緑（１１５）、および青（１１６）セグメントの画像を示す。変調器面（１１３）は、例示的な実施形態によると、制御可能な画素要素のアレイを含んでよい。変調器面（１１３）は、限定はされないが、たとえば、ＬＣＯＳパネルまたはマイクロミラーアレイの表面であってよい。カラーのスクローリングは、スクローリングカラーデバイス（１０２；図１）によって行われる。時刻ｔ0では、図２に示されるように、青色セグメント（１１６）は、変調器面（１１３）の底部三分の一を占有し、緑色セグメント（１１５）は、変調器面（１１３）の中部三分の一を占有し、赤色セグメント（１１４）は、変調器面（１１３）の頂部三分の一を占有する。次に、カラーは、スクロールアップし、時刻ｔ1では、ここで青色セグメント（１１６）が変調器面（１１３）の中部三分の一を占有し、緑色セグメント（１１５）は、変調器面（１１３）の頂部三分の一を占有し、赤色セグメント（１１４）は、変調器面（１１３）の底部三分の一を占有する。図２はまた、もう１度スクロールされた後の、時刻ｔ2におけるカラーセグメントの位置を示す。図２は、時刻ｔ0と時刻ｔ2との間での青色カラーセグメント（１１６）の移動を示すための２本の点線を示す。図２は、カラーが変調器の面（１１３）の底部からスクロールアップするのを示しているが、カラーは、変調器面にわたる任意の方向にスクロールすることができることを理解されたい。たとえば、カラーは、変調器面（１１３）にわたって頂部から底部、右から左、左から右、または斜めにスクロールすることができる。さらに、図２のカラーセグメントは、矩形形状で示されているが、カラーセグメントは、湾曲してもよく、または他の任意の形状であってもよいことは当業者に認識される。
【００２５】
原色のそれぞれが、所定時間に変調器の面（１１３）の異なる領域に現れるため、３つの原色はすべて画像処理ユニット（１０６）によって変調器（１０３）に与えられる画像データに適用される。たとえば、変調器面（１１３）の１つの領域は、赤色データを用いて操作されるが、変調器面（１１３）の他の領域は、緑色および青色データを用いて操作される。したがって、理想的なスクローリングカラー表示システムでは、光が無駄にならず、ディスプレイの潜在的な輝度が向上する。
【００２６】
図２は、説明の目的のみのために、原色がすべて変調器面（１１３）上に存在していることを示す。別の実施形態では、原色のみより多くのまたは少ないカラーが変調器上に同時に存在していてもよい。たとえば、スクローリングカラーデバイス（１０２；図１）は、光源（１０１；図１）から放出される光を赤、緑、青、黄、およびシアンのカラーに分解し、これらのカラーのうちの５つのカラーがすべて一度に変調器面（１１３；図２）上に存在するようにこれら５つのカラーをすべて変調器面（１１３；図２）にわたってスクロールすることができる。スクローリングカラー表示システムにおいて用いられるカラーの数は、特定の用途に最良に作用するように変化する。
【００２７】
図３は、例示的な実施形態による例示的なスクローリングカラーデバイス（１０２）を示す。図３のスクローリングカラーデバイス（１０２）は、表示システムにおいてスクローリングカラーを実施するために用いることができる多くの異なるスクローリングカラーデバイスの１つである。図３におけるスクローリングカラーデバイス（１０２）は、スピニングプリズムエンジンを用いて、変調器の面にわたってカラーをスクロールする。
【００２８】
図３に示されるように、光源（１０１）から放出される光は、スクローリングカラーデバイス（１０２）に入射し、ミラー（１３０ａ）を通過する。ミラー（１３０ａ）は、フィルタデバイスとして機能し、光から原色の１つを濾過する。たとえば、図３において、ミラー（１３０ａ）は、光の赤色部を濾過し、リレーレンズ（１３１ａ）を通して赤色光を送る。光の青−緑色部は、別のリレーレンズ（１３１ｂ）を通して第２のフィルタミラー（１３０ｂ）に送られる。ミラー（１３０ｂ）フィルタは、青色光から緑色光を分離する。図３のスクローリングカラーデバイス（１０２）はまた、３つの走査プリズム（１３２ａ、ｂ、ｃ）を含む。各走査プリズムは、３つのカラーの１つに関連する。走査プリズム（１３２ａ、ｂ、ｃ）は、変調器（１０３）の面にわたって各カラーをスクロールするように回転するように構成されている。図３に示されるように、さらなるミラー（１３０）およびリレーレンズ（１３１）は、光の異なるカラーを方向づけ、集束させるために用いられる。
【００２９】
表示システムにおいてスクローリングカラーを実施するために用いることができる別のスクローリングカラーデバイスは、図４に示されるように、「ピンホイール」型カラーフィルタホイールである。カラーフィルタホイール（１４０）は、複数のフィルタセグメントを有する。図示されるように、光ビーム（１４１）は、カラーフィルタホイール（１４０）内の各カラーに対応するフィルタセグメントが光ビーム（１４１）によって覆われるように、カラーホイール上に集束されることができる。各フィルタセグメントによって、１つの原色はセグメントを通過することができる。カラーホイールは、変調器の面（１０３；図３）にわたって各カラーをスクロールするように回転する。図４の例示的なカラーフィルタホイール（１４０）は、原色に対応する複数のフィルタセグメントを有する。カラーフィルタホイール（１４０）は、例示的な実施形態によると、任意の数のカラーに対応するフィルタセグメントを有していてもよい。
【００３０】
図５は、画像処理ユニット（１０６）内の例示的な機能の拡大図を用いて、図１と同じ表示システム（１００）を示す。例示的な実施形態によると、これらの機能は、ウォブリングデバイス（１０４）と組み合わされて、画像解像度を向上させ、表示画像内の画素の不正確さを隠す。
【００３１】
１つの実施形態では、図５に示されるように、画像処理ユニット（１０６）は、フレームレート変換ユニット（１５０）および画像フレームバッファ（１５３）を有することができる。以下に述べるように、フレームレート変換ユニット（１５０）および画像フレームバッファ（１５３）は、画像データを受取ってバッファリングし、画像データに対応する画像フレームを形成する。また、画像処理ユニット（１０６）は、解像度調整機能（１５１）、サブフレーム生成機能（１５２）、およびシステムタイミングユニット（１５４）をさらに有していてもよい。解像度調整機能（１５１）は、以下に説明されるように、表示システム（１００）の解像能力と一致するようにフレームの解像度を調整する。サブフレーム生成機能（１５２）は、画像フレームデータを処理し、画像フレームに対応する１つまたは複数の画像サブフレームを規定する。サブフレームは、以下に説明されるように、表示される画像を生成するように表示システム（１００）によって表示される。システムタイミングユニット（１５４）は、同様に以下に説明されるように、表示システム（１００）の様々な構成要素のタイミングの同期をとる。
【００３２】
フレームレート変換ユニット（１５０）、解像度調整機能（１５１）、サブフレーム生成機能（１５２）、および／またはシステムタイミングユニット（１５４）を含む画像処理ユニット（１０６）は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせを含む。１つの実施形態では、画像処理ユニット（１０６）の１つまたは複数の構成要素は、ロジック操作のシーケンスを実施することが可能なコンピュータ、コンピュータサーバ、または他のマイクロプロセッサに基づいたシステムに含まれる。さらに、画像処理は、表示システム（１００）にわたって分散され、画像処理ユニット（１０６）の各部分は、別個のシステム構成要素において実施される。画像処理ユニット（１０６）はまた、複数の画像サブフレームを生成するように構成されたすべての電子部品を含み得る。
【００３３】
１つの実施形態によると、画像データは、デジタル画像データ、アナログ画像データ、またはアナログおよびデジタルデータの組み合わせを含んでもよい。画像処理ユニット（１０６）は、デジタル画像データおよび／またはアナログ画像データを受取って処理するように構成されることができる。
【００３４】
フレームレート変換ユニット（１５０）は、表示システム（１００）によって表示される画像に対応する画像データを受け取り、画像データを画像フレームバッファ（１５３）にバッファリングするかまたは格納する。さらに具体的には、フレームレート変換ユニット（１５０）は、画像の個々のラインまたはフィールドを表す画像データを受け取り、画像データを画像フレームバッファ（１５３）にバッファリングし、表示システム（１００）によって表示される画像に対応する画像フレームを形成する。画像フレームバッファ（１５３）は、画像フレームに対応する画像データのすべてを受け取って格納することによって画像データをバッファリングし、フレームレート変換ユニット（１５０）は、引き続いて、画像フレームバッファ（１５３）から画像フレームに対する画像データをすべて取り出すかまたは抽出することによって、画像フレームを生成することができる。このように、画像フレームは、表示システム（１００）によって表示される画像全体を表す画像データの複数の個々のライン又はフィールドを含むように規定される。したがって、画像フレームは、表示システム（１００）によって表示される画像を表す個々の画素の複数の列および複数の行を含む。
【００３５】
フレームレート変換ユニット（１５０）および画像フレームバッファ（１５３）は、画像データを、順送り画像データおよび／またはインターレース画像データとして受け取って処理することができる。順送り画像データでは、フレームレート変換ユニット（１５０）および画像フレームバッファ（１５３）は、画像に対する画像データの連続したフィールドを受け取って格納する。したがって、フレームレート変換ユニット（１５０）は、画像に対する画像データの連続したフィールドを取り出すことによって画像フレームを形成する。インターレース画像データでは、フレームレート変換ユニット（１５０）および画像フレームバッファ（１５３）は、画像に対する画像データの奇数フィールドおよび偶数フィールドを受け取って格納する。たとえば、画像データの奇数フィールドはすべて受け取られて格納され、画像データの偶数フィールドはすべて受け取られて格納される。このように、フレームレート変換ユニット（１５０）は、画像データをインターレース解除し、画像に対する画像データの奇数および偶数フィールドを取り出すことによって画像フレームを形成する。
【００３６】
画像フレームバッファ（１５３）は、それぞれの画像の１つまたは複数の画像フレームに対する画像データを格納するためのメモリを有する。たとえば、画像フレームバッファ（１５３）は、ハードディスクドライブまたは他の永久記憶デバイス等の不揮発性メモリを有するか、またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の揮発性メモリを有することができる。
【００３７】
フレームレート変換ユニット（１５０）で画像データを受け取って、画像データを画像フレームバッファ（１５３）にバッファリングすることによって、画像データの入力タイミングは、表示システム（１００）におけるその他の構成要素（たとえば、ＳＬＭ（１０３）、ウォブリングデバイス（１０４）、および表示光学部品（１０５））のタイミング要件から分断することができる。さらに具体的には、画像フレームに対する画像データは、画像フレームバッファ（１５３）によって受け取られて格納されるため、画像データは、任意の入力レートで受け取ってよい。このように、画像フレームのフレームレートは、表示システム（１００）における残りの構成要素のタイミング要件に変換されることができる。たとえば、画像フレームに対する画像データは、ＳＬＭ（１０３）のフレームレートと等しいフレームレートで画像フレームバッファ（１５３）から抽出されることができる。
【００３８】
１つの実施形態では、画像処理ユニット（１０６）は、解像度調整機能（１５１）およびサブフレーム生成ユニット（１５２）を有することができる。以下に述べるように、解像度調整機能（１５１）は、画像フレームに対する画像データを受け取って、画像データの解像度を調整する。さらに具体的には、画像処理ユニット（１０６）は、元の解像度で画像フレームに対する画像データを受け取り、表示システム（１００）が表示するように構成された解像度と一致するようにその画像データを処理する。例示的な実施形態では、画像処理ユニット（１０６）は、表示システム（１００）が表示するように構成された解像度と一致するように、画像データの解像度を増加、減少、かつ／または変更しないでおく。
【００３９】
１つの実施形態では、サブフレーム生成ユニット（１５２）は、画像フレームに対する画像データを受け取って処理し、画像フレームに対応する複数の画像サブフレームを規定する。解像度調整ユニット（１５１）が画像データの解像度を調整した場合、サブフレーム生成ユニット（１５２）は、画像データを調整された解像度で受け取る。画像サブフレームのそれぞれは、表示される画像に対応する画像データのサブセットを表すデータアレイまたはマトリクスを含む。データアレイは対応する画像フレームの画素領域と等しい画素領域に、画素の内容を規定する画素データを含む。したがって、各画像サブフレームは、以下に説明されるように、サブフレーム期間中に表示されるサブフレーム画像を規定する。以下に説明されるように、各画像サブフレームは空間的に異なる画像サブフレーム位置に表示されるため、画像サブフレームのデータアレイのそれぞれは、わずかに異なる画素データを含む。１つの実施形態では、画像処理ユニット（１０６）は、画像フレームおよび対応する画像サブフレームを共に生成するのに対して、表示される画像に対応する画像サブフレームを生成するだけでよい。以下、画像サブフレームについて、さらに詳細に説明する。
【００４０】
上記のように、画像フレームに対応する画像サブフレームの群における各画像サブフレームは、表示される画像に対応する画素データのマトリクスまたはアレイを含む。１つの実施形態では、各画像サブフレームは、ＳＬＭ（１０３）に入力される。ＳＬＭ（１０３）は、サブフレームに従って光ビームを変調し、サブフレームを保持する光ビームを生成する。個々の画像サブフレームを保持する光ビームは、最終的には、表示光学部品（１０５）によって表示され、表示画像を形成する。しかし、サブフレームのグループ内の各画像サブフレームに対応する光がＳＬＭ（１０３）によって変調された後であって、各画像サブフレームが表示光学部品（１０５）によって表示される前に、ウォブリングデバイス（１０４）は、光路の位置をＳＬＭ（１０３）と表示光学部品（１０５）との間でシフトする。換言すると、ウォブリングデバイスは、各画像サブフレームが、前に表示された画像サブフレームとわずかに異なる空間位置において、表示光学部品（１０５）によって表示されるように、画素をシフトする。このように、所定の画像に対応する画像サブフレームは、互いに空間的にオフセットするため、各画像サブフレームは、異なる画素および／または画素の部分を含む。ウォブリングデバイス（１０４）は、以下に述べるように、画像サブフレームが、ある垂直距離および／または水平距離だけ互いにオフセットされるように画素をシフトすることができる。
【００４１】
例示的な実施形態によると、画像に対応するサブフレームの群における画像サブフレームのそれぞれは、人間の目では画像サブフレーム間の高速な連続物を検出することができないような高レートで表示光学部品（１０５）によって表示される。その代わりに、画像サブフレームの高速な連続物は、単一の表示画像として現れる。以下に詳細に述べられるように、空間的に異なる位置に画像サブフレームを順次表示することによって、最終的に表示される画像の見かけの解像度は向上する。
【００４２】
図６Ａ〜図６ｃは、複数の画像サブフレームが特定の画像に対して生成される例示的な実施形態を示す。図６Ａ〜図６Ｃに示されるように、例示的な画像処理ユニット（１０６）は、特定の画像に対して２つの画像サブフレームを生成する。さらに具体的には、画像処理ユニット（１０６）は、画像フレームに対して第１のサブフレーム（１６０）および第２のサブフレーム（１６１）を生成する。本例および次の例における画像サブフレームは、画像処理ユニット（１０６）によって生成されるが、画像サブフレームは、サブフレーム生成機能（１５２）によって、または表示システム（１００）の異なる構成要素によって生成されることができることを理解されたい。第１のサブフレーム（１６０）および第２のサブフレーム（１６１）はそれぞれ、対応する画像フレームに対する画像データのサブセットのデータアレイを含む。例示的な画像処理ユニット（１０６）は、図６Ａ〜図６Ｃの例において、２つの画像サブフレームを生成するが、２つの画像サブフレームは、画像処理ユニット（１０６）によって生成されることができる例示的な数の画像サブフレームであり、任意の数の画像サブフレームは、例示的な実施形態によって生成されることができることを理解されたい。
【００４３】
１つの実施形態では、図６Ｂに示されるように、第１の画像サブフレーム（１６０）は、第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示される。第２のサブフレーム（１６１）は、ある垂直距離（１６３）および水平距離（１６４）だけ第１のサブフレーム位置（１８５）からオフセットした第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示される。このように、第２のサブフレーム（１６１）は、所定の距離だけ第１のサブフレーム（１６０）から空間的にオフセットされる。図６Ｃに示されるように、１つの例示的な実施形態では、垂直距離（１６３）および水平距離（１６４）は、それぞれ、１つの画素の約半分である。しかし、第１の画像サブフレーム位置（１８５）と第２の画像サブフレーム位置（１８６）との間の空間オフセット距離は、特定の用途に最良に作用するように変化する場合がある。別の実施形態では、第１のサブフレーム（１６０）および第２のサブフレーム（１６１）は、垂直方向または水平方向のいずれかにオフセットされるだけでもよい。例示される実施形態では、ウォブリングデバイス（１０４；図５）は、第１および第２のサブフレーム（１６０、１６１；図６）が、互いに垂直および水平に空間的にオフセットされるように、ＳＬＭ（１０３；図５）と表示光学部品（１０５；図５）との間で光ビームをオフセットするように構成される。
【００４４】
図６Ｃに示されるように、表示システム（１００；図５）は、第１のサブフレーム（１６０）を第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示することと、第２のサブフレーム（１６１）を、第１の画像サブフレーム位置（１８５）から空間的にオフセットした第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示することを交互に行う。さらに具体的には、ウォブリングデバイス（１０４；図５）は、第２のサブフレーム（１６１）の表示を第１のサブフレーム（１６０）の表示に対して、ある垂直距離（１６３）および水平距離（１６４）だけシフトする。このように、第１のサブフレーム（１６０）の画素は、第２のサブフレーム（１６１）の画素と重なる。１つの実施形態では、表示システム（１００；図５）は、第１の画像サブフレーム位置（１８５）において第１のサブフレーム（１６０）を表示し、第２の画像サブフレーム位置（１８６）において第２のサブフレーム（１６１）を表示し、その結果、見かけの解像度が向上した表示画像を形成する１つのサイクルを完了する。このように、第２のサブフレーム（１６１）は、空間的および時間的に第１のサブフレーム（１６０）に対して表示される。
【００４５】
図７Ａおよび図７Ｂは、第１のサブフレーム（１６０）からの画素（１７０）を第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示し、第２のサブフレーム（１６１）からの画素（１７１）を第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示する１つのサイクルを完了する例示的な実施形態を示す。図７Ａは、第１のサブフレーム（１６０）からの画素（１７０）の第１の画像サブフレーム位置（１８５）への表示を示す。図７Ｂは、第２のサブフレーム（１６１）からの画素（１７１）の第２の画像サブフレーム位置（１８６）への表示を示す。図７Ｂにおいて、第１の画像サブフレーム位置（１８５）は、破線で示される。
【００４６】
このように、第１および第２のサブフレーム（１６０、１６１）を生成し、図６Ａ〜図６Ｃ、ならびに図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、空間的にオフセットするように２つのサブフレームを表示することによって、画像サブフレームおよびウォビュレーション（wobulation）を用いずに最終的に表示される画像を形成するために用いられる画素データの量と比較して、最終的に表示される画像を形成するために２倍の量の画素データが用いられる。したがって、２つの位置の処理では、最終的に表示される画像の解像度は、約１．４倍すなわち２の平方根だけ増加する。
【００４７】
別の実施形態では、図８Ａ〜図８Ｄに示されるように、画像処理ユニット（１０６）は、画像フレームに対して４つの画像サブフレームを規定する。より具体的には、画像処理ユニット（１０６）は、画像フレームに対して、第１のサブフレーム（１６０）、第２のサブフレーム（１６１）、第３のサブフレーム（１８０）、および第４のサブフレーム（１８１）を規定する。このように、第１のサブフレーム（１６０）、第２のサブフレーム（１６１）、第３のサブフレーム（１８０）、および第４のサブフレーム（１８１）はそれぞれ、対応する画像フレームに対して、画像データのサブセットのデータアレイを含む。
【００４８】
第１の画像サブフレーム（１６０）は、第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示される。第２の画像サブフレーム（１６１）は、第１のサブフレーム位置（１８５）からある垂直距離（１６３）および水平距離（１６４）だけオフセットした第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示される。第３のサブフレーム（１８０）は、第１のサブフレーム位置（１８５）からある水平距離（１８２）だけオフセットした第３の画像サブフレーム位置（１８７）に表示される。水平距離（１８２）は、たとえば、水平距離（１６４）と同じ距離である。第４のサブフレーム（１８１）は、第１のサブフレーム位置（１８５）からある垂直距離（１８３）だけオフセットした第４の画像サブフレーム位置（１８８）に表示される。垂直距離（１８３）は、たとえば、垂直距離（１６３）と同じ距離であり得る。このように、第２のサブフレーム（１６１）、第３のサブフレーム（１８０）、および第４のサブフレーム（１８１）はそれぞれ、互いに空間的にオフセットし、所定の距離だけ第１のサブフレーム（１６０）から空間的にオフセットしている。１つの例示的な実施形態では、垂直距離（１６３）、水平距離（１６４）、水平距離（１８２）、および垂直距離（１８３）はそれぞれ、１つの画素の約半分である。しかし、４つのサブフレーム間の空間オフセット距離は、特定の用途に最良に作用するように変化する場合がある。１つの実施形態では、ウォブリングデバイス（１０４；図５）は、第１、第２、第３、および第４のサブフレーム（１６０、１６１、１８０、１８１；図６）が、互いに空間的にオフセットするように、ＳＬＭ（１０３；図５）と表示光学部品（１０５；図５）との間で光のビームをオフセットさせるように構成されている。
【００４９】
１つの実施形態では、表示システム（１００；図５）は、第１のサブフレーム（１６０）を第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示し、第２のサブフレーム（１６１）を第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示し、第３のサブフレーム（１８０）を第３の画像サブフレーム位置（１８７）に表示し、第４のサブフレーム（１８１）を第４の画像サブフレーム位置（１８８）に表示し、その結果、見かけの解像度が向上した表示画像を形成する１つのサイクルを完了する。このように、第２のサブフレーム（１６１）、第３のサブフレーム（１８０）、および第４のサブフレーム（１８１）の表示は、互いにおよび第１のサブフレーム（１６０）に対して空間的および時間的に変位される。
【００５０】
図９Ａ〜図９Ｄは、第１のサブフレーム（１６０）からの画素（１７０）を第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示し、第２のサブフレーム（１６１）からの画素（１７１）を第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示し、第３のサブフレーム（１８０）からの画素（１９０）を第３の画像サブフレーム位置（１８７）に表示し、第４のサブフレーム（１７０）からの画素（１９１）を第４の画像サブフレーム位置（１８８）に表示する１つのサイクルを完了する例示的な実施形態を示す。図９Ａは、第１のサブフレーム（１６０）からの画素（１７０）の第１の画像サブフレーム位置（１８５）への表示を示す。図９Ｂは、第２のサブフレーム（１６１）からの画素（１７１）の第２の画像サブフレーム位置（１８６）への表示を示す（第１の画像サブフレーム位置は、破線で示される）。図９Ｃは、第３のサブフレーム（１８０）からの画素（１９０）の第３の画像サブフレーム位置（１８７）への表示を示す（第１の画像サブフレーム位置および第２の画像サブフレーム位置は、破線で示される）。最後に、図９Ｄは、第４のサブフレーム（１７０）からの画素（１９１）の第４の画像サブフレーム位置（１８８）への表示を示す（第１の画像サブフレーム位置、第２の画像サブフレーム位置、および第３の画像サブフレーム位置は、破線で示される）。
【００５１】
このように、４つの画像サブフレームを生成し、図８Ａ〜図８Ｄおよび図９Ａ〜図９Ｄに示されるように空間的にオフセットするように４つのサブフレームを表示することによって、画像サブフレームを用いずに最終的に表示される画像を形成するために用いられる画素データの量と比較して、４倍の量の画素データが最終的に表示される画像を形成するために用いられる。この結果、４つの位置の処理で、最終的に表示される画像の解像度は、２倍すなわち４の平方根だけ増加する。
【００５２】
したがって、図６〜図９の例によって示されるように、１つの画像フレームに対して複数の画像サブフレームを生成し、画像サブフレームを互いに対して空間的および時間的に表示することによって、表示システム（１００；図５）は、ＳＬＭ（１０３；図５）が表示するように構成された解像度よりも高い解像度で表示画像を生成することができる。１つの例示的な実施形態では、たとえば、画像データが８００画素×６００画素の解像度を有し、ＳＬＭ（１０３；図５）が８００画素×６００画素の解像度を有する場合、画像データの解像度調整を有する表示システム（１００；図５）による４つの位置の処理によって、１６００画素×１２００画素の解像度の表示画像が生成される。
【００５３】
さらに、画像サブフレームの画素を重ねることによって、表示システム（１００；図５）は、たとえば、欠陥画素によって生じる望ましくない視覚的な効果を低減することができる。たとえば、４つのサブフレームがサブフレーム生成機能（１５２；図５）によって生成され、互いに対してオフセットした位置で表示される場合、４つのサブフレームは、欠陥画素の望ましくない効果を効果的に分散する。なぜなら、表示される画像の異なる部分は、各サブフレームにおける欠陥画素と関連しているからである。欠陥画素は、「オン」または「オフ」位置のみを示す画素、意図されたよりも低い強度または高い強度をなす画素、および／または整合性のないまたはランダムな動作を有する画素等の、異常なまたは作動しない表示画素を含むものとして定義される。
【００５４】
図５に戻ると、１つの実施形態では、画像処理ユニット（１０６）は、システムタイミングユニット（１５４）を有する。別の実施形態では、システムタイミングユニット（１５４）は、表示システム（１００）の別個の構成要素であり、画像処理ユニット（１０６）とは一体化されない。しかし、説明の目的のために、図５の例示的な表示システム（１００）は、画像処理ユニット（１０６）と一体化されるシステムタイミングユニット（１５４）を用いて述べられる。システムタイミングユニット（１５４）は、たとえば、フレームレート変換ユニット（１５０）、解像度調整機能（１５１）、サブフレーム生成機能（１５２）、スクローリングカラーデバイス（１０２）、ＳＬＭ（１０３）、およびウォブリングデバイス（１０４）と通信する。例示的な実施形態では、システムタイミングユニット（１５４）は、画像フレームを形成するための画像データのバッファリングおよび変換、画像データの解像度を表示システム（１００）の解像度に調整するための画像フレームの処理、サブフレームの生成、画像サブフレームの変調、ならびに画像サブフレームの表示および位置決めを同期させる。したがって、システムタイミングユニット（１５４）は、画像サブフレームのグループ全体が、最終的に表示される画像を正確に表示するように、表示光学部品（１０５）によって異なる位置に時間的および空間的に表示されるように、表示システム（１００）のタイミングを制御する。
【００５５】
図１０は、１つの例示的な実施形態による、スクローリングカラーを容易にするためのスクローリングカラーデバイス（１０２；図５）およびウォブリングデバイス（１０４；図５）、解像度の向上、および同じ表示システム（１００；図５）における画素エラーの隠蔽の例示的な同期化を示す。図１０は、画像フレーム期間Ｔにおける異なる時刻での単一の画素のカラーを示す。図１０に示されるように、特定の画像フレームに対応する複数の画像サブフレームは、画像フレーム期間Ｔ内に表示される。換言すると、複数の画像サブフレームによって規定される複数の画像は、画像フレーム期間Ｔ中に表示される。以下および添付の特許請求の範囲において、画像サブフレームによって規定される画像を、「サブフレーム画像」と呼ぶ。
【００５６】
画像フレーム期間Ｔは、フレームの対応する画像サブフレームのすべてを表示するために必要な時間量である。図１０の例示的な実施形態では、サブフレーム生成機能（１５２；図５）、すなわち、第１のサブフレーム（１６０）および第２のサブフレーム（１６１）によって生成される２つの画像サブフレームがある。図６Ａ〜図６Ｃに関連して説明したように、２つの画像サブフレームは、サブフレーム生成機能（１５２）によって生成され得る例示的な数の画像サブフレームであり、フレームに対する任意の数の画像サブフレームが必要に応じて生成されることができることを理解されたい。
【００５７】
図１０に示されるように、第１の画像サブフレーム（１６０）は、時刻０と時刻Ｔ／２との間に表示され、第２の画像サブフレーム（１６１）は、時刻Ｔ／２と時刻Ｔとの間に表示される。このように、画像サブフレーム期間、すなわち時間枠は、１つのフレームに対して２つの画像サブフレームが生成され、表示されるＴ／２である。しかし、フレーム毎に２つより多くの画像サブフレームが生成され、表示される場合、画像サブフレーム期間はそれに応じて変化する。１つの実施形態では、フルカラースペクトル、すなわち完全なカラーサブフレームは、各画像フレーム期間Ｔ中に整数回起こる。換言すると、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）は、各画像サブフレーム期間Ｔ／２中に１度だけ、各カラーをスクロールし、その結果、完全なカラーサブフレームが形成されるように構成されることができる。本明細書および添付の特許請求の範囲では、各カラーを１度スクロールするために必要な時間を、「スクローリングカラー期間」と呼ぶ。たとえば、図１０は、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）が第１のサブフレーム（１６０）期間中に１度、および第２のサブフレーム（１６１）期間中に１度、原色である赤（１１４）、緑（１１５）および青（１１６）を一巡するように構成されているのを示す。当業者に理解されるように、原色である赤（１１４）、緑（１１５）、および青（１１６）が特定の画素にわたってスクロールされる順序は、特定の用途に最良に作用するように変化することができる。
【００５８】
１つの実施形態では、画像フレーム期間Ｔおよび対応する画像サブフレーム期間はまた、ＳＬＭ（１０３；図５）が画像フレームに対応する画像サブフレームを保持する光を変調するために必要な時間を表す。
【００５９】
当業者には理解されるように、各特定の画素は、ＳＬＭ（１０３；図５）における位置に応じて、所定の時間に、その上に集束される異なるカラーシーケンスを有し得る。さらに、各画像サブフレーム期間中に特定の画素にわたってスクロールされることができる異なるカラーの数は、任意の数であってよい。たとえば、図１１に示されるように、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）は、３つの原色の代わりに、５つのカラーを生成するように構成されることができる。５つのカラーは、たとえば、任意の順序の赤（１１４）、黄（１１７）、緑（１１５）、シアン（１１８）、および青（１１６）であってよい。この場合、図１１に示されるように、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）は、第１のサブフレーム（１６０）期間中に１度、および第２のサブフレーム（１６１）期間中に１度、５つのカラーを一巡するように構成されている。
【００６０】
別の実施形態では、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）によって生成されるカラーは、特定の画像サブフレーム期間中に複数回、所定の画素にわたってスクロールされてもよい。たとえば、図１２に示されるように、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）は、第１のサブフレーム（１６０）期間中に５回、および第２のサブフレーム（１６１）期間中に５回、任意の順序で、原色である赤（１１４）、緑（１１５）、および青（１１６）を一巡する。スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）が特定のサブフレーム期間中に各カラーをスクロールする回数は、変化してもよく、特定の用途に最良に作用する任意の数であればよい。図１２に関連して説明される実施形態は、限定はされないが、非常に高速にスクローリングするカラーを提供する表示システムにおいて用いられることができる。さらに、図１２に関連して説明される実施形態は、任意の数の異なるカラーをスクロールするスクローリングカラーデバイスを用いる表示システムにおいて実施されることができる。
【００６１】
１つの実施形態では、システムタイミングユニット（１５４；図５）は、図１０〜図１２に関連して述べられるように、１つまたは複数のフルカラースペクトルが所定の画像サブフレーム期間中に表示されるように、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）およびウォブリングデバイス（１０４；図５）を同期させる。同期化されない場合、スクローリングデバイスは、特定のサブフレーム期間中に変調器（１０３；図５）にわたって不完全なカラースペクトルを望ましくないようにスクロールすることがある。システムタイミングユニット（１５４；図５）は、同期化を成し遂げるために様々な技法を用いることができる。たとえば、フィードバック制御ループは、同期化を成し遂げるために用いられることができる。他の同期化技法は、特定の用途に最良に作用するように用いられることができる。
【００６２】
図１３は、１つの例示的な実施形態に従って画像を表示するための例示的な方法を示すフローチャートである。まず、画像を規定する画像データが処理される（ステップ２００）。次に、画像データに対応する複数の画像サブフレームが生成される（ステップ２０１）。次に、複数のカラーは、変調器面にわたってスクロールされ、画像サブフレームを保持する光ビームを生成する（ステップ２０２）。次に、画像サブフレームは、互いに空間的に異なる位置に順次表示され、表示画像を形成する（ステップ２０３）。
【００６３】
図１３に示されるステップに対するさらなるステップは、例示的な方法で実施されることができる。１つの実施形態では、図１４に示されるように、ウォブリングデバイス（１０４；図５）を用いて変調器面にわたって複数のカラーをスクロールすることを同期させるさらなるステップ（ステップ２０４）は、画像を表示するための例示的な方法の一部として含まれてもよい。同期化は、１つまたは複数のフルカラースペクトルが、上記で説明されるように所定の画像サブフレーム期間中に表示されるように実施されることができる。
【００６４】
上記の説明は、本発明の実施形態を示し説明するためだけに提示されている。これは排他的なものではなく、本発明を開示される形態にそのまま限定することを意図していない。上記の教示に照らして、多くの変更および変形が可能である。本発明の範囲は、添付の特許請求項によって規定されることが意図される。
【符号の説明】
【００６５】
１００ 表示システム
１０１ 光源
１０２ スクローリングカラーデバイス
１０３ 空間光変調器
１０４ ウォブリングデバイス
１０５ 表示光学部品
１０６ 画像処理ユニット
１１３ 変調器面
１４０ カラーフィルタホイール
１４１ 光ビーム
１６０ 第１のサブフレーム
１６１ 第２のサブフレーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示するための表示システム、表示方法および画像を生成するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ、プロジェクタ、または他の画像化システム等の画像を表示するための従来のシステムまたはデバイスは、静止画像またはビデオ画像を表示するために頻繁に用いられる。観察者は、画像サイズ、コントラスト比、カラー純度、輝度、画素色精度、および解像度等の多くの基準に基づいて表示システムを評価する。画像輝度、画素色精度、および解像度は、多くの表示市場において特に重要な測定基準である。なぜなら、得られる輝度、画素色精度、および解像度によって、表示される画像のサイズは制限され、高レベルの周囲光を有するスポットにおいてどのようにしてうまく画像を見ることができるかが制御されるからである。
【０００３】
従来の表示システムは、水平行および垂直列に配置された画素のアレイをアドレス指定することによって表示画像を生成する。画素は、矩形形状を有するため、表示される画像における物体の斜めのまたは湾曲したエッジを、段付きまたはぎざぎざした様相を与えずに表すことは困難である場合がある。さらに、表示システムの１つまたは複数の画素に欠陥がある場合、表示画像は、その欠点の影響を受ける。たとえば、表示システムの画素が「オフ」位置のみを示す場合、画素は、表示画像において、真っ黒な四角を生成する場合がある。画素形状の望ましくない結果および画素の不正確さは、表示画像が大きなビューイング面にカラーで投影される場合に強調される。
【０００４】
多くの表示システムは、ビデオフレーム毎に原色（赤、緑、および青）で３つ以上の変調された画像を作成することによって、単一の変調器を用いて、フルカラー表示を作成する。原色は、通常、カラーホイール、プリズム、または他の何らかのカラーフィルターを用いて、白色光源から得られる。変調された画像は、高レートで順次表示され、人間の視覚システムにおいてフルカラー画像を作成する。したがって、フルカラー表示を生成するこの方法は、「順次式カラー」と呼ばれる。順次式カラーを用いることによって、画像形成のために、所望の赤、緑および青の光が生成されるが、これは、望ましくない光の波長の透過を阻止することによって行われる。換言すると、光源によって発せられた光の有意の部分は、無駄になり、結果として、最終表示画像の輝度は低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、光の無駄が生じることを回避することができる画像表示システムおよび画像表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、画像を表示するための表示システムであって、画像データを処理し、該画像データに対応する複数の画像サブフレームを生成するように構成された画像処理ユニットと、前記画像サブフレームに従って光ビームを変調するように構成された変調器と、前記変調器の面にわたって複数のカラーをスクロールし、前記複数の画像サブフレームを保持するカラー光ビームを生成するように構成されたスクローリングカラーデバイスと、前記カラー光ビームから前記画像を表示するように構成された表示光学部品と、前記画像サブフレームが変化する空間オフセットで表示されるように、前記カラー光ビームを変位するように構成されたウォブリングデバイスと、を備えている。
前記スクローリングカラーデバイスは、前記複数の画像サブフレームのそれぞれに対応する画像サブフレーム期間中に整数回だけ、前記変調器の前記面にわたって前記複数のカラーをスクロールすることができる。
【０００７】
また、本発明は、画像データに基づいて画像を表示するための表示システムであって、前記画像データに基づいて、第１のサブフレーム画像および少なくとも第２のサブフレーム画像を含む複数のサブフレーム画像を規定するように構成された画像処理ユニットと、複数のカラーを含むスクローリングカラー光ビームを生成するように構成されたスクローリングカラーデバイスと、前記複数のサブフレーム画像に基づいて、前記スクローリングカラー光ビームを受け取って変調するように設けられた空間光変調器と、前記第１のサブフレーム画像が前記第２のサブフレーム画像から空間的にオフセットするように、前記サブフレーム画像を交互に表示させるように構成されたウォブリングデバイスと、を備えている。
前記空間光変調器は、制御可能な画素要素のアレイを含む面を備え、前記スクローリングカラー光ビームは、前記制御可能な画素要素にわたって前記複数のカラーのセグメントをスクロールすることができる。
【０００８】
さらに、本発明は、画像フレームを規定する画像フレームデータに基づいて、画像フレーム期間中に画像を表示するための表示システムであって、前記フレームデータに基づいて、それぞれが前記フレーム期間中に別個のサブフレーム画像のそれぞれを規定する複数のサブフレームデータアレイを生成するように構成された画像処理電子部品と、前記サブフレームデータアレイに基づいて光ビームを生成するように構成された空間光変調器と、
前記光ビームの前記生成中に、前記空間光変調器にわたって複数のカラーをスクロールするように構成されたスクローリングカラーデバイスと、前記フレーム期間中に前記サブフレーム画像のそれぞれの相対的な変位を行うように構成されたウォブリングデバイスと、
を備えている。
【０００９】
さらに、本発明は、フレーム期間中に画像を表示するための表示システムであって、前記フレーム期間中に光を変調して少なくとも２つのサブフレーム画像を提供するように構成された空間光変調器と、前記フレーム期間中に前記光変調器にわたって複数のカラーをスクロールするように構成された光源と、前記フレーム期間中に前記サブフレーム画像の相対的な変位を行うように構成されたウォブリングデバイスと、を備えている。
【００１０】
本発明は、画像を表示する方法であって、前記画像を規定する画像データを処理し、前記画像データに対応する複数の画像サブフレームを生成するステップと、前記複数の画像サブフレームを保持する光ビームを変調器を用いて生成するステップと、前記光ビームが、前記複数の画像サブフレームを保持するカラー光ビームを含むように、前記光ビームの前記生成中に、前記変調器の面にわたって複数のカラーをスクロールするステップと、前記カラー光ビームを表示し、前記画像を形成するステップと、前記複数の画像サブフレームのそれぞれが、他の前記画像サブフレームからオフセットした画像サブフレーム位置に空間的に表示されるように、前記カラー光ビームを変位するステップと、を含んでいる。
【００１１】
また、本発明は、画像データに基づいて画像を生成する方法であって、入力される前記画像データに基づいて、少なくとも第１のサブフレームおよび第２のサブフレームを含む前記複数のサブフレームを規定するステップと、スクローリングカラー光ビームを生成するステップと、前記複数のサブフレームに基づいて、前記スクローリングカラー光ビームを変調器を用いて変調し、変調された光ビームを生成するステップと、前記変調された光ビームが前記複数のサブフレームに対応する複数のサブフレーム位置の間に表示されるように、前記変調された光ビームを変位させ、ビューイング面に前記変調された光ビームを投影するステップと、を含んでいる。
前記スクローリングカラー光ビームを生成するステップと、前記変調された光ビームを変位させるステップとを同期させるステップをさらに含むことができる。
【００１２】
さらに、本発明は、フレーム期間中に画像を生成する方法であって、光ビームにわたって光のカラーセグメントをスクロールするステップと、前記光ビームを変調し、少なくとも２つのサブフレーム画像を提供するステップと、前記２つのサブフレーム画像をビューイング面に表示するステップと、前記２つのサブフレーム画像が互いに対して変位されるように前記光ビームを変位させるステップと、を含んでいる。
【００１３】
添付の図面は、本発明の様々な実施形態を例示し、本明細書の一部である。例示される実施形態は、単に、本発明の実施例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１４】
図面全体にわたって、同一の参照符号は、同様であるが必ずしも同一でない要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】１つの例示的な実施形態による例示的な表示システムを示す図である。
【図２】１つの例示的な実施形態による変調器の面にわたるスクローリングカラーを示す図である。
【図３】１つの例示的な実施形態による例示的なスクローリングカラーデバイスを示す図である。
【図４】１つの例示的な実施形態による例示的な「ピンホイール」型カラーフィルターホイールを示す図である。
【図５】１つの例示的な実施形態による画像処理ユニット内の例示的な機能の拡大図を用いて例示的な表示システムを示す図である。
【図６Ａ】１つの例示的な実施形態に従って、複数の画像サブフレームが特定の画像に対して生成され得ることを示す図である。
【図６Ｂ】１つの例示的な実施形態に従って、複数の画像サブフレームが特定の画像に対して生成され得ることを示す図である。
【図６Ｃ】１つの例示的な実施形態に従って、複数の画像サブフレームが特定の画像に対して生成され得ることを示す図である。
【図７Ａ】１つの例示的な実施形態に従って、第１のサブフレームからの画素を第１の画像サブフレーム位置に表示する図である。
【図７Ｂ】１つの例示的な実施形態に従って、第２のサブフレームからの画素を第２の画像サブフレーム位置に表示する図である。
【図８Ａ】１つの例示的な実施形態に従って、サブフレーム生成機能が、画像フレームに対して画像サブフレームを規定し得ることを示す図である。
【図８Ｂ】１つの例示的な実施形態に従って、サブフレーム生成機能が、画像フレームに対して画像サブフレームを規定し得ることを示す図である。
【図８Ｃ】１つの例示的な実施形態に従って、サブフレーム生成機能が、画像フレームに対して画像サブフレームを規定し得ることを示す図である。
【図８Ｄ】１つの例示的な実施形態に従って、サブフレーム生成機能が、画像フレームに対して画像サブフレームを規定し得ることを示す図である。
【図９Ａ】１つの例示的な実施形態に従って、第１のサブフレームからの画素を第１の画像サブフレーム位置に表示することを示す図である。
【図９Ｂ】１つの例示的な実施形態に従って、第２のサブフレームからの画素を第２の画像サブフレーム位置に表示することを示す図である。
【図９Ｃ】１つの例示的な実施形態に従って、第３のサブフレームからの画素を第３の画像サブフレーム位置に表示することを示す図である。
【図９Ｄ】１つの例示的な実施形態に従って、第４のサブフレームからの画素を第４の画像サブフレーム位置に表示することを示す図である。
【図１０】１つの例示的な実施形態に従って、同じ表示システムにおいて、スクローリングカラー、解像度の向上、および画素エラーの隠蔽を容易にするためのスクローリングカラーデバイスおよびウォブリングデバイスの例示的な同期化を示す図である。
【図１１】１つの例示的な実施形態に従って、スクローリングカラーデバイスが、３つの原色の代わりに５つのカラーを生成するように構成され得ることを示す図である。
【図１２】１つの例示的な実施形態に従って、スクローリングカラーデバイスによって生成されたカラーが、特定の画像サブフレーム期間中に所定の画素にわたって複数回スクロールされ得ることを示す図である。
【図１３】１つの例示的な実施形態に従って、画像を表示するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図１４】１つの例示的な実施形態に従って、変調器面にわたる複数のカラーのスクローリングを、ウォブリングデバイスと同期づけるさらなる工程を用いて画像を表示するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
表示システムによって生成される画像の輝度を改善する近年開発された技術は、「スクローリングカラー」と呼ばれる。スクローリングカラー表示システムでは、原色はすべて同時に変調器上に存在する。したがって、順次式カラーによって光の無駄が生じることが避けられる。本明細書では、スクローリングカラーを用いながら、画像の見かけの解像度を向上させ、画素の不正確さを隠すように構成された表示システムが述べられる。
【００１７】
以下の説明では、説明の目的で、本表示システムを完全に理解してもらうために、いくつかの具体的な詳細が提示される。しかし、本表示システムをこれらの具体的な詳細なしに実施されることができることは当業者に明白である。明細書における「１つの実施形態」または「ある実施形態」の参照は、その実施形態に関連して述べられる特定の特徴部、構造または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所において「１つの実施形態では」という語句が登場するが、これは、必ずしも全てが同一の実施形態を指すものではない。
【００１８】
「表示システム」という用語は、特に具体的に示されない限り、プロジェクタ、投影システム、画像表示システム、ＴＶシステム、ビデオモニタ、コンピュータモニタシステム、または画像を表示するように構成された他の任意のシステムを指すために、本明細書および添付の特許請求項において用いられる。画像は、静止画像、一連の画像、またはモーションピクチャビデオであってよい。「画像」という用語は、特に具体的に別記されない限り、静止画像、一連の画像、モーションピクチャビデオ、または表示システムによって表示されるその他の任意のものを広範囲に指すために、本明細書および添付の特許請求項において用いられる。
【００１９】
図１は、例示的な実施形態による例示的な表示システム（１００）を示す。図１の構成要素は、単に例示されるものであって、特定の用途に最良に作用するように改変または変更されることができる。図１に示されるように、画像データは、画像処理ユニット（１０６）に入力される。画像データは、表示システム（１００）によって表示される画像を規定する。１つの画像が、画像処理ユニット（１０６）によって処理されるものとして示されかつ説明されているが、複数の一連の画像が、画像処理ユニット（１０６）によって処理されることができることは当業者に理解されよう。画像処理ユニット（１０６）は、光源（１０１）の照明を制御し、空間光変調器（ＳＬＭ）（１０３）を制御することを含む様々な機能を果たす。以下で画像処理ユニット（１０６）についてさらに詳細に説明する。
【００２０】
図１に示されるように、光源（１０１）は、光ビームをスクローリングカラーデバイス（１０２）に供給する。光源（１０１）は、限定はされないが、高圧水銀ランプまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイであってよい。スクローリングカラーデバイス（１０２）は、フルカラー画像の異なるカラー成分を提供することによって、表示システム（１００）に、フルカラー画像を表示させることができる。スクローリングカラーデバイス（１０２）は、１組の回転プリズム、カラーホイール、またはカラーをスクロールすることができる他の任意のデバイスを含んでよい。スクローリングカラーデバイス（１０２）はまた、異なるカラーのダイオードを含む発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを有してもよい。このような例では、アレイは、光源（１０１）およびスクローリングカラーデバイス（１０２）の両方として機能する。スクローリングカラーデバイス（１０２）は、ＳＬＭ（１０３）に入力されるスクローリングカラー光ビームを生成する任意のデバイスまたはデバイスの組み合わせであってよい。以下、スクローリングカラーおよびスクローリングカラーデバイス（１０２）について、さらに詳細に説明する。
【００２１】
スクローリングカラーデバイス（１０２）によって送られる光は、レンズまたは何らかの他のデバイス（図示せず）を通して空間光変調器（ＳＬＭ）（１０３）に集束される。ＳＬＭは、電気入力または光学入力に対応する空間パターンで、入射光を変調するデバイスである。「ＳＬＭ」および「変調器」という用語は、本明細書では、空間光変調器を区別なく指すために用いられる。入射光は、その位相、強度、偏光、または方向が、変調器（１０３）によって変調されることができる。したがって、図１のＳＬＭ（１０３）は、画像処理ユニット（１０６）からの入力に基づいて、スクローリングカラーデバイス（１０２）によって出力される光を変調し、表示光学部品（１０５）によって最終的に表示または放たれる、画像を保持する光ビームをビューイング面（図示せず）に形成する。表示光学部品（１０５）は、画像を表示または投影するように構成された任意のデバイスを含んでよい。たとえば、表示光学部品（１０５）は、限定はされないが、画像をビューイング面に投影かつ集束するように構成されたレンズであってよい。ビューイング面は、限定はされないが、スクリーン、ＴＶ、壁、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、またはコンピュータモニタであってよい。
【００２２】
ＳＬＭ（１０３）は、限定はされないが、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）アレイまたはマイクロミラーアレイであってよい。ＬＣＯＳおよびマイクロミラーアレイは、当該技術分野で既知であるため、本明細書では詳細に説明しない。排他的ではない例示的なＬＣＯＳアレイは、Ｐｈｉｌｉｐｓ（商標）ＬＣＯＳ変調器である。排他的ではない例示的なマイクロミラーアレイは、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（商標）Ｉｎｃ．から入手可能なデジタル光処理（ＤＬＰ）チップである。
【００２３】
図１に戻ると、例示的な実施形態では、表示光学部品（１０５）が画像を表示する前に、変調された光は、「ウォブリング（wobbling）」デバイス（１０４）を通過することができる。以下に詳細に述べられるように、ウォブリングデバイスは、画像解像度を向上させ、画素の不正確さを隠すように構成されたデバイスである。排他的ではない例示的なウォブリングデバイス（１０４）は、ガルバノメータミラーである。他の実施形態では、ウォブリングデバイス（１０４）は、ＳＬＭ（１０３）または表示システム（１００）の他の構成要素に一体化されることができる。
【００２４】
図２は、変調器の面にわたるスクローリングカラーを示すために用いられる。上述したように、スクローリングカラーは、原色すべてを同時に変調器上に存在させることによって、表示画像の輝度を増加させる。図２は、変調器の面（１１３）にわたる光の移動、すなわちスクローリングの赤（１１４）、緑（１１５）、および青（１１６）セグメントの画像を示す。変調器面（１１３）は、例示的な実施形態によると、制御可能な画素要素のアレイを含んでよい。変調器面（１１３）は、限定はされないが、たとえば、ＬＣＯＳパネルまたはマイクロミラーアレイの表面であってよい。カラーのスクローリングは、スクローリングカラーデバイス（１０２；図１）によって行われる。時刻ｔ0では、図２に示されるように、青色セグメント（１１６）は、変調器面（１１３）の底部三分の一を占有し、緑色セグメント（１１５）は、変調器面（１１３）の中部三分の一を占有し、赤色セグメント（１１４）は、変調器面（１１３）の頂部三分の一を占有する。次に、カラーは、スクロールアップし、時刻ｔ1では、ここで青色セグメント（１１６）が変調器面（１１３）の中部三分の一を占有し、緑色セグメント（１１５）は、変調器面（１１３）の頂部三分の一を占有し、赤色セグメント（１１４）は、変調器面（１１３）の底部三分の一を占有する。図２はまた、もう１度スクロールされた後の、時刻ｔ2におけるカラーセグメントの位置を示す。図２は、時刻ｔ0と時刻ｔ2との間での青色カラーセグメント（１１６）の移動を示すための２本の点線を示す。図２は、カラーが変調器の面（１１３）の底部からスクロールアップするのを示しているが、カラーは、変調器面にわたる任意の方向にスクロールすることができることを理解されたい。たとえば、カラーは、変調器面（１１３）にわたって頂部から底部、右から左、左から右、または斜めにスクロールすることができる。さらに、図２のカラーセグメントは、矩形形状で示されているが、カラーセグメントは、湾曲してもよく、または他の任意の形状であってもよいことは当業者に認識される。
【００２５】
原色のそれぞれが、所定時間に変調器の面（１１３）の異なる領域に現れるため、３つの原色はすべて画像処理ユニット（１０６）によって変調器（１０３）に与えられる画像データに適用される。たとえば、変調器面（１１３）の１つの領域は、赤色データを用いて操作されるが、変調器面（１１３）の他の領域は、緑色および青色データを用いて操作される。したがって、理想的なスクローリングカラー表示システムでは、光が無駄にならず、ディスプレイの潜在的な輝度が向上する。
【００２６】
図２は、説明の目的のみのために、原色がすべて変調器面（１１３）上に存在していることを示す。別の実施形態では、原色のみより多くのまたは少ないカラーが変調器上に同時に存在していてもよい。たとえば、スクローリングカラーデバイス（１０２；図１）は、光源（１０１；図１）から放出される光を赤、緑、青、黄、およびシアンのカラーに分解し、これらのカラーのうちの５つのカラーがすべて一度に変調器面（１１３；図２）上に存在するようにこれら５つのカラーをすべて変調器面（１１３；図２）にわたってスクロールすることができる。スクローリングカラー表示システムにおいて用いられるカラーの数は、特定の用途に最良に作用するように変化する。
【００２７】
図３は、例示的な実施形態による例示的なスクローリングカラーデバイス（１０２）を示す。図３のスクローリングカラーデバイス（１０２）は、表示システムにおいてスクローリングカラーを実施するために用いることができる多くの異なるスクローリングカラーデバイスの１つである。図３におけるスクローリングカラーデバイス（１０２）は、スピニングプリズムエンジンを用いて、変調器の面にわたってカラーをスクロールする。
【００２８】
図３に示されるように、光源（１０１）から放出される光は、スクローリングカラーデバイス（１０２）に入射し、ミラー（１３０ａ）を通過する。ミラー（１３０ａ）は、フィルタデバイスとして機能し、光から原色の１つを濾過する。たとえば、図３において、ミラー（１３０ａ）は、光の赤色部を濾過し、リレーレンズ（１３１ａ）を通して赤色光を送る。光の青−緑色部は、別のリレーレンズ（１３１ｂ）を通して第２のフィルタミラー（１３０ｂ）に送られる。ミラー（１３０ｂ）フィルタは、青色光から緑色光を分離する。図３のスクローリングカラーデバイス（１０２）はまた、３つの走査プリズム（１３２ａ、ｂ、ｃ）を含む。各走査プリズムは、３つのカラーの１つに関連する。走査プリズム（１３２ａ、ｂ、ｃ）は、変調器（１０３）の面にわたって各カラーをスクロールするように回転するように構成されている。図３に示されるように、さらなるミラー（１３０）およびリレーレンズ（１３１）は、光の異なるカラーを方向づけ、集束させるために用いられる。
【００２９】
表示システムにおいてスクローリングカラーを実施するために用いることができる別のスクローリングカラーデバイスは、図４に示されるように、「ピンホイール」型カラーフィルタホイールである。カラーフィルタホイール（１４０）は、複数のフィルタセグメントを有する。図示されるように、光ビーム（１４１）は、カラーフィルタホイール（１４０）内の各カラーに対応するフィルタセグメントが光ビーム（１４１）によって覆われるように、カラーホイール上に集束されることができる。各フィルタセグメントによって、１つの原色はセグメントを通過することができる。カラーホイールは、変調器の面（１０３；図３）にわたって各カラーをスクロールするように回転する。図４の例示的なカラーフィルタホイール（１４０）は、原色に対応する複数のフィルタセグメントを有する。カラーフィルタホイール（１４０）は、例示的な実施形態によると、任意の数のカラーに対応するフィルタセグメントを有していてもよい。
【００３０】
図５は、画像処理ユニット（１０６）内の例示的な機能の拡大図を用いて、図１と同じ表示システム（１００）を示す。例示的な実施形態によると、これらの機能は、ウォブリングデバイス（１０４）と組み合わされて、画像解像度を向上させ、表示画像内の画素の不正確さを隠す。
【００３１】
１つの実施形態では、図５に示されるように、画像処理ユニット（１０６）は、フレームレート変換ユニット（１５０）および画像フレームバッファ（１５３）を有することができる。以下に述べるように、フレームレート変換ユニット（１５０）および画像フレームバッファ（１５３）は、画像データを受取ってバッファリングし、画像データに対応する画像フレームを形成する。また、画像処理ユニット（１０６）は、解像度調整機能（１５１）、サブフレーム生成機能（１５２）、およびシステムタイミングユニット（１５４）をさらに有していてもよい。解像度調整機能（１５１）は、以下に説明されるように、表示システム（１００）の解像能力と一致するようにフレームの解像度を調整する。サブフレーム生成機能（１５２）は、画像フレームデータを処理し、画像フレームに対応する１つまたは複数の画像サブフレームを規定する。サブフレームは、以下に説明されるように、表示される画像を生成するように表示システム（１００）によって表示される。システムタイミングユニット（１５４）は、同様に以下に説明されるように、表示システム（１００）の様々な構成要素のタイミングの同期をとる。
【００３２】
フレームレート変換ユニット（１５０）、解像度調整機能（１５１）、サブフレーム生成機能（１５２）、および／またはシステムタイミングユニット（１５４）を含む画像処理ユニット（１０６）は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせを含む。１つの実施形態では、画像処理ユニット（１０６）の１つまたは複数の構成要素は、ロジック操作のシーケンスを実施することが可能なコンピュータ、コンピュータサーバ、または他のマイクロプロセッサに基づいたシステムに含まれる。さらに、画像処理は、表示システム（１００）にわたって分散され、画像処理ユニット（１０６）の各部分は、別個のシステム構成要素において実施される。画像処理ユニット（１０６）はまた、複数の画像サブフレームを生成するように構成されたすべての電子部品を含み得る。
【００３３】
１つの実施形態によると、画像データは、デジタル画像データ、アナログ画像データ、またはアナログおよびデジタルデータの組み合わせを含んでもよい。画像処理ユニット（１０６）は、デジタル画像データおよび／またはアナログ画像データを受取って処理するように構成されることができる。
【００３４】
フレームレート変換ユニット（１５０）は、表示システム（１００）によって表示される画像に対応する画像データを受け取り、画像データを画像フレームバッファ（１５３）にバッファリングするかまたは格納する。さらに具体的には、フレームレート変換ユニット（１５０）は、画像の個々のラインまたはフィールドを表す画像データを受け取り、画像データを画像フレームバッファ（１５３）にバッファリングし、表示システム（１００）によって表示される画像に対応する画像フレームを形成する。画像フレームバッファ（１５３）は、画像フレームに対応する画像データのすべてを受け取って格納することによって画像データをバッファリングし、フレームレート変換ユニット（１５０）は、引き続いて、画像フレームバッファ（１５３）から画像フレームに対する画像データをすべて取り出すかまたは抽出することによって、画像フレームを生成することができる。このように、画像フレームは、表示システム（１００）によって表示される画像全体を表す画像データの複数の個々のライン又はフィールドを含むように規定される。したがって、画像フレームは、表示システム（１００）によって表示される画像を表す個々の画素の複数の列および複数の行を含む。
【００３５】
フレームレート変換ユニット（１５０）および画像フレームバッファ（１５３）は、画像データを、順送り画像データおよび／またはインターレース画像データとして受け取って処理することができる。順送り画像データでは、フレームレート変換ユニット（１５０）および画像フレームバッファ（１５３）は、画像に対する画像データの連続したフィールドを受け取って格納する。したがって、フレームレート変換ユニット（１５０）は、画像に対する画像データの連続したフィールドを取り出すことによって画像フレームを形成する。インターレース画像データでは、フレームレート変換ユニット（１５０）および画像フレームバッファ（１５３）は、画像に対する画像データの奇数フィールドおよび偶数フィールドを受け取って格納する。たとえば、画像データの奇数フィールドはすべて受け取られて格納され、画像データの偶数フィールドはすべて受け取られて格納される。このように、フレームレート変換ユニット（１５０）は、画像データをインターレース解除し、画像に対する画像データの奇数および偶数フィールドを取り出すことによって画像フレームを形成する。
【００３６】
画像フレームバッファ（１５３）は、それぞれの画像の１つまたは複数の画像フレームに対する画像データを格納するためのメモリを有する。たとえば、画像フレームバッファ（１５３）は、ハードディスクドライブまたは他の永久記憶デバイス等の不揮発性メモリを有するか、またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の揮発性メモリを有することができる。
【００３７】
フレームレート変換ユニット（１５０）で画像データを受け取って、画像データを画像フレームバッファ（１５３）にバッファリングすることによって、画像データの入力タイミングは、表示システム（１００）におけるその他の構成要素（たとえば、ＳＬＭ（１０３）、ウォブリングデバイス（１０４）、および表示光学部品（１０５））のタイミング要件から分断することができる。さらに具体的には、画像フレームに対する画像データは、画像フレームバッファ（１５３）によって受け取られて格納されるため、画像データは、任意の入力レートで受け取ってよい。このように、画像フレームのフレームレートは、表示システム（１００）における残りの構成要素のタイミング要件に変換されることができる。たとえば、画像フレームに対する画像データは、ＳＬＭ（１０３）のフレームレートと等しいフレームレートで画像フレームバッファ（１５３）から抽出されることができる。
【００３８】
１つの実施形態では、画像処理ユニット（１０６）は、解像度調整機能（１５１）およびサブフレーム生成ユニット（１５２）を有することができる。以下に述べるように、解像度調整機能（１５１）は、画像フレームに対する画像データを受け取って、画像データの解像度を調整する。さらに具体的には、画像処理ユニット（１０６）は、元の解像度で画像フレームに対する画像データを受け取り、表示システム（１００）が表示するように構成された解像度と一致するようにその画像データを処理する。例示的な実施形態では、画像処理ユニット（１０６）は、表示システム（１００）が表示するように構成された解像度と一致するように、画像データの解像度を増加、減少、かつ／または変更しないでおく。
【００３９】
１つの実施形態では、サブフレーム生成ユニット（１５２）は、画像フレームに対する画像データを受け取って処理し、画像フレームに対応する複数の画像サブフレームを規定する。解像度調整ユニット（１５１）が画像データの解像度を調整した場合、サブフレーム生成ユニット（１５２）は、画像データを調整された解像度で受け取る。画像サブフレームのそれぞれは、表示される画像に対応する画像データのサブセットを表すデータアレイまたはマトリクスを含む。データアレイは対応する画像フレームの画素領域と等しい画素領域に、画素の内容を規定する画素データを含む。したがって、各画像サブフレームは、以下に説明されるように、サブフレーム期間中に表示されるサブフレーム画像を規定する。以下に説明されるように、各画像サブフレームは空間的に異なる画像サブフレーム位置に表示されるため、画像サブフレームのデータアレイのそれぞれは、わずかに異なる画素データを含む。１つの実施形態では、画像処理ユニット（１０６）は、画像フレームおよび対応する画像サブフレームを共に生成するのに対して、表示される画像に対応する画像サブフレームを生成するだけでよい。以下、画像サブフレームについて、さらに詳細に説明する。
【００４０】
上記のように、画像フレームに対応する画像サブフレームの群における各画像サブフレームは、表示される画像に対応する画素データのマトリクスまたはアレイを含む。１つの実施形態では、各画像サブフレームは、ＳＬＭ（１０３）に入力される。ＳＬＭ（１０３）は、サブフレームに従って光ビームを変調し、サブフレームを保持する光ビームを生成する。個々の画像サブフレームを保持する光ビームは、最終的には、表示光学部品（１０５）によって表示され、表示画像を形成する。しかし、サブフレームのグループ内の各画像サブフレームに対応する光がＳＬＭ（１０３）によって変調された後であって、各画像サブフレームが表示光学部品（１０５）によって表示される前に、ウォブリングデバイス（１０４）は、光路の位置をＳＬＭ（１０３）と表示光学部品（１０５）との間でシフトする。換言すると、ウォブリングデバイスは、各画像サブフレームが、前に表示された画像サブフレームとわずかに異なる空間位置において、表示光学部品（１０５）によって表示されるように、画素をシフトする。このように、所定の画像に対応する画像サブフレームは、互いに空間的にオフセットするため、各画像サブフレームは、異なる画素および／または画素の部分を含む。ウォブリングデバイス（１０４）は、以下に述べるように、画像サブフレームが、ある垂直距離および／または水平距離だけ互いにオフセットされるように画素をシフトすることができる。
【００４１】
例示的な実施形態によると、画像に対応するサブフレームの群における画像サブフレームのそれぞれは、人間の目では画像サブフレーム間の高速な連続物を検出することができないような高レートで表示光学部品（１０５）によって表示される。その代わりに、画像サブフレームの高速な連続物は、単一の表示画像として現れる。以下に詳細に述べられるように、空間的に異なる位置に画像サブフレームを順次表示することによって、最終的に表示される画像の見かけの解像度は向上する。
【００４２】
図６Ａ〜図６ｃは、複数の画像サブフレームが特定の画像に対して生成される例示的な実施形態を示す。図６Ａ〜図６Ｃに示されるように、例示的な画像処理ユニット（１０６）は、特定の画像に対して２つの画像サブフレームを生成する。さらに具体的には、画像処理ユニット（１０６）は、画像フレームに対して第１のサブフレーム（１６０）および第２のサブフレーム（１６１）を生成する。本例および次の例における画像サブフレームは、画像処理ユニット（１０６）によって生成されるが、画像サブフレームは、サブフレーム生成機能（１５２）によって、または表示システム（１００）の異なる構成要素によって生成されることができることを理解されたい。第１のサブフレーム（１６０）および第２のサブフレーム（１６１）はそれぞれ、対応する画像フレームに対する画像データのサブセットのデータアレイを含む。例示的な画像処理ユニット（１０６）は、図６Ａ〜図６Ｃの例において、２つの画像サブフレームを生成するが、２つの画像サブフレームは、画像処理ユニット（１０６）によって生成されることができる例示的な数の画像サブフレームであり、任意の数の画像サブフレームは、例示的な実施形態によって生成されることができることを理解されたい。
【００４３】
１つの実施形態では、図６Ｂに示されるように、第１の画像サブフレーム（１６０）は、第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示される。第２のサブフレーム（１６１）は、ある垂直距離（１６３）および水平距離（１６４）だけ第１のサブフレーム位置（１８５）からオフセットした第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示される。このように、第２のサブフレーム（１６１）は、所定の距離だけ第１のサブフレーム（１６０）から空間的にオフセットされる。図６Ｃに示されるように、１つの例示的な実施形態では、垂直距離（１６３）および水平距離（１６４）は、それぞれ、１つの画素の約半分である。しかし、第１の画像サブフレーム位置（１８５）と第２の画像サブフレーム位置（１８６）との間の空間オフセット距離は、特定の用途に最良に作用するように変化する場合がある。別の実施形態では、第１のサブフレーム（１６０）および第２のサブフレーム（１６１）は、垂直方向または水平方向のいずれかにオフセットされるだけでもよい。例示される実施形態では、ウォブリングデバイス（１０４；図５）は、第１および第２のサブフレーム（１６０、１６１；図６）が、互いに垂直および水平に空間的にオフセットされるように、ＳＬＭ（１０３；図５）と表示光学部品（１０５；図５）との間で光ビームをオフセットするように構成される。
【００４４】
図６Ｃに示されるように、表示システム（１００；図５）は、第１のサブフレーム（１６０）を第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示することと、第２のサブフレーム（１６１）を、第１の画像サブフレーム位置（１８５）から空間的にオフセットした第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示することを交互に行う。さらに具体的には、ウォブリングデバイス（１０４；図５）は、第２のサブフレーム（１６１）の表示を第１のサブフレーム（１６０）の表示に対して、ある垂直距離（１６３）および水平距離（１６４）だけシフトする。このように、第１のサブフレーム（１６０）の画素は、第２のサブフレーム（１６１）の画素と重なる。１つの実施形態では、表示システム（１００；図５）は、第１の画像サブフレーム位置（１８５）において第１のサブフレーム（１６０）を表示し、第２の画像サブフレーム位置（１８６）において第２のサブフレーム（１６１）を表示し、その結果、見かけの解像度が向上した表示画像を形成する１つのサイクルを完了する。このように、第２のサブフレーム（１６１）は、空間的および時間的に第１のサブフレーム（１６０）に対して表示される。
【００４５】
図７Ａおよび図７Ｂは、第１のサブフレーム（１６０）からの画素（１７０）を第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示し、第２のサブフレーム（１６１）からの画素（１７１）を第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示する１つのサイクルを完了する例示的な実施形態を示す。図７Ａは、第１のサブフレーム（１６０）からの画素（１７０）の第１の画像サブフレーム位置（１８５）への表示を示す。図７Ｂは、第２のサブフレーム（１６１）からの画素（１７１）の第２の画像サブフレーム位置（１８６）への表示を示す。図７Ｂにおいて、第１の画像サブフレーム位置（１８５）は、破線で示される。
【００４６】
このように、第１および第２のサブフレーム（１６０、１６１）を生成し、図６Ａ〜図６Ｃ、ならびに図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、空間的にオフセットするように２つのサブフレームを表示することによって、画像サブフレームおよびウォビュレーション（wobulation）を用いずに最終的に表示される画像を形成するために用いられる画素データの量と比較して、最終的に表示される画像を形成するために２倍の量の画素データが用いられる。したがって、２つの位置の処理では、最終的に表示される画像の解像度は、約１．４倍すなわち２の平方根だけ増加する。
【００４７】
別の実施形態では、図８Ａ〜図８Ｄに示されるように、画像処理ユニット（１０６）は、画像フレームに対して４つの画像サブフレームを規定する。より具体的には、画像処理ユニット（１０６）は、画像フレームに対して、第１のサブフレーム（１６０）、第２のサブフレーム（１６１）、第３のサブフレーム（１８０）、および第４のサブフレーム（１８１）を規定する。このように、第１のサブフレーム（１６０）、第２のサブフレーム（１６１）、第３のサブフレーム（１８０）、および第４のサブフレーム（１８１）はそれぞれ、対応する画像フレームに対して、画像データのサブセットのデータアレイを含む。
【００４８】
第１の画像サブフレーム（１６０）は、第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示される。第２の画像サブフレーム（１６１）は、第１のサブフレーム位置（１８５）からある垂直距離（１６３）および水平距離（１６４）だけオフセットした第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示される。第３のサブフレーム（１８０）は、第１のサブフレーム位置（１８５）からある水平距離（１８２）だけオフセットした第３の画像サブフレーム位置（１８７）に表示される。水平距離（１８２）は、たとえば、水平距離（１６４）と同じ距離である。第４のサブフレーム（１８１）は、第１のサブフレーム位置（１８５）からある垂直距離（１８３）だけオフセットした第４の画像サブフレーム位置（１８８）に表示される。垂直距離（１８３）は、たとえば、垂直距離（１６３）と同じ距離であり得る。このように、第２のサブフレーム（１６１）、第３のサブフレーム（１８０）、および第４のサブフレーム（１８１）はそれぞれ、互いに空間的にオフセットし、所定の距離だけ第１のサブフレーム（１６０）から空間的にオフセットしている。１つの例示的な実施形態では、垂直距離（１６３）、水平距離（１６４）、水平距離（１８２）、および垂直距離（１８３）はそれぞれ、１つの画素の約半分である。しかし、４つのサブフレーム間の空間オフセット距離は、特定の用途に最良に作用するように変化する場合がある。１つの実施形態では、ウォブリングデバイス（１０４；図５）は、第１、第２、第３、および第４のサブフレーム（１６０、１６１、１８０、１８１；図６）が、互いに空間的にオフセットするように、ＳＬＭ（１０３；図５）と表示光学部品（１０５；図５）との間で光のビームをオフセットさせるように構成されている。
【００４９】
１つの実施形態では、表示システム（１００；図５）は、第１のサブフレーム（１６０）を第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示し、第２のサブフレーム（１６１）を第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示し、第３のサブフレーム（１８０）を第３の画像サブフレーム位置（１８７）に表示し、第４のサブフレーム（１８１）を第４の画像サブフレーム位置（１８８）に表示し、その結果、見かけの解像度が向上した表示画像を形成する１つのサイクルを完了する。このように、第２のサブフレーム（１６１）、第３のサブフレーム（１８０）、および第４のサブフレーム（１８１）の表示は、互いにおよび第１のサブフレーム（１６０）に対して空間的および時間的に変位される。
【００５０】
図９Ａ〜図９Ｄは、第１のサブフレーム（１６０）からの画素（１７０）を第１の画像サブフレーム位置（１８５）に表示し、第２のサブフレーム（１６１）からの画素（１７１）を第２の画像サブフレーム位置（１８６）に表示し、第３のサブフレーム（１８０）からの画素（１９０）を第３の画像サブフレーム位置（１８７）に表示し、第４のサブフレーム（１７０）からの画素（１９１）を第４の画像サブフレーム位置（１８８）に表示する１つのサイクルを完了する例示的な実施形態を示す。図９Ａは、第１のサブフレーム（１６０）からの画素（１７０）の第１の画像サブフレーム位置（１８５）への表示を示す。図９Ｂは、第２のサブフレーム（１６１）からの画素（１７１）の第２の画像サブフレーム位置（１８６）への表示を示す（第１の画像サブフレーム位置は、破線で示される）。図９Ｃは、第３のサブフレーム（１８０）からの画素（１９０）の第３の画像サブフレーム位置（１８７）への表示を示す（第１の画像サブフレーム位置および第２の画像サブフレーム位置は、破線で示される）。最後に、図９Ｄは、第４のサブフレーム（１７０）からの画素（１９１）の第４の画像サブフレーム位置（１８８）への表示を示す（第１の画像サブフレーム位置、第２の画像サブフレーム位置、および第３の画像サブフレーム位置は、破線で示される）。
【００５１】
このように、４つの画像サブフレームを生成し、図８Ａ〜図８Ｄおよび図９Ａ〜図９Ｄに示されるように空間的にオフセットするように４つのサブフレームを表示することによって、画像サブフレームを用いずに最終的に表示される画像を形成するために用いられる画素データの量と比較して、４倍の量の画素データが最終的に表示される画像を形成するために用いられる。この結果、４つの位置の処理で、最終的に表示される画像の解像度は、２倍すなわち４の平方根だけ増加する。
【００５２】
したがって、図６〜図９の例によって示されるように、１つの画像フレームに対して複数の画像サブフレームを生成し、画像サブフレームを互いに対して空間的および時間的に表示することによって、表示システム（１００；図５）は、ＳＬＭ（１０３；図５）が表示するように構成された解像度よりも高い解像度で表示画像を生成することができる。１つの例示的な実施形態では、たとえば、画像データが８００画素×６００画素の解像度を有し、ＳＬＭ（１０３；図５）が８００画素×６００画素の解像度を有する場合、画像データの解像度調整を有する表示システム（１００；図５）による４つの位置の処理によって、１６００画素×１２００画素の解像度の表示画像が生成される。
【００５３】
さらに、画像サブフレームの画素を重ねることによって、表示システム（１００；図５）は、たとえば、欠陥画素によって生じる望ましくない視覚的な効果を低減することができる。たとえば、４つのサブフレームがサブフレーム生成機能（１５２；図５）によって生成され、互いに対してオフセットした位置で表示される場合、４つのサブフレームは、欠陥画素の望ましくない効果を効果的に分散する。なぜなら、表示される画像の異なる部分は、各サブフレームにおける欠陥画素と関連しているからである。欠陥画素は、「オン」または「オフ」位置のみを示す画素、意図されたよりも低い強度または高い強度をなす画素、および／または整合性のないまたはランダムな動作を有する画素等の、異常なまたは作動しない表示画素を含むものとして定義される。
【００５４】
図５に戻ると、１つの実施形態では、画像処理ユニット（１０６）は、システムタイミングユニット（１５４）を有する。別の実施形態では、システムタイミングユニット（１５４）は、表示システム（１００）の別個の構成要素であり、画像処理ユニット（１０６）とは一体化されない。しかし、説明の目的のために、図５の例示的な表示システム（１００）は、画像処理ユニット（１０６）と一体化されるシステムタイミングユニット（１５４）を用いて述べられる。システムタイミングユニット（１５４）は、たとえば、フレームレート変換ユニット（１５０）、解像度調整機能（１５１）、サブフレーム生成機能（１５２）、スクローリングカラーデバイス（１０２）、ＳＬＭ（１０３）、およびウォブリングデバイス（１０４）と通信する。例示的な実施形態では、システムタイミングユニット（１５４）は、画像フレームを形成するための画像データのバッファリングおよび変換、画像データの解像度を表示システム（１００）の解像度に調整するための画像フレームの処理、サブフレームの生成、画像サブフレームの変調、ならびに画像サブフレームの表示および位置決めを同期させる。したがって、システムタイミングユニット（１５４）は、画像サブフレームのグループ全体が、最終的に表示される画像を正確に表示するように、表示光学部品（１０５）によって異なる位置に時間的および空間的に表示されるように、表示システム（１００）のタイミングを制御する。
【００５５】
図１０は、１つの例示的な実施形態による、スクローリングカラーを容易にするためのスクローリングカラーデバイス（１０２；図５）およびウォブリングデバイス（１０４；図５）、解像度の向上、および同じ表示システム（１００；図５）における画素エラーの隠蔽の例示的な同期化を示す。図１０は、画像フレーム期間Ｔにおける異なる時刻での単一の画素のカラーを示す。図１０に示されるように、特定の画像フレームに対応する複数の画像サブフレームは、画像フレーム期間Ｔ内に表示される。換言すると、複数の画像サブフレームによって規定される複数の画像は、画像フレーム期間Ｔ中に表示される。以下および添付の特許請求の範囲において、画像サブフレームによって規定される画像を、「サブフレーム画像」と呼ぶ。
【００５６】
画像フレーム期間Ｔは、フレームの対応する画像サブフレームのすべてを表示するために必要な時間量である。図１０の例示的な実施形態では、サブフレーム生成機能（１５２；図５）、すなわち、第１のサブフレーム（１６０）および第２のサブフレーム（１６１）によって生成される２つの画像サブフレームがある。図６Ａ〜図６Ｃに関連して説明したように、２つの画像サブフレームは、サブフレーム生成機能（１５２）によって生成され得る例示的な数の画像サブフレームであり、フレームに対する任意の数の画像サブフレームが必要に応じて生成されることができることを理解されたい。
【００５７】
図１０に示されるように、第１の画像サブフレーム（１６０）は、時刻０と時刻Ｔ／２との間に表示され、第２の画像サブフレーム（１６１）は、時刻Ｔ／２と時刻Ｔとの間に表示される。このように、画像サブフレーム期間、すなわち時間枠は、１つのフレームに対して２つの画像サブフレームが生成され、表示されるＴ／２である。しかし、フレーム毎に２つより多くの画像サブフレームが生成され、表示される場合、画像サブフレーム期間はそれに応じて変化する。１つの実施形態では、フルカラースペクトル、すなわち完全なカラーサブフレームは、各画像フレーム期間Ｔ中に整数回起こる。換言すると、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）は、各画像サブフレーム期間Ｔ／２中に１度だけ、各カラーをスクロールし、その結果、完全なカラーサブフレームが形成されるように構成されることができる。本明細書および添付の特許請求の範囲では、各カラーを１度スクロールするために必要な時間を、「スクローリングカラー期間」と呼ぶ。たとえば、図１０は、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）が第１のサブフレーム（１６０）期間中に１度、および第２のサブフレーム（１６１）期間中に１度、原色である赤（１１４）、緑（１１５）および青（１１６）を一巡するように構成されているのを示す。当業者に理解されるように、原色である赤（１１４）、緑（１１５）、および青（１１６）が特定の画素にわたってスクロールされる順序は、特定の用途に最良に作用するように変化することができる。
【００５８】
１つの実施形態では、画像フレーム期間Ｔおよび対応する画像サブフレーム期間はまた、ＳＬＭ（１０３；図５）が画像フレームに対応する画像サブフレームを保持する光を変調するために必要な時間を表す。
【００５９】
当業者には理解されるように、各特定の画素は、ＳＬＭ（１０３；図５）における位置に応じて、所定の時間に、その上に集束される異なるカラーシーケンスを有し得る。さらに、各画像サブフレーム期間中に特定の画素にわたってスクロールされることができる異なるカラーの数は、任意の数であってよい。たとえば、図１１に示されるように、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）は、３つの原色の代わりに、５つのカラーを生成するように構成されることができる。５つのカラーは、たとえば、任意の順序の赤（１１４）、黄（１１７）、緑（１１５）、シアン（１１８）、および青（１１６）であってよい。この場合、図１１に示されるように、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）は、第１のサブフレーム（１６０）期間中に１度、および第２のサブフレーム（１６１）期間中に１度、５つのカラーを一巡するように構成されている。
【００６０】
別の実施形態では、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）によって生成されるカラーは、特定の画像サブフレーム期間中に複数回、所定の画素にわたってスクロールされてもよい。たとえば、図１２に示されるように、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）は、第１のサブフレーム（１６０）期間中に５回、および第２のサブフレーム（１６１）期間中に５回、任意の順序で、原色である赤（１１４）、緑（１１５）、および青（１１６）を一巡する。スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）が特定のサブフレーム期間中に各カラーをスクロールする回数は、変化してもよく、特定の用途に最良に作用する任意の数であればよい。図１２に関連して説明される実施形態は、限定はされないが、非常に高速にスクローリングするカラーを提供する表示システムにおいて用いられることができる。さらに、図１２に関連して説明される実施形態は、任意の数の異なるカラーをスクロールするスクローリングカラーデバイスを用いる表示システムにおいて実施されることができる。
【００６１】
１つの実施形態では、システムタイミングユニット（１５４；図５）は、図１０〜図１２に関連して述べられるように、１つまたは複数のフルカラースペクトルが所定の画像サブフレーム期間中に表示されるように、スクローリングカラーデバイス（１０２；図５）およびウォブリングデバイス（１０４；図５）を同期させる。同期化されない場合、スクローリングデバイスは、特定のサブフレーム期間中に変調器（１０３；図５）にわたって不完全なカラースペクトルを望ましくないようにスクロールすることがある。システムタイミングユニット（１５４；図５）は、同期化を成し遂げるために様々な技法を用いることができる。たとえば、フィードバック制御ループは、同期化を成し遂げるために用いられることができる。他の同期化技法は、特定の用途に最良に作用するように用いられることができる。
【００６２】
図１３は、１つの例示的な実施形態に従って画像を表示するための例示的な方法を示すフローチャートである。まず、画像を規定する画像データが処理される（ステップ２００）。次に、画像データに対応する複数の画像サブフレームが生成される（ステップ２０１）。次に、複数のカラーは、変調器面にわたってスクロールされ、画像サブフレームを保持する光ビームを生成する（ステップ２０２）。次に、画像サブフレームは、互いに空間的に異なる位置に順次表示され、表示画像を形成する（ステップ２０３）。
【００６３】
図１３に示されるステップに対するさらなるステップは、例示的な方法で実施されることができる。１つの実施形態では、図１４に示されるように、ウォブリングデバイス（１０４；図５）を用いて変調器面にわたって複数のカラーをスクロールすることを同期させるさらなるステップ（ステップ２０４）は、画像を表示するための例示的な方法の一部として含まれてもよい。同期化は、１つまたは複数のフルカラースペクトルが、上記で説明されるように所定の画像サブフレーム期間中に表示されるように実施されることができる。
【００６４】
上記の説明は、本発明の実施形態を示し説明するためだけに提示されている。これは排他的なものではなく、本発明を開示される形態にそのまま限定することを意図していない。上記の教示に照らして、多くの変更および変形が可能である。本発明の範囲は、添付の特許請求項によって規定されることが意図される。
【符号の説明】
【００６５】
１００ 表示システム
１０１ 光源
１０２ スクローリングカラーデバイス
１０３ 空間光変調器
１０４ ウォブリングデバイス
１０５ 表示光学部品
１０６ 画像処理ユニット
１１３ 変調器面
１４０ カラーフィルタホイール
１４１ 光ビーム
１６０ 第１のサブフレーム
１６１ 第２のサブフレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示するための表示システムであって、
画像データを処理し、該画像データに対応する複数の画像サブフレームを生成するように構成された画像処理ユニットと、
前記画像サブフレームに従って光ビームを変調するように構成された変調器と、
前記変調器の面にわたって複数のカラーをスクロールし、前記複数の画像サブフレームを保持するカラー光ビームを生成するように構成されたスクローリングカラーデバイスと、
前記カラー光ビームから前記画像を表示するように構成された表示光学部品と、
前記画像サブフレームが変化する空間オフセットで表示されるように、前記カラー光ビームを変位するように構成されたウォブリングデバイスと、
を備えることを特徴とする表示システム。
【請求項２】
前記スクローリングカラーデバイスは、前記複数の画像サブフレームのそれぞれに対応する画像サブフレーム期間中に整数回だけ、前記変調器の前記面にわたって前記複数のカラーをスクロールすることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
【請求項３】
画像データに基づいて画像を表示するための表示システムであって、
前記画像データに基づいて、第１のサブフレーム画像および少なくとも第２のサブフレーム画像を含む複数のサブフレーム画像を規定するように構成された画像処理ユニットと、
複数のカラーを含むスクローリングカラー光ビームを生成するように構成されたスクローリングカラーデバイスと、
前記複数のサブフレーム画像に基づいて、前記スクローリングカラー光ビームを受け取って変調するように設けられた空間光変調器と、
前記第１のサブフレーム画像が前記第２のサブフレーム画像から空間的にオフセットするように、前記サブフレーム画像を交互に表示させるように構成されたウォブリングデバイスと、
を備えることを特徴とする表示システム。
【請求項４】
前記空間光変調器は、
制御可能な画素要素のアレイを含む面を備え、
前記スクローリングカラー光ビームは、前記制御可能な画素要素にわたって前記複数のカラーのセグメントをスクロールする、
ことを特徴とする請求項３に記載の表示システム。
【請求項５】
画像フレームを規定する画像フレームデータに基づいて、画像フレーム期間中に画像を表示するための表示システムであって、
前記フレームデータに基づいて、それぞれが前記フレーム期間中に別個のサブフレーム画像のそれぞれを規定する複数のサブフレームデータアレイを生成するように構成された画像処理電子部品と、
前記サブフレームデータアレイに基づいて光ビームを生成するように構成された空間光変調器と、
前記光ビームの前記生成中に、前記空間光変調器にわたって複数のカラーをスクロールするように構成されたスクローリングカラーデバイスと、
前記フレーム期間中に前記サブフレーム画像のそれぞれの相対的な変位を行うように構成されたウォブリングデバイスと、
を備えることを特徴とする表示システム。
【請求項６】
フレーム期間中に画像を表示するための表示システムであって、
前記フレーム期間中に光を変調して少なくとも２つのサブフレーム画像を提供するように構成された空間光変調器と、
前記フレーム期間中に前記光変調器にわたって複数のカラーをスクロールするように構成された光源と、
前記フレーム期間中に前記サブフレーム画像の相対的な変位を行うように構成されたウォブリングデバイスと、
を備えることを特徴とする表示システム。
【請求項７】
画像を表示する方法であって、
前記画像を規定する画像データを処理し、前記画像データに対応する複数の画像サブフレームを生成するステップと、
前記複数の画像サブフレームを保持する光ビームを変調器を用いて生成するステップと、
前記光ビームが、前記複数の画像サブフレームを保持するカラー光ビームを含むように、前記光ビームの前記生成中に、前記変調器の面にわたって複数のカラーをスクロールするステップと、
前記カラー光ビームを表示し、前記画像を形成するステップと、
前記複数の画像サブフレームのそれぞれが、他の前記画像サブフレームからオフセットした画像サブフレーム位置に空間的に表示されるように、前記カラー光ビームを変位するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
画像データに基づいて画像を生成する方法であって、
入力される前記画像データに基づいて、少なくとも第１のサブフレームおよび第２のサブフレームを含む前記複数のサブフレームを規定するステップと、
スクローリングカラー光ビームを生成するステップと、
前記複数のサブフレームに基づいて、前記スクローリングカラー光ビームを変調器を用いて変調し、変調された光ビームを生成するステップと、
前記変調された光ビームが前記複数のサブフレームに対応する複数のサブフレーム位置の間に表示されるように、前記変調された光ビームを変位させ、ビューイング面に前記変調された光ビームを投影するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記スクローリングカラー光ビームを生成するステップと、前記変調された光ビームを変位させるステップとを同期させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の画像データに基づいて画像を生成する方法。
【請求項１０】
フレーム期間中に画像を生成する方法であって、
光ビームにわたって光のカラーセグメントをスクロールするステップと、
前記光ビームを変調し、少なくとも２つのサブフレーム画像を提供するステップと、
前記２つのサブフレーム画像をビューイング面に表示するステップと、
前記２つのサブフレーム画像が互いに対して変位されるように前記光ビームを変位させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１】
画像を表示するための表示システムであって、
画像データを処理し、該画像データに対応する複数の画像サブフレームを生成するように構成された画像処理ユニットと、
前記画像サブフレームに従って光ビームを変調するように構成された変調器と、
前記変調器の面にわたって複数のカラーをスクロールし、前記複数の画像サブフレームを保持するカラー光ビームを生成するように構成されたスクローリングカラーデバイスと、
前記カラー光ビームから前記画像を表示するように構成された表示光学部品と、
前記画像サブフレームが変化する空間オフセットで表示されるように、前記カラー光ビームを変位するように構成されたウォブリングデバイスと、
を備えることを特徴とする表示システム。
【請求項２】
前記スクローリングカラーデバイスは、前記複数の画像サブフレームのそれぞれに対応する画像サブフレーム期間中に整数回だけ、前記変調器の前記面にわたって前記複数のカラーをスクロールすることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
【請求項３】
画像データに基づいて画像を表示するための表示システムであって、
前記画像データに基づいて、第１のサブフレーム画像および少なくとも第２のサブフレーム画像を含む複数のサブフレーム画像を規定するように構成された画像処理ユニットと、
複数のカラーを含むスクローリングカラー光ビームを生成するように構成されたスクローリングカラーデバイスと、
前記複数のサブフレーム画像に基づいて、前記スクローリングカラー光ビームを受け取って変調するように設けられた空間光変調器と、
前記第１のサブフレーム画像が前記第２のサブフレーム画像から空間的にオフセットするように、前記サブフレーム画像を交互に表示させるように構成されたウォブリングデバイスと、
を備えることを特徴とする表示システム。
【請求項４】
前記空間光変調器は、
制御可能な画素要素のアレイを含む面を備え、
前記スクローリングカラー光ビームは、前記制御可能な画素要素にわたって前記複数のカラーのセグメントをスクロールする、
ことを特徴とする請求項３に記載の表示システム。
【請求項５】
画像フレームを規定する画像フレームデータに基づいて、画像フレーム期間中に画像を表示するための表示システムであって、
前記フレームデータに基づいて、それぞれが前記フレーム期間中に別個のサブフレーム画像のそれぞれを規定する複数のサブフレームデータアレイを生成するように構成された画像処理電子部品と、
前記サブフレームデータアレイに基づいて光ビームを生成するように構成された空間光変調器と、
前記光ビームの前記生成中に、前記空間光変調器にわたって複数のカラーをスクロールするように構成されたスクローリングカラーデバイスと、
前記フレーム期間中に前記サブフレーム画像のそれぞれの相対的な変位を行うように構成されたウォブリングデバイスと、
を備えることを特徴とする表示システム。
【請求項６】
フレーム期間中に画像を表示するための表示システムであって、
前記フレーム期間中に光を変調して少なくとも２つのサブフレーム画像を提供するように構成された空間光変調器と、
前記フレーム期間中に前記光変調器にわたって複数のカラーをスクロールするように構成された光源と、
前記フレーム期間中に前記サブフレーム画像の相対的な変位を行うように構成されたウォブリングデバイスと、
を備えることを特徴とする表示システム。
【請求項７】
画像を表示する方法であって、
前記画像を規定する画像データを処理し、前記画像データに対応する複数の画像サブフレームを生成するステップと、
前記複数の画像サブフレームを保持する光ビームを変調器を用いて生成するステップと、
前記光ビームが、前記複数の画像サブフレームを保持するカラー光ビームを含むように、前記光ビームの前記生成中に、前記変調器の面にわたって複数のカラーをスクロールするステップと、
前記カラー光ビームを表示し、前記画像を形成するステップと、
前記複数の画像サブフレームのそれぞれが、他の前記画像サブフレームからオフセットした画像サブフレーム位置に空間的に表示されるように、前記カラー光ビームを変位するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
画像データに基づいて画像を生成する方法であって、
入力される前記画像データに基づいて、少なくとも第１のサブフレームおよび第２のサブフレームを含む前記複数のサブフレームを規定するステップと、
スクローリングカラー光ビームを生成するステップと、
前記複数のサブフレームに基づいて、前記スクローリングカラー光ビームを変調器を用いて変調し、変調された光ビームを生成するステップと、
前記変調された光ビームが前記複数のサブフレームに対応する複数のサブフレーム位置の間に表示されるように、前記変調された光ビームを変位させ、ビューイング面に前記変調された光ビームを投影するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記スクローリングカラー光ビームを生成するステップと、前記変調された光ビームを変位させるステップとを同期させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の画像データに基づいて画像を生成する方法。
【請求項１０】
フレーム期間中に画像を生成する方法であって、
光ビームにわたって光のカラーセグメントをスクロールするステップと、
前記光ビームを変調し、少なくとも２つのサブフレーム画像を提供するステップと、
前記２つのサブフレーム画像をビューイング面に表示するステップと、
前記２つのサブフレーム画像が互いに対して変位されるように前記光ビームを変位させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１３９９６８（Ｐ２００９−１３９９６８Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２０９３（Ｐ２００９−１２０９３）
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【分割の表示】特願２００４−２９９６７２（Ｐ２００４−２９９６７２）の分割
【原出願日】平成１６年１０月１４日（２００４．１０．１４）
【出願人】（５０３００３８５４）ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． (1,145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【分割の表示】特願２００４−２９９６７２（Ｐ２００４−２９９６７２）の分割
【原出願日】平成１６年１０月１４日（２００４．１０．１４）
【出願人】（５０３００３８５４）ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． (1,145)
【Ｆターム（参考）】
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