DE69525130T2

DE69525130T2 - Verfahren zum Verbessern der Auflösung eines Anzeigesystems

Info

Publication number: DE69525130T2
Application number: DE69525130T
Authority: DE
Inventors: William E. Nelson; Vadlamannati Venkateswar
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2015-10-20
Also published as: EP0712243A3; US5490009A; EP0712243B1; KR960016517A; DE69525130D1; EP0712243A2; JPH08234120A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf räumliche Lichtmodulatoren und insbesondere auf ein Verfahren für die Verwendung mehrerer räumlicher Lichtmodulatoren in einem Videoanzeigesystem, um die Auflösung zu verbessern.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Räumliche Lichtmodulatoren (SLMs) werden für Bildanzeigeanwendungen häufig verwendet. Im allgemeinen ist ein SLM eine Matrix aus einzeln adressierbaren Bildpunkten. Viele SLMs sind binär, wobei sie ein Adressenschema besitzen, das die Bildpunkte entweder in einen "Ein"- oder "Aus"-Zustand schaltet, um das Bild zu erzeugen. Es werden verschiedene Modulations- und Integrationsschemata verwendet, um Bilder mit Graustufen zu schaffen.
Ein SLM-Typ ist eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD), die manchmal als eine deformierbare Spiegelvorrichtung bezeichnet wird. Die DMD besitzt Hunderte oder Tausende winziger Kippspiegel, die die Bildpunkte sind. Um den Spiegeln ein Kippen zu ermöglichen, ist jeder an einem oder mehreren Drehgelenken befestigt, die an Stützpfosten angebracht sind, wobei sie mittels eines Luftspalts über der darunterliegenden Steuerschaltungsanordnung beabstandet sind. Die Steuerschaltungsanordnung stellt elektrostatische Kräfte bereit, die bewirken, daß jeder Spiegel wahlweise kippt. Für Anzeigeanwendungen werden die Bilddaten in die DMD geladen, wobei in Übereinstimmung mit den Daten das Licht von jedem Spiegel auf eine Bildebene wahlweise reflektiert oder nicht reflektiert wird.
Für Anzeigesysteme, die auf SLMs basieren, besteht ein herkömmliches Verfahren für das Vergrößern der Auflösung des Bildes darin, die Anzahl der Bildpunkte in der SLM-Matrix zu vergrößern. Folglich werden für eine vergrößerte horizontale Auflösung mehr Abtastwerte der Daten pro Zeile erzeugt, wobei ein SLM mit mehr Bildpunkten pro Zeile verwendet wird. Für eine vergrößerte vertikale Auflösung werden mehr Zeilen der Daten erzeugt, wobei ein SLM mit mehr Zeilen pro Bild verwendet wird. Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, daß der SLM komplexer und deshalb teurer ist. Wenn nicht die Größe der Bildpunkte des SLMs angepaßt wird, wird außerdem eine Vergrößerung der Anzahl der Bildpunkte pro Zeile ohne die proportionale Vergrößerung der Anzahl der Zeilen oder umgekehrt das Seitenverhältnis des Ausgangsbildes verändern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verbessern der Auflösung eines Anzeigesystems, das zwei oder mehr räumliche Lichtmodulatoren (SLMs) enthält, wobei das Verfahren umfaßt: Empfangen abgetasteter Bilddaten für jeden räumlichen Lichtmodulator, Fokussieren von Strahlungsenergie, die von jedem räumlichen Lichtmodulator reflektiert wird, um ein Unterbild in einer Bildebene zu erzeugen, wobei jeder räumliche Lichtmodulator das Unterbild so erzeugt, daß es zumindest teilweise mit einem Versatz bezüglich des Teilbildes jedes anderen räumlichen Lichtmodulators überlagert ist, und gleichzeitiges Anzeigen der Unterbilder von jedem der räumlichen Lichtmodulatoren.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß sie die gleichen SLMs wie diejenigen verwendet, die für Anzeigesysteme mit geringerer Auflösung verwendet werden, wobei sie die verbesserte Auflösung lediglich durch die Vergrößerung der Anzahl der SLMs pro System erzielt. Die Erfindung erlaubt außerdem die Verwendung quadratischer Bildpunkte, um die Auflösung zu verbessern, ohne jedoch das Seitenverhältnis des Bildes zu beeinflussen.
Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf ein Anzeigesystem mit zwei oder mehr räumlichen Lichtmodulatoren (SLMs), die jeweils so angeordnet sind, daß sie abgetastete Bilddaten empfangen, Fokussierungsmitteln zum Fokussieren von Strahlungsenergie, die von jedem räumlichen Lichtmodulator reflektiert wird, um ein Unterbild an einer Bildebene zu erzeugen, wobei jeder räumliche Lichtmodulator das Unterbild so erzeugt, daß es zumindest teilweise mit einem Versatz in bezug auf das von jedem anderen räumlichen Lichtmodulator erzeugte Unterbild überlagert ist, und Anzeigemitteln zum gleichzeitigen Anzeigen der Unterbilder von den räumlichen Lichtmodulatoren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

- Fig. 1 veranschaulicht ein Bildpunktelement einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung (DMD), das für die Verwendung in einer DMD-Matrix gemäß der Erfindung geeignet ist;
- Fig. 2 und Fig. 3 veranschaulichen jeweils ein SLM-gestütztes Anzeigesystem gemäß der Erfindung
- Fig. 4A veranschaulicht einen Teil der von den DMDs nach Fig. 2 oder Fig. 3 erzeugten, teilweise überlagerten Bilder, der eine verbesserte horizontale Auflösung gemäß der Erfindung aufweist;
- Fig. 4B veranschaulicht einen Teil des von zwei DMDs in einem System, das zu dem nach Fig. 2 oder Fig. 3 ähnlich ist, erzeugten, teilweise überlagerten Bildes, der eine verbesserte vertikale Auflösung gemäß der Erfindung aufweist;
- Fig. 5 bis Fig. 8 veranschaulichen die wahrgenommene Qualität der gemäß der Erfindung erzeugten Bilder.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die folgende Beschreibung erfolgt beispielhaft für Anzeigesysteme, deren räumliche Lichtmodulatoren (SLMs) digitale Mikrospiegelvorrichtungen (DMDs) sind. Die gleichen Konzepte gelten jedoch für Anzeigesysteme, die andere Typen von SLMs verwenden. Es könnte z. B. ein Anzeigesystem mit einer Matrix aus Flüssigkristall-Bildpunkten anstatt aus einer DMD-Matrix mit geeigneten Modifikationen an den im folgenden beschriebenen Systemen entworfen werden.
Im allgemeinen schafft die Erfindung ein Anzeigesystem mit verbesserter Auflösung, indem lediglich die Anzahl der SLMs vergrößert wird. Es können entweder die horizontale oder die vertikale Auflösung oder beide verbessert werden. Um z. B. eine zweifache Zunahme der horizontalen Auflösung anzunähern, verwendet das System zwei SLMs, wobei jeder x Bildpunkte pro Zeile und y Zeilen besitzt. Jeder der zwei SLMs schafft ein "Unterbild", das aus abwechselnden Abtastwerten der Daten erzeugt wird, wobei die Abtastrate 2(x) Abtastwerte pro Zeile bereitstellt. Die zwei Bilder werden mit einem horizontalen Versatz von 1/2 des horizontalen Mittenabstandes der Bildpunkte des SLMs teilweise überlagert. Das sich ergebende Bild besitzt eine wahrgenommene Qualität, die sich der eines Systems annähert, das ein einzelnes Bild aus einem SLM mit 2(x) Bildpunkten pro Zeile erzeugt.

DMD-Überblick

Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines einzelnen Spiegelelements 10 einer DMD-Matrix. Wie im folgenden erklärt ist, besitzen die DMD- gestützten Anzeigensysteme mehrere Matrizen aus Spiegelelementen 10, um die Erfindung zu implementieren. In einer typischen DMD-Matrix umfaßt jedes Spiegelelement 10 etwa 16 um², wobei der Mittenabstand der Spiegelelemente 10 etwa 17 Mikrometer beträgt.
Für die Zwecke des Beispiels ist das Spiegelelement 10 ein Spiegelelement des Typs mit verborgenem Drehgelenk. Wie bei anderen DMD-Konstruktionen besitzt das Spiegelelement 10 wenigstens ein Drehgelenk 12. Das Drehgelenk 12 wird zwischen den Drehgelenk-Stützpfosten 13 unterstützt. Die Adressenelektroden 14 werden durch die Elektroden-Stützpfosten 15 auf dem gleichen Niveau wie die Drehgelenke 12 und die Drehgelenk-Stützpfosten 13 unterstützt. Der Spiegel 11 ist über dem Niveau des Drehgelenks 12 und der Elektroden 14 hergestellt, wobei er durch den Spiegel-Stützpfosten 16 unterstützt wird.
Der Spiegel-Stützpfosten 16 ist über einem Aufsetzjoch 17 hergestellt, das an dem Drehgelenk 12 befestigt ist. Die Drehgelenk-Stützpfosten 13 und die Elektroden-Stützpfosten 15 unterstützen die Drehgelenke 12, die Adressen Elektroden 14 und das Aufsetzjoch 17 über einem Steuerbus 18 und den Elektroden-Anschlußinseln 19. Wenn der Spiegel 11 gekippt wird, berührt die Spitze des Aufsetzjochs 17 den Steuerbus 18. Der Steuerbus 18 und die Elektroden-Anschlußinseln 19 besitzen geeignete elektrische Kontakte mit einem Substrat der Adressen- und Steuerschaltungsanordnung, die typischerweise unter Verwendung von CMOS-Herstellungstechniken hergestellt ist.
Ein weiterer Typ des Spiegelelements, der in DMD-Matrizen gemäß der Erfindung verwendet werden kann, ist der Torsionsstrahltyp, dessen Drehgelenke von entgegengesetzten Seiten des Spiegels abstehen, anstatt sich unter dem Spiegel zu befinden. Andere Typen geeigneter Spiegelelemente sind auslegerartige Strahltypen und Biegestrahltypen. Verschiedene DMD-Typen sind im US-Patent Nr. 4.662.746 mit dem Titel "Spatial Light Modulator and Method"; im US-Patent Nr. 4.956.619 mit dem Titel "Spatial Light Modulator"; im europäischen Patent Nr. 0.332.953; der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. 0.469.293A2 und der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. 0.664.470A2 beschrieben. Jedes dieser Patente ist auf Texas Instruments Incorporated übertragen.
Im Betrieb werden die auf den Daten in den Speicherzellen der zugrundeliegenden CMOS-Schaltung basierenden Spannungen an die zwei Adressenelektroden 14 angelegt, die sich unter entgegengesetzten Ecken des Spiegels 11 befinden. Die elektrostatischen Kräfte zwischen jedem Spiegel 11 und seinen Adressenelektroden 14 werden durch das selektive Anlegen von Spannungen an die Adressenelektroden 14 erzeugt. Die elektrostatischen Kräfte bewirken, daß jeder Spiegel 11 entweder etwa +10 Grad (ein) oder etwa -10 Grad (aus) kippt und dadurch das auf die Oberfläche der DMD einfallende Licht moduliert. Das von den "Ein"- Spiegeln 11 reflektierte Licht ist auf eine Bildebene gerichtet. Das Licht von den "Aus"-Spiegeln 11 wird weg von der Bildebene reflektiert. Das sich ergebende Muster bildet ein Bild.
In Wirklichkeit bilden der Spiegel 11 und seine Adressenelektroden 14 Kondensatoren. Wenn geeignete Spannungen an einen Spiegel 11 und seine Adressenelektroden 14 angelegt werden, bewirkt eine resultierende elektrostatische Kraft (anziehend oder abstoßend), daß der Spiegel 11 zu der anziehenden Adressenelektrode 14 oder weg von der abstoßenden Adressenelektrode 14 kippt. Der Spiegel 11 kippt, bis das Joch 17 den Bus 18 berührt.
Sobald die elektrostatische Kraft zwischen den Adressenelektroden 14 und dem Spiegel 11 entfernt wird, stellt die im Drehgelenk 12 gespeicherte Energie eine Rückstellkraft bereit, um den Spiegel 11 in eine nicht abgelenkte Position zurückzuführen. Es können geeignete Spannungen an den Spiegel 11 oder die Adressenelektroden 14 angelegt werden, um das Zurückführen des Spiegels 11 in seine nicht abgelenkte Position zu unterstützen.

Die Anzeigesysteme

Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen DMD-gestützte Anzeigesysteme 20 bzw. 30, die jedes zwei DMDs 25 besitzen. Fig. 2 veranschaulicht ein Anzeigesystem 20, das ein analoges Videosignal empfängt, wie z. B. ein Signal des Fernsehrundfunks. Fig. 3 veranschaulicht ein Anzeigesystem 30, das computererzeugte Daten empfängt. Sobald die Daten in einem geeigneten Format an den Anzeigespeicher 24 jedes Systems 20 und 30 geliefert sind, sind die zwei Systeme im Prinzip die gleichen. In den Fig. 2 und 3 sind lediglich diejenigen Komponenten gezeigt, die für die Verarbeitung der Bildpunktdaten für den Hauptbildschirm signifikant sind. Die anderen Komponenten, wie sie für die Synchronisation oder für Audiosignale oder sekundäre Bildschirmmerkmale verwendet werden könnten, sind nicht gezeigt.
Im Beispiel dieser Beschreibung nähern die Systeme 20 und 30 eine zweifache Zunahme der horizontalen Auflösung an. Dies erfordert die Verwendung von zwei DMDs 25. Im allgemeinen erfordert jedoch eine n-fache Zunahme der Auflösung n DMDs 25. Wie im folgenden erklärt ist, kann außerdem das gleiche Prinzip verwendet werden, um die vertikale Auflösung zu verbessern.
Zum Zweck dieser Beschreibung erzeugt jede der zwei DMDs 25 ein "Vollbild" der Bilddaten, wobei jedes Vollbild x Bildpunkte pro Zeile und y Zeilen besitzt. Dies erfordert, daß die DMD-Matrix ein Minimum von x Spiegelelementen pro Zeile und y Zeilen besitzt. Obwohl die DMD-Matrix größer sein könnte, wird für die Einfachheit der Erklärung angenommen, daß die Größe der DMD-Matrix der Größe des Bildes entspricht.
Die folgende Beschreibung beschreibt kurz die Gesamtstruktur und den Betrieb des Systems 20. Ausführlichere Beschreibungen der DMD-gestützten Anzeigensysteme ohne die hierin beschriebene verbesserte Auflösung sind im US- Patent Nr. 5.079.544 mit dem Titel "Standard Independent Digitized Video System", der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. 0.651.577A2 (Aktenzeichen des Anwalts: TI-17855) und in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. 0.663.770A2 (Aktenzeichen des Anwalts TI-17671) dargelegt. Jedes dieser Patente ist auf Texas Instruments Incorporated übertragen.
Die Signalschnittstelleneinheit 21 empfängt ein analoges Videosignal und trennt die Video-, Synchronisations- und Audiosignale. Sie liefert das Videosignal an den AID-Umsetzer 22a und die Y/C-Trenneinrichtung 22b, die die Daten in die Abtastwerte der Bildpunktdaten umsetzen und die jeweils die Helligkeitsdaten ("Y"-Daten) von den Farbwertdaten ("C"-Daten) trennen. In Fig. 2 wird das Signal vor der Y/C-Trennung in digitale Daten umgesetzt, aber in anderen Ausführungsformen könnte unter Verwendung analoger Filter die Y/C-Trennung vor der A/D-Umsetzung ausgeführt werden.
Für ein System 20 mit zwei SLMs 25 liefert die Abtastrate des A/D-Umsetzers 22a Abtastwerte für zweimal die Anzahl der Bildpunkte pro Zeile des durch jeden SLM 25 erzeugten Bildes. Mit anderen Worten, während jeder der zwei SLMs 25 ein Bild mit x Bildpunkten pro Zeile und y Zeilen erzeugt, liefert die Abtastrate 2x Abtastwerte pro Zeile. Wie im folgenden erklärt ist, setzt sich das wahrgenommene Bild aus zwei "Unterbildern" zusammen, die teilweise überlagert sind. Dieses wahrgenommene Bild besitzt eine Qualität, die sich der Qualität eines Bildes mit 2x Bildpunkten pro Zeile von einem einzelnen SLM mit 2x Bildpunktelementen annähert. Für eine wahrgenommene Bildqualität, die sich der eines einzelnen SLMs mit n(x) Bildpunktelementen pro Zeile annähert, liefert die Abtastrate allgemeiner n(x) Abtastwerte pro Zeile.
Das Prozessorsystem 23 bereitet die Daten für die Anzeige vor, indem es verschiedene Verarbeitungsaufgaben an den Bildpunktdaten ausführt. Das Prozessorsystem 23 enthält, was auch immer an Verarbeitungsspeicher für derartige Aufgaben nützlich ist, wie z. B. Halbbild- und Zeilenpuffer. Die durch das Prozessorsystem 23 ausgeführten Aufgaben können die Linearisierung (um die Gammakorrektur zu kompensieren), die Farbraumumsetzung und die Zeilenerzeugung enthalten. Die Reihenfolge, in der diese Aufgaben ausgeführt werden, kann variieren.
Der Anzeigespeicher 24 empfängt die verarbeiteten Bildpunktdaten vom Prozessorsystem 23. Er formatiert die Daten am Eingang oder am Ausgang in das "Bitebenen"-Format und liefert die Bitebenen an die SLMs 25, eine Bitebene zu einem Zeitpunkt. Das Bitebenenformat erlaubt jedem Spiegelelement 12 der SLMs 25, als Antwort auf den Wert von einem Bit der Daten zu einem Zeitpunkt ein- oder ausgeschaltet zu werden. Für Abtastwerte der Daten mit n Bits pro Abtastwert gibt es n Bitebenen pro Vollbild.
In einem typischen Anzeigesystem 20 ist der Anzeigespeicher 24 ein "doppelt gepufferter" Speicher, was bedeutet, daß er eine Kapazität von wenigstens zwei Anzeige-Vollbildern der Daten besitzt. Der Puffer für ein Anzeige-Vollbild kann zum SLMs 25 ausgelesen werden, während der Puffer für ein weiteres Anzeige- Vollbild geschrieben wird. Die beiden Puffer werden in einer "Pingpong"-Weise gesteuert, so daß die Daten für die SLMs 25 kontinuierlich verfügbar sind.
Es können verschiedene Techniken verwendet werden, um die SLMs 25 zu adressieren, um Bilder mit Graustufen zu schaffen. Die veröffentlichte europäische Patentanmeldung Nr. 0.507.270A2 beschreibt derartige Techniken. Dieses Patent ist auf Texas Instruments Incorporated übertragen. Einige der darin erörterten Techniken enthalten das Löschen von Blöcken der Spiegelelemente 12 unter Verwendung zusätzlicher "Aus"-Zeiten, um Daten zu laden, und das Aufteilen der Zeit, in der die höherwertigen Bits der Daten jedes Abtastwertes angezeigt werden. Diese Techniken können auf ein System 20 mit mehreren DMDs 25 gemäß der Erfindung angewendet werden. Im allgemeinen erfolgt jedoch die Adressierung der SLMs 25 auf einer Grundlage der Bitebenen, wobei alle Bitebenen für ein Vollbild während einer Vollbildperiode angezeigt werden. Für die Zwecke dieser Erfindung empfängt jeder SLM aus einer Anzahl n von SLMs 25 die Daten, die jeden n-ten Abtastwert einer Bitebene darstellen.
Gemäß dem Beispiel dieser Beschreibung, in dem das System 20 zwei DMDs 25 besitzt, empfängt jede DMD 25 die Daten, die jeden zweiten Abtastwert (gerade oder ungerade) jeder Zeile des Bildes darstellen. Die Zuordnung der Daten zwischen den DMDs 25 wird durch irgendeine Art der Multiplexoperation, entweder am Eingang in den Speicher 24 oder am Ausgang aus dem Speicher 24 erreicht. In Fig. 2 führt ein Multiplexer 24a am Ausgang des Speichers 24 diese Funktion aus.
Im Beispiel dieser Beschreibung besitzt jede DMD 25 quadratische Spiegelelemente 10 mit einem horizontalen Mittenabstand mit einer Entfernung D. Jede DMD 25 ist für ein PAL-Format konfiguriert, das 576 Zeilen und ein Seitenverhältnis von 4 : 3 besitzt. Für quadratische Spiegelelemente erfordert das PAL-Format, daß jede DMD 25 eine Matrix besitzt, die wenigstens 768 Spiegelelemente pro Zeile und wenigstens 576 Zeilen der Spiegelelemente besitzt. Ein "Vollbild" der Bilddaten umfaßt 576 Zeilen der Abtastwerte, wobei jede Zeile 768 Abtastwerte besitzt.
Die Einheit 26 der Anzeigeoptik besitzt optische Bauteile, um die Bilder von den DMDs 25 zu empfangen und um sie in einer Bildebene zu fokussieren, wie z. B. einem Anzeigebildschirm. Für Farbanzeigen könnten die Bitebenen für jede Farbe für ein Farbrad sequentialisiert und synchronisiert sein, das Teil der Einheit 26 der Anzeigeoptik ist. Die Hauptzeitgebereinheit 27 stellt verschiedene Systemsteuerungsfunktionen bereit.
Fig. 4A veranschaulicht die zwei durch das Anzeigesystem 20 erzeugten, teilweise überlagerten Bilder, die gleichzeitig in die Bildebene projiziert werden. Jede DMD 25 stellt eines dieser "Unterbilder" bereit. Ein Unterbild setzt sich aus den geraden Bildpunkten von den geraden Datenabtastwerten zusammen. Das andere Unterbild setzt sich aus den ungeraden Bildpunkten von den ungeraden Datenabtastwerten zusammen. Folglich ist ein Bild ein Bild aus den "geraden" Bildpunkten, während das andere ein Bild aus den "ungeraden" Bildpunkten ist. Diese zwei Bilder sind horizontal relativ zueinander um eine Entfernung von 1/2 des horizontalen Mittenabstandes der Spiegelelemente verschoben. Folglich ist im Beispiel dieser Beschreibung die Verschiebung eine Entfernung von D/2. Für ein System mit n DMDs 25 erfolgt allgemeiner die Verschiebung der Unterbilder in Schritten von 1/n des horizontalen Mittenabstandes zwischen den Spiegelelementen 10. Als ein weiteres Beispiel würde in einem System mit drei DMDs für eine etwa dreifache Zunahme der horizontalen Auflösung der Versatz der Unterbilder so sein, daß das zweite vom ersten horizontal um D/3 versetzt ist und das dritte vom zweiten horizontal um D/3 versetzt ist. Die wahrgenommene Wirkung des Anzeigens von zwei teilweise überlagerten Bildern in dieser Weise ist im folgenden im Zusammenhang mit den Fig. 5-8 erörtert.
Fig. 4B veranschaulicht eine alternative Ausführungsform der Erfindung, in der anstatt der horizontalen Auflösung die vertikale Auflösung verbessert ist. Im Beispiel nach Fig. 4B nähert das Bild eine zweifache Zunahme der vertikalen Auflösung an, was die Verwendung von zwei DMDs 25 erfordert. Während jede DMD 25 ein Bild mit y Zeilen bereitstellt, ist das Prozessorsystem 23 programmiert, um die Daten für 2(y) Zeilen bereitzustellen. Für diesen Zweck kann irgendeine Art der Zeilenverdopplung oder -interpolation verwendet werden. Für ein PAL-Format besitzen die Daten 2(576) Zeilen der Datenabtastwerte. Jede DMD 25 empfängt die Daten für abwechselnde Zeilen, wobei jede DMD 25 ein Unterbild bereitstellt, das 768 Bildpunkte pro Zeile und 576 Zeilen besitzt. Folglich ist ein Bild ein Bild aus den "geraden" Zeilen, während das andere ein Bild aus den "ungeraden" Zeilen ist. Die zwei Bilder werden mit einem Versatz in der vertikalen Richtung von D/2 oder 1/2 des vertikalen Mittenabstandes zwischen den Bildpunktelementen teilweise überlagert.
Die obenbeschriebenen Prinzipien könnten kombiniert werden, um ein Bild zu schaffen, das sowohl die horizontale als auch die vertikale Auflösung verbessert. In diesem Fall empfangen zwei SLMs jeweils die Daten für abwechselnde Abtastwerte und abwechselnde Zeilen. Die zwei Unterbilder würden abermals mit einer Verschiebung von D/2 in der horizontalen Richtung und D/2 in der vertikalen Richtung teilweise überlagert.

Die wahrgenommene Auflösung

Die Fig. 5-8 veranschaulichen die Qualität eines gemäß der Erfindung erzeugten Ausgangsbildes. Wie im folgenden erklärt ist, wird ein System wie das System 20, das 2 DMDs mit teilweise überlagerten Unterbildern besitzt, verwendet, um das Bild abzutasten und anzuzeigen.
Fig. 5 ist das Frequenzspektrum eines Eingangsbildes. Für den Zweck des Beispiels wird ein eindimensionales Bild angenommen, wobei aber die gleiche Analyse für die zweidimensionalen Bilder gilt.
Fig. 6 veranschaulicht das Frequenzspektrum des Bildes nach Fig. 5 nach dem Abtasten. Gemäß der Erfindung wird das Bild mit einer schnelleren Rate abgetastet, als sie verwendet würde, um ein Bild von einem einzelnen SLM 25 zu erzeugen. Wenn z. B. jeder der zwei SLMs 25 ein Bild mit x Bildpunkten pro Zeile erzeugt, stellt die Abtastrate 2(x) Abtastwerte pro Zeile bereit. Wie angezeigt ist, ist diese Abtastrate ausreichend groß, um eine Verfälschung zu verhindern.
Fig. 7 veranschaulicht zwei Modulationsübertragungsfunktionen (MTFs). Die durch die ausgezogene Linie veranschaulichte MTF ist die des Systems 20, dessen Bildpunkte Quadrate sind und eine Breite D besitzen, wobei dessen Bilder gemäß der Erfindung teilweise überlagert werden. Die durch die punktierte Linie veranschaulichte MTF ist die einer DMD, die zweimal soviel Spiegelelemente pro Zeile besitzt, wobei die Breite der Spiegelelemente auf D/2 verringert ist, um die horizontale Auflösung zu vergrößern, ohne das Seitenverhältnis des Ausgangsbildes zu beeinflussen.
Fig. 8 veranschaulicht die Spektren von zwei Ausgangsbildern, die durch das Multiplizieren des abgetasteten Bildspektrums nach Fig. 6 mit jeder MTF nach Fig. 7 erhalten werden. Die Ausgabe des Systems 20 ist mit einer ausgezogenen Linie gezeigt, während die Ausgabe der DMD mit zweimal soviel Bildpunktelementen pro Zeile mit der punktierten Linie gezeigt ist. Das Eingangsbild ist mit der gestrichelten Linie gezeigt. Der Unterschied in der Verzerrung zwischen den zwei Ausgangsbildern ist minimal, was anzeigt, daß die wahrgenommene Auflösung des Systems 20 sich der eines Systems mit zweimal soviel Bildpunkten pro Zeile annähert.

Claims

1. Verfahren zum Verbessern der Auflösung eines Anzeigesystems, das zwei oder mehr räumliche Lichtmodulatoren (SLMs) enthält, wobei das Verfahren umfaßt:

Empfangen abgetasteter Bilddaten für jeden räumlichen Lichtmodulator;

Fokussieren von Strahlungsenergie, die von jedem räumlichen Lichtmodulator reflektiert wird, um ein Unterbild in einer Bildebene zu erzeugen, wobei jeder räumliche Lichtmodulator das Unterbild so erzeugt, daß es zumindest teilweise mit einem Versatz bezüglich des Teilbildes jedes anderen räumlichen Lichtmodulators überlagert ist; und

gleichzeitiges Anzeigen der Unterbilder von jedem der räumlichen Lichtmodulatoren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Empfangen der abgetasteten Bilddaten in der Weise, daß jeder n-te räumliche Lichtmodulator Daten empfängt, die jeden n-ten Abtastwert repräsentieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend:

Fokussieren von Strahlungsenergie, die von jedem räumlichen Lichtmodulator reflektiert wird, auf die Bildebene in der Weise, daß das von einem räumlichen Lichtmodulator erzeugte Unterbild mit einem horizontalen Versatz bezüglich des Teilbildes jedes anderen räumlichen Lichtmodulators überlagert ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend:

Fokussieren von Strahlungsenergie, die von jedem räumlichen Lichtmodulator reflektiert wird, auf die Bildebene in der Weise, daß das von einem räumlichen Lichtmodulator erzeugte Unterbild mit einem vertikalen Versatz in bezug auf das Teilbild jedes anderen räumlichen Lichtmodulators überlagert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend:

Fokussieren von Strahlungsenergie, die von jedem räumlichen Lichtmodulator reflektiert wird, auf die Bildebene in der Weise, daß das von einem räumlichen Lichtmodulator erzeugte Unterbild mit horizontalem und vertikalem Versatz in bezug auf das von jedem anderen Lichtmodulator erzeugte Unterbild überlagert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei jeder von den zwei oder mehr Modulatoren den gleichen Mittenabstand zwischen benachbarten Bildpunkten aufweist, bei welchem der Fokussierungsschritt mit einem horizontalen und/oder vertikalen Versatz entsprechend 1/n des Mittenabstandes benachbarter Bildpunkte der räumlichen Lichtmodulatoren durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:

Durchführen der Schritte mit zwei räumlichen Lichtmodulatoren in der Weise, daß eine etwa zweifache Zunahme der horizontalen und/oder vertikalen Auflösung erzielt wird.

8. Anzeigesystem mit:

zwei oder mehr räumlichen Lichtmodulatoren, die jeweils so angeordnet sind, daß sie abgetastete Bilddaten empfangen;

Fokussierungsmitteln zum Fokussieren von Strahlungsenergie, die von jedem räumlichen Lichtmodulator reflektiert wird, um ein Unterbild an einer Bildebene zu erzeugen, wobei jeder räumliche Lichtmodulator das Unterbild so erzeugt, daß es zumindest teilweise mit einem Versatz in bezug auf das von jedem anderen räumlichen Lichtmodulator erzeugte Unterbild überlagert ist; und

Anzeigemitteln zum gleichzeitigen Anzeigen der Unterbilder von den räumlichen Lichtmodulatoren.

9. Anzeigesystem nach Anspruch 8, bei dem die räumlichen Lichtmodulatoren digitale Spiegelvorrichtungen (DMDs) sind.

10. Anzeigesystem nach den Ansprüchen 8 oder 9, bei dem Bildpunkte der räumlichen Lichtmodulatoren im wesentlichen quadratisch sind.