專利名稱：圖像顯示裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于顯示圖像的裝置和方法，其利用一空間光調(diào)制器通過(guò)對(duì)來(lái)自光源的入射光進(jìn)行調(diào)制業(yè)顯示圖像，這種調(diào)制器對(duì)在圖像的每一像素處的光按雙狀態(tài)(binary)方式進(jìn)行調(diào)制。
各種利用液晶板作為一空間光調(diào)制器的液晶顯示裝置作為圖像顯示裝置已廣為使用，這些裝置利用對(duì)在其每一像素的光進(jìn)行調(diào)制的空間光調(diào)制器，通過(guò)對(duì)來(lái)自光源的入射光進(jìn)行調(diào)制來(lái)顯示圖像。很多這類常規(guī)的圖像顯示裝置屬于使用TN液晶或STN液晶作為液晶板的類型，液晶狀態(tài)連續(xù)變化，對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制。然而，這些液晶板響應(yīng)速度慢，不能高速工作。
為了解決常規(guī)液晶板的這些問(wèn)題，提出一種空間光調(diào)制器，其由一種能夠快速工作的光調(diào)制材料例如鐵電液晶(FLC)制成。然而，該光調(diào)制材料例如TLC難于連續(xù)改變狀態(tài)，并且通常僅取兩種狀態(tài)。因此，利用這種光調(diào)制材料的空間光調(diào)制器進(jìn)行的光調(diào)制僅使光通過(guò)和關(guān)斷，即進(jìn)行雙態(tài)光調(diào)制。
為了在利用這種空間光調(diào)制器的圖像顯示裝置中按逐漸變化的光強(qiáng)顯示，利用控制入射光通斷的空間光調(diào)制器進(jìn)行脈寬調(diào)制。人眼具有視覺(jué)暫留效應(yīng)，使得作用在眼睛上的入射光量被積分，這種積分的結(jié)果是按光強(qiáng)被識(shí)別的。這樣，如果能夠按照足夠高速度進(jìn)行脈寬調(diào)制，人眼會(huì)這樣識(shí)別入射光，即好像該光的光強(qiáng)是漸變的。


圖1表示這些圖像顯示裝置的基本概念。光源101通過(guò)光照射用光學(xué)系統(tǒng)102將光照射到空間光調(diào)制器103上。由空間光調(diào)制器103反射的光由一光投影用光學(xué)系統(tǒng)104投影到屏幕105上。因此，在屏幕105上顯示圖像。光源101是連續(xù)通電的以便形成具有預(yù)定光強(qiáng)的光，并由該使光源101的光通斷的空間光調(diào)制器103對(duì)來(lái)自光源101的光進(jìn)行脈寬調(diào)制。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，雖然在圖1中的空間光調(diào)制器103是反射型的，但其也可以是透射型的。
圖2表示在上述圖像顯示裝置中采用的用于實(shí)現(xiàn)按漸變光強(qiáng)顯示的脈寬調(diào)制的基本原理。圖2表示由空間光調(diào)制器103實(shí)行的調(diào)制方式與由人眼可識(shí)別的光強(qiáng)(可識(shí)別的亮度)之間的相互關(guān)系。如圖所示，人眼會(huì)對(duì)由空間調(diào)制器103反射和調(diào)制的光量進(jìn)行積分，并識(shí)別該積分值當(dāng)作光強(qiáng)。因此，即使實(shí)際的光強(qiáng)是恒定的，由于由空間光調(diào)制器103所反射的光脈沖的寬度是變化的，由人眼識(shí)別的光強(qiáng)將對(duì)應(yīng)于脈沖寬度變化的幅度而變化。因此，通過(guò)控制空間光調(diào)制器103的調(diào)制方式，就能夠進(jìn)行光調(diào)制。
然而，如在圖3A中所示，如果在空間光調(diào)制器103的平面內(nèi)的一個(gè)區(qū)域中的特性(性能)A與在另一具區(qū)域中的特性(性能)B不同，即如果在空間光調(diào)制器103的通/斷特性方面存在平面內(nèi)的變化，則由空間光調(diào)制器103所調(diào)制的光的光強(qiáng)響應(yīng)由一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域是變化的，導(dǎo)致由人眼識(shí)別的光強(qiáng)是變化的。更具體地說(shuō)，如果空間光調(diào)制器103由一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的平面內(nèi)特征是變化的，由于以通過(guò)脈沖寬度調(diào)制實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)調(diào)節(jié)為依據(jù)，光脈沖的強(qiáng)度和形狀也將由一個(gè)平面內(nèi)的區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域是變化的，使得光強(qiáng)將是不均勻的。
若使在空間光調(diào)制器103的平面內(nèi)的特性完全均勻就能解決這一問(wèn)題。然而，要使在空間光調(diào)制器103的平面范圍內(nèi)的特性完全均勻是極為困難的。因此，利用常規(guī)的圖像顯示裝置難于消除由于空間光調(diào)制器103的特性的不均勻的平面內(nèi)分布所造成的光強(qiáng)不均勻。
對(duì)于數(shù)目增加的亮度持續(xù)有限的時(shí)間的脈寬調(diào)制，必須要降低最小脈沖寬度。例如，在一種通常的圖像顯示裝置中，一屏圖像的顯示時(shí)間約為16毫秒，應(yīng)在這一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，以按漸變的光強(qiáng)進(jìn)行顯示。假設(shè)在16毫秒的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)節(jié)，如果光強(qiáng)數(shù)據(jù)為8比特(bit)并且具有256亮度級(jí)，則所需最小脈沖寬度須為62微秒。徜若光強(qiáng)數(shù)據(jù)為10比特，并具有1024亮度級(jí)，則最小脈沖寬度須為15微秒。
更具體地說(shuō)，為了利用脈寬調(diào)制按照漸變的光強(qiáng)顯示圖像，最小脈沖寬度應(yīng)為幾十微秒。由于TN液晶和STN液晶的響應(yīng)速度為幾毫秒到幾百毫秒，最小脈沖寬度不可能為幾十微秒。對(duì)比起來(lái)，光調(diào)制材料(例如FLC)可達(dá)到的最小脈沖寬度為幾十微秒。然而，即使使用具有高響應(yīng)速度的光調(diào)制材料，例如FLC，也需要利用很高的電壓來(lái)激勵(lì)光調(diào)制材料，以便達(dá)到這樣小的最小脈沖寬度。即對(duì)于激勵(lì)光調(diào)制材料的要求是很難滿足的。因此，在利用一能對(duì)光進(jìn)行雙態(tài)調(diào)制的空間光調(diào)制器的常規(guī)圖像顯示裝置中的脈寬調(diào)制不能按照漸變的光強(qiáng)滿意地顯示圖像。
因此，本發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種圖像顯示裝置和方法來(lái)克服上述在先技術(shù)存在的缺點(diǎn)，這種裝置和方法，即使利用能提供雙態(tài)的光或光調(diào)制的空間光調(diào)制器，也能按照漸變的光強(qiáng)滿意地顯示圖像。
根據(jù)本發(fā)明通過(guò)提供一種圖像顯示裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，該裝置包含一空間光調(diào)制器，其中形成有多個(gè)像素并以雙態(tài)方式對(duì)應(yīng)于所要顯示的圖像中的像素?cái)?shù)據(jù)對(duì)在其中的每一像素處的光進(jìn)行調(diào)制；一個(gè)光源，其在空間光調(diào)制器中形成的像素狀態(tài)變化的過(guò)程中關(guān)斷光源，而在像素狀態(tài)穩(wěn)定階段光源將光脈沖照射到空間光調(diào)制器上；來(lái)自光源的光脈沖由空間光調(diào)制器在每一像素處進(jìn)行調(diào)制以顯示圖像。
還通過(guò)提供一種圖像顯示方法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明該方法包含如下的步驟在空間光調(diào)制器中的每一像素處對(duì)來(lái)自光源的光進(jìn)行調(diào)制，該光調(diào)制器以雙態(tài)方式對(duì)應(yīng)于要顯示的圖像中的像素?cái)?shù)據(jù)對(duì)光進(jìn)行調(diào)制；在空間光調(diào)制器的像素狀態(tài)變化過(guò)程中關(guān)斷光源；并且在空間光調(diào)制器中的像素狀態(tài)是穩(wěn)定的階段將來(lái)自光源的光脈沖照射到空間光調(diào)制器上。
根據(jù)本發(fā)明，在空間光調(diào)制器中的像素狀態(tài)變化的階段光源被關(guān)斷，以及當(dāng)空間光調(diào)制器中的像素處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)光脈沖照射到空間光調(diào)制器上。即根據(jù)本發(fā)明，在空間光調(diào)制器中的像素狀態(tài)變化時(shí)不顯示圖像。因此，即使在空間光調(diào)制器中的像素狀態(tài)變化的階段存在平面內(nèi)的特性變化，將不會(huì)使所要顯示的圖像在空間光調(diào)制器中的像素狀態(tài)變化的階段存在平面內(nèi)的特性變化，將不會(huì)使所要顯示的圖像中的光強(qiáng)不均勻。
此外，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)照射到空間光調(diào)制器上的光脈沖進(jìn)行調(diào)制以便形成漸變的光強(qiáng)。因此，根據(jù)本發(fā)明，即使利用不能快速響應(yīng)的空間光調(diào)制器也能得到漸變的光強(qiáng)。
由圖16A和16B可以看出人眼對(duì)光量的積分作用和將積分的數(shù)值識(shí)別作為光強(qiáng)。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以考慮僅針對(duì)光脈沖的光量的積分值而不是對(duì)脈沖寬度、脈沖數(shù)目、脈沖強(qiáng)度、脈沖形狀和脈沖位置進(jìn)行光脈沖調(diào)制。就是說(shuō)，照射到空間光調(diào)制器上的光脈沖的光量可以根據(jù)照射時(shí)間的長(zhǎng)度和照射強(qiáng)度的乘積通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度、光脈沖數(shù)目、脈沖強(qiáng)度、脈沖形狀等進(jìn)行調(diào)節(jié)。
結(jié)合附圖通過(guò)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的如下詳細(xì)介紹，將會(huì)使本性這些目的和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)變得更加明顯，其中圖1是為說(shuō)明圖像顯示裝置的構(gòu)成畫出的概念性示意圖；圖2是表示在上述圖像顯示裝置中為了實(shí)現(xiàn)按漸變的光強(qiáng)顯示的脈沖寬度調(diào)制的基本原理的解釋圖；圖3A和3B一起表示空間光調(diào)制器中由一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的平面內(nèi)特性變化所引起的光強(qiáng)的不均勻，其中圖3A表示在空間光調(diào)制器中的不同的區(qū)域特性，而圖3B表示空間光調(diào)制器的響應(yīng)特性和可識(shí)別的光強(qiáng)之間的關(guān)系；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)例；圖6表示在按16種亮度級(jí)顯示光強(qiáng)的圖像的顯示過(guò)程中第一到第四個(gè)位面(bit planes)是如何順序顯示的；圖7A表示按照4個(gè)位面是如何顯示具有16種亮度級(jí)的一個(gè)圖像的。
圖7B表示按照5個(gè)位面是如何顯示具有16種亮度級(jí)的一個(gè)圖像的。
圖7C表示按照6個(gè)位面是如何顯示具有16種亮度級(jí)的一個(gè)圖像的；圖8是用于解釋怎樣按照空間光調(diào)制器的改進(jìn)的特性變化來(lái)驅(qū)動(dòng)該調(diào)制器的時(shí)間關(guān)系圖，表示在像素狀態(tài)變化期間怎樣關(guān)斷光源以及僅當(dāng)像素狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)怎樣接通光源的；圖9是本發(fā)明的第一實(shí)施例的解釋性附圖，表示在由光源照射的光脈沖、由空間光調(diào)制器形成的顯示狀態(tài)以及由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)之間的相互關(guān)系；
圖10是本發(fā)明的第二實(shí)施例的解釋性附圖，表示在由光源照射到空間光調(diào)制器的光脈沖、由空間光調(diào)制器形成的顯示狀態(tài)以及由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)之間的相互關(guān)系；圖11是本發(fā)明的第三實(shí)施例的解釋性附圖，表示在由光源照射到空間光調(diào)制器的光脈沖、由空間光調(diào)制器形成的顯示狀態(tài)以及由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)之間的相互關(guān)系；圖12是本發(fā)明的第四實(shí)施例的解釋性附圖，表示由光源照射到空間光調(diào)制器的光脈沖，由空間光調(diào)制器形成的顯示狀態(tài)以及由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)之間的相互關(guān)系；圖13是本發(fā)明的第五實(shí)施例的解釋性附圖，表示在由光源照射到空間光調(diào)制器的光脈沖、由空間光調(diào)制器形成的顯示狀態(tài)以及由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)之間的相互關(guān)系；圖14是本發(fā)明的第六實(shí)施例的解釋性附圖，表示在由光源照射到空間光調(diào)制器的光脈沖、由空間光調(diào)制器形成的顯示狀態(tài)以及由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)之間的相互關(guān)系；圖15是本發(fā)明的第七實(shí)施例的解釋性附圖，表示在由光源照射到空間光調(diào)制器的光脈沖、由空間光調(diào)制器形成的顯示狀態(tài)以及由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)之間的相互關(guān)系；圖16是本發(fā)明的第八實(shí)施例的解釋性附圖，表示在由光源照射到空間光調(diào)制器的光脈沖、由空間光調(diào)制器形成的顯示狀態(tài)以及由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)之間的相互關(guān)系。
下面參照?qǐng)D4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置的第一實(shí)施例。該圖像顯示裝置指定用作為TV接收機(jī)、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、便攜式終端等的顯示裝置。由圖可看出，其包含一發(fā)出光脈沖的光源1、一對(duì)來(lái)自光源1的光脈沖進(jìn)行調(diào)制的脈沖調(diào)制電路2、一空間光調(diào)制器3，在其每一像素處對(duì)來(lái)自光源1的光脈沖進(jìn)行調(diào)制、一用于驅(qū)動(dòng)空間光調(diào)制器3的空間光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路4、一光照射用的光系統(tǒng)5，將來(lái)自光源1的光脈沖照射到空間光調(diào)制器3；一控制脈沖調(diào)制電路2和空間光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路4的控制電路6、一顯示屏(在圖4中未顯示)，由空間光調(diào)制器3調(diào)制的光投影到其上，以及一光投影用的光學(xué)系統(tǒng)(在圖上未表示)，將由空間光調(diào)制器3調(diào)制的光投影到顯示屏上。
為了利用圖像顯示裝置顯示圖像，將圖像的數(shù)據(jù)提供到控制電路6?？刂齐娐?根據(jù)所提供的圖像數(shù)據(jù)控制脈沖調(diào)節(jié)電路2和空間光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路4。脈沖調(diào)制電路2受控制電路6控制以驅(qū)動(dòng)光源發(fā)出光脈沖。另一方面，由控制電路6控制空間光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路4，以便驅(qū)動(dòng)空間光調(diào)制器4。
在脈沖調(diào)制電路2的控制之下，光源1如上所述發(fā)出光脈沖。更具體地說(shuō)，來(lái)自光源1的光脈沖的寬度、數(shù)目等受脈沖調(diào)制電路2控制，后面將進(jìn)一步討論。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，光源1可以是鹵族(元素)燈、金屬鹵化物燈、氙燈、發(fā)光二極管等。對(duì)于大屏幕的圖像顯示裝置，鹵族元素?zé)?、金屬鹵化物燈、氙燈等是適用的，因?yàn)槠淠芴峁┳銐虻墓饬俊４送?，?duì)于要用于便攜式終端的圖像顯示裝置，發(fā)光二極管適于用作光源1，由于其能方便地滿足較小屏幕和低功率消耗的要求。
為了顯示彩色圖像，光源1應(yīng)當(dāng)是能夠發(fā)出與光的三基色相對(duì)應(yīng)的紅、綠和藍(lán)色光脈沖，并且為了利用紅、綠和藍(lán)色光脈沖來(lái)顯示圖像應(yīng)是分時(shí)的。對(duì)于與三基色對(duì)應(yīng)的紅、綠和藍(lán)色光脈沖，可以對(duì)各自的顏色使用三種獨(dú)立的光源。另外，可使用分色鏡之類將來(lái)自一予光源的光脈沖分離為紅、綠和藍(lán)色光脈沖。
由光源1發(fā)出的光脈沖通過(guò)光照射用的光學(xué)系統(tǒng)5照射到空間光調(diào)制器3。在空間光調(diào)制器3中的每一像素處對(duì)光脈沖進(jìn)行調(diào)制。這一空間光調(diào)制器3由能夠快速工作的光調(diào)制材料例如FLC制成，在其中形成有眾多像素。由驅(qū)動(dòng)電路4驅(qū)動(dòng)空間光調(diào)制器3，以便以雙態(tài)方式對(duì)應(yīng)于要顯示的圖像中的像素?cái)?shù)據(jù)對(duì)在調(diào)制器3的每一像素處的光進(jìn)行調(diào)節(jié)，在此之后，將由空間光調(diào)制器3在每一像素處調(diào)制的和反射的光通過(guò)該光投影用的光學(xué)系統(tǒng)投影到屏幕上，從而在屏幕上顯示圖像。
應(yīng)指出，如前面所述的，空間光調(diào)制器3可以是反射型的或者是透射型的。反射型的空間光調(diào)制器可以設(shè)計(jì)成，將用于在空間光調(diào)制器的每一像素處驅(qū)動(dòng)空間光調(diào)制器的存儲(chǔ)元件之類配置在光反射表面相反的側(cè)，存儲(chǔ)元件不限制像素的有效口徑。即在反射型空間光調(diào)制器中，每一像素的有效口徑可以增加。另一方面，由于透射型空間光調(diào)制器可以省去光照射用的和光投影的光學(xué)系統(tǒng)，故圖像顯示裝置可以設(shè)計(jì)成較薄結(jié)構(gòu)。更具體地說(shuō)，通過(guò)在透射型空間光調(diào)制器的背后處設(shè)置背照明以及利用出自背照明的并通過(guò)空間光調(diào)制器的光顯示圖像，可以使圖像顯示裝置使得非常薄。
根據(jù)本發(fā)明，在空間光調(diào)制器3中形成的像素的狀態(tài)變化期間。光源1被關(guān)斷，而當(dāng)在空間光調(diào)制器3中形成的像素的狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，來(lái)自光源1的光脈沖照射到空間光調(diào)器3上。為了實(shí)現(xiàn)上述作用，如圖4中所示，脈沖調(diào)節(jié)電路2連接到圖像顯示裝置中的光源1上，使得由光源1發(fā)出的光脈沖由脈沖調(diào)制電路2來(lái)調(diào)制。然而，在本發(fā)明中，關(guān)斷光源1意指來(lái)自光源1的光將不到達(dá)注視正顯示的圖像的人眼，也不是光源實(shí)際上必須關(guān)斷。
為此，用作光開(kāi)閉器的光調(diào)制器7可以配置在光源1和光照射用的光學(xué)系統(tǒng)5之間，代替脈沖調(diào)制電路2裝設(shè)一開(kāi)閉器驅(qū)動(dòng)電路8以便控制光調(diào)制器7，如圖5中所示。在這種情況下，光調(diào)制器7將由光源1發(fā)出的并入射到空間光調(diào)器3上的光形成為脈沖。通過(guò)利用由開(kāi)閉器驅(qū)動(dòng)電路8控制光調(diào)制器7的開(kāi)閉時(shí)間，按照光脈沖的寬度、數(shù)目等控制照射到空間光調(diào)制器3的光脈沖。應(yīng)指出，可以將機(jī)械式開(kāi)閉器用作光調(diào)制器7，不過(guò)利用聲光調(diào)制元件(AOM)無(wú)需機(jī)械操作的光調(diào)制器也適合于光調(diào)制器7。
下面，將討論利用前述圖像顯示裝置怎樣利用漸變的光強(qiáng)來(lái)顯示。應(yīng)指出，在下文將“亮度級(jí)”將簡(jiǎn)稱為“級(jí)”，并且每一像素的級(jí)數(shù)據(jù)為4比特。以舉例的方式介紹按照16級(jí)的顯示。
在如下的介紹中，將需按照16級(jí)顯示的一個(gè)圖像的顯示(周期)時(shí)間(period)取作為一個(gè)區(qū)段(field)。在常規(guī)的圖像顯示裝置中，一個(gè)區(qū)段為16毫秒。具有16級(jí)的一個(gè)圖像由至少四種光強(qiáng)彼此不同的圖像組成。這樣一種圖像稱之為“位面”。一個(gè)位面的顯示(周期)時(shí)間稱之為“子區(qū)段(sub-field)”。就是說(shuō)，一個(gè)具有16種級(jí)的圖像至少由4位面組成。當(dāng)具有16種級(jí)的一個(gè)圖像由4個(gè)位面組成時(shí)，一個(gè)區(qū)段由4個(gè)子區(qū)段組成。
為了顯示具有16級(jí)的圖像，如在圖6中所示，在第一子區(qū)段SF1的時(shí)間內(nèi)的時(shí)間點(diǎn)t首先顯示第一位面BP1。接著，在第二子區(qū)段SF2的時(shí)間內(nèi)的時(shí)間點(diǎn)t+SF1，顯示第二位面BP2。然后，在第三子區(qū)段SF3的時(shí)間內(nèi)的時(shí)間點(diǎn)t+SF1+SF2，顯示第三位面BP3。接著，在第四子區(qū)段SF4的時(shí)間內(nèi)的時(shí)間點(diǎn)t+SF1+SF2+SF3，顯示第四位面BP4。在位面BP1到BP4顯示之后，將再次按順序顯示下一圖像中的各位面。
現(xiàn)在假設(shè)，在各子區(qū)段之間的時(shí)間比SF1∶SF2∶SF3∶SF4=1∶2∶4∶8。因此，作為一個(gè)圖像顯示第一位面BP1，由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)為1。對(duì)于第二、第三和第四位面，這些級(jí)分別為2、4和8。通過(guò)將這些位面重疊，可以按照16種級(jí)顯示圖像。即當(dāng)連續(xù)顯示這四個(gè)位面BP1、BP2、BP3和BP4時(shí)，在余象效應(yīng)作用下，人眼可以按照16種級(jí)識(shí)別顯示圖像。
上面已經(jīng)討論了其中的一具有16級(jí)的圖像由4位面組成的實(shí)例。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到一個(gè)具有16級(jí)的圖像可以由五或更多的位面組成。即在上述實(shí)例中，一個(gè)區(qū)段被分成為4個(gè)子區(qū)段SF1、SF2、SF3和SF4，以及在每一子區(qū)段中顯示位面BP1、BP2、BP3和BP4。如圖7A中所示。然而，這些子區(qū)段和位面可以進(jìn)一步進(jìn)行再細(xì)分，如圖7B和7C所示。應(yīng)當(dāng)指出，子區(qū)段和位面的數(shù)目以及子區(qū)段和位面的排列順序并不限于如在圖7A、7B和7C中所表示的上述實(shí)例中的那一些，而是可以自由地確定的。
在圖7B中所表示的實(shí)例中，第四位面進(jìn)一步分成為位面BP4A和BP4B，第四子區(qū)段持續(xù)時(shí)間內(nèi)顯示第四位面BP4，該第四子區(qū)段細(xì)分為子區(qū)段，SF4A和SF4B。按照SF4A、SF1、SF2、SF3和SF4B的順序排列各子區(qū)段，并且按照BP4A、BP1、BP2、BP3和BP4B的順序顯示各位面。
在圖7C所示的實(shí)例中，第三位面BP3進(jìn)一步分成為位面PB3A和BP3B，第四位面BP4進(jìn)一步分成為位面BP4A和BP4B。此外，第三子區(qū)段SF3細(xì)分為子區(qū)段SF3A和SF3B，在第三子區(qū)段SF3的持續(xù)時(shí)間內(nèi)顯示位面BP3，以及第四子區(qū)段(在其持續(xù)時(shí)間內(nèi)顯示第四位面BP34)細(xì)分為子區(qū)段SF4A和SF4B。按SF4A、SF3A、SF1、SF2、SF3B和SF4B的順序排列各子區(qū)段，而按BP4A、BP3A、BP1、BP2、BP3B和BP4B的順序顯示各位面。
按常規(guī)為了按漸變的光強(qiáng)顯示，如上所述，光源總是按照預(yù)定的光強(qiáng)維持發(fā)光，以高速驅(qū)動(dòng)空間光調(diào)制器，以便調(diào)節(jié)每一位面的光強(qiáng)，即每一位面的顯示時(shí)間。與之對(duì)比，根據(jù)本發(fā)明，由光源1所發(fā)出的光呈脈沖狀并進(jìn)行脈沖調(diào)制以便調(diào)制光強(qiáng)。下面將詳細(xì)討論來(lái)自光源1的光怎樣形成脈沖以及怎樣作為圖像顯示。
根據(jù)本發(fā)明，在像素狀態(tài)變化期間關(guān)斷光源，而僅當(dāng)像素狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)接通。這一點(diǎn)表示在圖8中。在這一實(shí)例中，空間光調(diào)制器3為反射型，其利用具有狀態(tài)存儲(chǔ)特性的光調(diào)制材料。即當(dāng)重新寫入像素時(shí)只要施加驅(qū)動(dòng)電壓就夠了以及其后即使使驅(qū)動(dòng)電壓為零也能維持像素狀態(tài)。
在圖8中所示的時(shí)間關(guān)系圖中，以舉例的方式表示兩個(gè)像素m和n。圖8表示由光源發(fā)出的光、施加到空間光調(diào)制器3以改變像素m的狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)電壓、施加到空間光調(diào)制器3以改變像素n的狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)電壓、空間光調(diào)制器3中關(guān)于像素m的部分的狀態(tài)、空間光調(diào)制器3中關(guān)于像素n的部分的狀態(tài)、由空間光調(diào)制器3中的像素m反射的光、由空間光調(diào)制器3中的像素n反射的光等量的隨時(shí)間變化。
由圖8可以看出，在該像素m和n的狀態(tài)變化的時(shí)間(過(guò)渡時(shí)間)段光源1被關(guān)斷。僅對(duì)于所有像素m和n均處于穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間段(狀態(tài)穩(wěn)定的時(shí)間)才接通光源1。
通常，空間光調(diào)制器中的所有像素的特性是不均勻的，它們的響應(yīng)特性由一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的平面內(nèi)是變化的。因此，如果空間光調(diào)制器對(duì)其中的不同像素m和n施加相同的驅(qū)動(dòng)電壓，像素m和n很可能以不同的方式響應(yīng)，這種情況是可能產(chǎn)生的。即，即使像素m和n被施加相同的驅(qū)動(dòng)電壓，它們很可能彼此呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。因此，當(dāng)在過(guò)渡時(shí)間段中顯示圖像時(shí)，將產(chǎn)生光強(qiáng)不均勻性。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于過(guò)渡時(shí)間(段)關(guān)斷光源1，使得不顯示圖像。因此，即使在過(guò)渡時(shí)間段中像素m以與像素n不同的方式響應(yīng)，這樣的差別也不會(huì)對(duì)圖像顯示有影響。因此，即使在空間光調(diào)制器3中產(chǎn)生平面內(nèi)的特性變化，仍可顯示一無(wú)光強(qiáng)不均勻和具有優(yōu)異質(zhì)量的圖像。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，僅當(dāng)像素狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，才能對(duì)照射到空間光調(diào)制器3上的光脈沖進(jìn)行調(diào)制，以便按照很多級(jí)進(jìn)行顯示。下面參照本發(fā)明的8個(gè)實(shí)施例介紹脈沖調(diào)制。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在如下的實(shí)施例中，為了按照16級(jí)顯示將采用上述四位面BP1、BP2、BP3和BP4。就是說(shuō)，在第一子區(qū)段SF1的持續(xù)時(shí)間內(nèi)顯示第一位面BP1，其中由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)為1。在第二子區(qū)段SF2的持續(xù)時(shí)間內(nèi)顯示第二位面BP2，其中由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)為2。在第三子區(qū)段SF3的持續(xù)時(shí)間內(nèi)顯示第三位面BP3，其中的由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)為4。在第四子區(qū)段SF4的持續(xù)時(shí)間內(nèi)顯示第四位面BP4，其中的由人眼可識(shí)別的亮度級(jí)為8。
此外在下面進(jìn)一步討論的本發(fā)明的各實(shí)施例中，將介紹按照16個(gè)亮度級(jí)的顯示，這一級(jí)數(shù)目是相對(duì)小的。然而，本發(fā)明當(dāng)然可以按照或多或少的級(jí)進(jìn)行顯示。特別是，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，按照增加的級(jí)數(shù)目即使空間光調(diào)制器不能快速響應(yīng)也可以顯示圖像。例如，對(duì)于空間光調(diào)制器3中的每一像素可以指定8比特的級(jí)數(shù)據(jù)，以便按256個(gè)級(jí)顯示圖像。此外，對(duì)于每個(gè)像素可以指定10(這樣的)位，以便按照1024個(gè)級(jí)顯示圖像。這些都是易于實(shí)現(xiàn)的。
在如下的實(shí)施例中，為了介紹和表示簡(jiǎn)化，針對(duì)具有16個(gè)級(jí)的一個(gè)圖像中的四個(gè)位面。然而，還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明，具有16個(gè)級(jí)的一個(gè)圖像當(dāng)然可以由5個(gè)或更多個(gè)位面組成，如圖7中所示。
第一實(shí)施例根據(jù)這一實(shí)施例，所有的子區(qū)段確定具有相同的時(shí)間長(zhǎng)度，并對(duì)來(lái)自光源的光脈沖進(jìn)行脈寬調(diào)制，如圖9中所示。
還應(yīng)當(dāng)指出，利用在圖像顯示裝置中的脈沖調(diào)制電路2按預(yù)定的時(shí)間控制光源1的接通和關(guān)斷，從而調(diào)制光脈沖，如圖10所示。此外，在圖6中所示的圖像顯示裝置中，通過(guò)利用開(kāi)閉器驅(qū)動(dòng)電路8控制光調(diào)制器7按時(shí)通斷，實(shí)現(xiàn)光脈沖調(diào)制。對(duì)于第二到第七實(shí)施例上述情況也是正確的，接著對(duì)第一實(shí)施例的解釋將介紹第二到第七實(shí)施例。
如圖9中所示，在第一實(shí)施例中，在每一子區(qū)段的延續(xù)時(shí)間內(nèi)來(lái)自光源1的經(jīng)調(diào)制以具有與每一位面相對(duì)應(yīng)的寬度的光脈沖照射到空間光調(diào)制器3。即，對(duì)于第一子區(qū)段SF1，對(duì)照射到空間光調(diào)制器3上的光脈沖調(diào)制使之具有的寬度為t。對(duì)于第二子區(qū)段SF2照射的光脈沖的脈沖寬度為2×t，對(duì)于第三子區(qū)段照射的光脈沖的脈沖寬度為4×t，對(duì)于第四子區(qū)段SF4則為8×t。
由于上述調(diào)制的結(jié)果，由人眼可識(shí)別的第一位面BP1的級(jí)為1，對(duì)第二位面BP2則為2，對(duì)第三位面BP3為4，對(duì)第四位面為8。如前所述，將這些位面BP1、BP2、BP3和BP4彼此重疊，以便按16個(gè)級(jí)顯示圖像。
為了增加用于顯示圖像的級(jí)的數(shù)目，需要增加對(duì)于一個(gè)區(qū)段顯示的位面的數(shù)目。在常規(guī)的圖像顯示裝置中為實(shí)現(xiàn)相同的目的，應(yīng)降低子區(qū)段的時(shí)間以增加位面數(shù)目。然而，由于空間光調(diào)制器的響應(yīng)速度是受限制的，降低子區(qū)段時(shí)間也會(huì)受到限制。因此，在常規(guī)的圖像顯示裝置中難于增加用于圖像顯示的級(jí)的數(shù)目。
另一方面，根據(jù)這一實(shí)施例，調(diào)制光脈沖以改變每一位面的級(jí)，與子區(qū)段的時(shí)間長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。因此，即使當(dāng)為了在光調(diào)制器3的正常工作，要保證子區(qū)段時(shí)間長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，也能夠增加亮度級(jí)不同的位面的數(shù)目。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠按照比以經(jīng)更多的級(jí)顯示圖像。
第二實(shí)施例根據(jù)這一實(shí)施例，而在對(duì)來(lái)自光源1的光脈沖進(jìn)行脈寬調(diào)節(jié)時(shí)，子區(qū)段的時(shí)間是變化的，如圖10所示。
更具體地說(shuō)，第一子區(qū)段SF1和第二子區(qū)段SF2的時(shí)間確定為t1，第三子區(qū)段SF3和第四子區(qū)段的時(shí)間確定為2×t1，即為第一和第二子區(qū)段SF1和SF2的時(shí)間2倍長(zhǎng)。在這些長(zhǎng)度不同的時(shí)間范圍內(nèi)，經(jīng)調(diào)制以使寬度對(duì)應(yīng)于每一位面的光脈沖由光源1照射到空間光調(diào)制器3上。
此外，對(duì)于第一子區(qū)段SF1，對(duì)照射到空間光調(diào)制器3上的光脈沖進(jìn)行調(diào)制，使其寬度為t。對(duì)于第二子區(qū)段SF2，經(jīng)調(diào)制寬度為2×t。對(duì)于第三子區(qū)段SF3，經(jīng)調(diào)制寬度為4×t。對(duì)于第四子區(qū)段SF4，經(jīng)調(diào)制寬度為8×t。
由于進(jìn)行上述調(diào)制的結(jié)果，由人眼可識(shí)別的第一位面BP1的級(jí)為1，第二位面BP2為2，第三位面BP3為4，第四位面為8。正如前面已介紹的，通過(guò)將各位面BP1到BP4彼此重疊，按16種級(jí)顯示圖像。
如圖10中所示，子區(qū)段的時(shí)間長(zhǎng)度是變化的，以便降低由光源1照射較小寬度的光脈沖的位面的光源的關(guān)斷時(shí)間，因此，使得能夠以較高的效率利用光。由于降低了關(guān)斷時(shí)間，可以抑制由于來(lái)自光源1的光的脈沖引起的圖像閃爍。
應(yīng)注意，在各子區(qū)段之間的時(shí)間長(zhǎng)度之比并不限于上述實(shí)例，而是可以自由確定。
第三實(shí)施例根據(jù)這一實(shí)施例，確定所有的子區(qū)段。使之具有相同的時(shí)間長(zhǎng)度，對(duì)來(lái)自光源1的光脈沖進(jìn)行脈寬調(diào)制，由光源1對(duì)于一個(gè)子區(qū)段發(fā)出二個(gè)光脈沖，如圖11所示。即根據(jù)本發(fā)明，由光源1向空間光調(diào)制器3發(fā)出兩個(gè)經(jīng)調(diào)制的光脈沖，使得其寬度對(duì)應(yīng)于在每一子區(qū)段的時(shí)間內(nèi)的各位面。
更具體地說(shuō)，對(duì)于第一子區(qū)段SF1，在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)按照預(yù)定的間隔，寬度為t/2的光脈沖照射到空間光調(diào)制器3上，如圖11所示。對(duì)于第二子區(qū)段SF2，寬度為t的光脈沖按照預(yù)定的間隔兩次照射到空間光調(diào)制器3上。對(duì)于第三子區(qū)段SF3，寬度為2×t的光脈沖按照預(yù)定的間隔兩次照射到空間光調(diào)制器3上。對(duì)于第四子區(qū)段SF4，寬度為4×t的光脈沖按照預(yù)定的間隔兩次照射到空間光調(diào)制器3上。
由于進(jìn)行上述脈沖調(diào)制的結(jié)果，由人眼可識(shí)別的第一位面BP1的級(jí)為1。對(duì)于第二位面BP2為2，對(duì)于第三位面BP3為4，對(duì)于第四位面BP4為8。如前面已介紹的，通過(guò)將各位面BP1到PB4彼此重疊，可按16種級(jí)顯示圖像。
如圖11中所示，在一個(gè)子區(qū)段時(shí)間內(nèi)光脈沖一次之上照射到空間光調(diào)制器3上，以便降低光源1被持續(xù)關(guān)斷的時(shí)間，因此，可以有效地利用子區(qū)段時(shí)間。由于持續(xù)關(guān)斷的時(shí)間降低，可以抑制由于來(lái)自光源1的光的脈動(dòng)所引起的圖像閃爍。
在圖11所示的實(shí)施例中，在一個(gè)子區(qū)段時(shí)間內(nèi)兩次發(fā)出光脈沖。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，如果按照足夠高的速度接通和關(guān)斷光源1，在一個(gè)子區(qū)段時(shí)間內(nèi)可以三次以上發(fā)出光脈沖。
第四實(shí)施例根據(jù)這一實(shí)施例，確定所有的子區(qū)段使之具有相同的時(shí)間，在如圖12的每一個(gè)子區(qū)段的時(shí)間內(nèi)改變照射到空間光調(diào)制器3的光脈沖數(shù)。
更具體地說(shuō)，對(duì)于第一子區(qū)段SF1，寬度為t的光脈沖一次照射到空間光調(diào)制器3上。對(duì)于第二子區(qū)段SF2，寬度為t的光脈沖按預(yù)定的間隔四次兩次照射。對(duì)于第三子區(qū)段SF3，寬度為t的光脈沖按預(yù)定的間隔照射。對(duì)于第四子區(qū)段SF4，寬度為t的光脈沖按預(yù)定的間隔八次照射。
由于進(jìn)行上述脈沖調(diào)制的結(jié)果，由人眼可識(shí)別的位面BP1的級(jí)為1。對(duì)于位面BP2為2，對(duì)于位面BP3為4，對(duì)于位面BP4為8。正如上文所介紹的，通過(guò)將各位面BP1到BP4彼此重疊，可按16個(gè)級(jí)顯示圖像。
在這一第四實(shí)施例和下面將討論的第五到第八實(shí)施例中，在一個(gè)區(qū)段時(shí)間內(nèi)改變脈沖的數(shù)目，而脈沖寬度保持不變。這種脈沖調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是能比脈寬調(diào)制更精確地調(diào)制。
第五實(shí)施例根據(jù)這一實(shí)施例，子區(qū)段時(shí)間是變化的，同時(shí)對(duì)于每一子區(qū)段時(shí)間照射到空間光調(diào)制器上的光脈沖數(shù)目是變化的，如圖13中所示。
就是說(shuō)，第一和第二子區(qū)段SF1和SF2的時(shí)間確定為t1，第三和第四子區(qū)段SF3和SF4的時(shí)間確定為2×t1，即為第一和第二子區(qū)段SF1和SF2的時(shí)間的2倍。對(duì)于每一子區(qū)段時(shí)間，由光源1照射到空間光調(diào)制器3上的光脈沖的數(shù)目是變化的。
更具體地說(shuō)，對(duì)于第一子區(qū)段SF1，寬度為t的光脈沖一次照射到空間光調(diào)制器3上。對(duì)于第二子區(qū)段SF2，寬度為t的光脈沖按預(yù)定的間隔兩次照射到空間光調(diào)制器3上。對(duì)于第三子區(qū)段SF3，寬度為t的光脈沖4次照射到空間光調(diào)制器3上。對(duì)于第四子區(qū)段SF4，寬度為t的光脈沖按預(yù)定的間隔8次照射到空間光調(diào)制器3上。
由于進(jìn)行上述脈沖調(diào)制的結(jié)果，由人眼可識(shí)別的第一位面BP1的級(jí)為1，對(duì)于第二位面BP2為2，對(duì)于第三位面BP3為4，對(duì)于第四位面BP4為8。如上所述，將這些位面BP1、BP2、BP3和BP4彼此重疊，以按照16種級(jí)顯示圖像。
如圖13中所示，子區(qū)段的長(zhǎng)度是變化的，以對(duì)于由光源1照射較少數(shù)目的光脈沖的一位面降低光源關(guān)斷時(shí)間，因此，使得能以更高的效率利用光。由于來(lái)自光源1的光的脈沖引起的圖像閃爍可以得到抑制。
應(yīng)注意，在各子區(qū)段之間的時(shí)間長(zhǎng)度比并不局限于上述的實(shí)例，而是可以自由確定。
第六實(shí)施例根據(jù)這一實(shí)施例，所有的子區(qū)段具有相同時(shí)間長(zhǎng)度，設(shè)想將子區(qū)段時(shí)間除以2，對(duì)于各子區(qū)段分別按照不同數(shù)目的光脈沖照射空間光調(diào)制器，如圖14所示。應(yīng)注意，對(duì)子區(qū)段的除法運(yùn)算的除數(shù)并不局限為2，而是可以自由確定。
根據(jù)這一實(shí)施例，對(duì)于第一子區(qū)段SF1的前半部，寬度為t/2的光脈沖一次照射到空間光調(diào)制器3上。對(duì)于后半部，寬度為t/2的光脈沖一次照射到空間光調(diào)制器3上。對(duì)于第二子區(qū)段SF2的前半部，寬度為t/2的光脈沖兩次照射到空間光調(diào)制器3上，對(duì)于后半部，寬度為t/2的光脈沖兩次照射到空間光調(diào)制器3上。對(duì)于第三子區(qū)段SF3的前半部，寬度為t/2的光脈沖4次照射到空間光調(diào)制器3上，對(duì)于后半部寬度為t/2的光脈沖4次照射到空間光調(diào)制器3上。對(duì)于第四子區(qū)段SF4的前半部，寬度為t/2的光脈沖8次照射到空間光調(diào)制器3上，對(duì)于第四子區(qū)段SF4的后半部，寬度為t/2的光脈沖8次照射到空間光調(diào)制器上。
由于進(jìn)行上述脈沖調(diào)制的結(jié)果，由人眼可識(shí)別的第一位面BP1的級(jí)為1，對(duì)于第二、三、四位面BP2、BP3和BP4，由人眼可識(shí)別的級(jí)分別為2、4和8。通過(guò)將這些位面BP1和BP4彼此重疊，可按16種級(jí)顯示圖像。
如圖14所示，一個(gè)子區(qū)段再細(xì)分為多個(gè)子區(qū)段，預(yù)定數(shù)目的光脈沖照射到每個(gè)再細(xì)分的子區(qū)段，使得光源1被持續(xù)關(guān)斷的時(shí)間可以降低，因此可以更有效地利用光。由于降低關(guān)斷時(shí)間，可以抑制由于來(lái)自光源1的光的脈動(dòng)所引起的圖像閃爍。
第七實(shí)施例根據(jù)這一實(shí)施，所有的子區(qū)段具有相同的時(shí)間長(zhǎng)度，對(duì)于每一子區(qū)段時(shí)間，照射到空間光調(diào)制器3上的光脈沖的數(shù)目是變化的，如圖15所示。在子區(qū)段時(shí)間范圍內(nèi)，在近于均勻分布的時(shí)間點(diǎn)發(fā)出光脈沖。
根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例，所有的子區(qū)段的時(shí)間都具有預(yù)定的長(zhǎng)度。由一時(shí)間點(diǎn)到另一時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間確定為t，在前一時(shí)間點(diǎn)，空間光調(diào)制器3中的每一像素的狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定，在后一時(shí)間點(diǎn)，空間光調(diào)制器3中的每一像素的狀態(tài)開(kāi)始改變，即在一時(shí)間點(diǎn)上下一個(gè)位面開(kāi)始。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，如果在空間光調(diào)制器3達(dá)到穩(wěn)定以后，在一子區(qū)段開(kāi)始后實(shí)現(xiàn)光脈沖的第一(次)照射，則時(shí)間t可以與子區(qū)段時(shí)間相同。
在空間光調(diào)制器3中的每個(gè)像素達(dá)到穩(wěn)定以及第一位面BP1顯示在空間光調(diào)制器3上的時(shí)間確定為S1，在空間光調(diào)制器3中的每個(gè)像素達(dá)到穩(wěn)定以及第二位面BP2顯示在空間調(diào)制器3上的時(shí)間點(diǎn)確定為S2，在空間光調(diào)制器3中的每個(gè)像素達(dá)到穩(wěn)定以及第三位面BP3顯示在空間光調(diào)制器3上的時(shí)間點(diǎn)確定為S3，在空間光調(diào)制器3中的每個(gè)像素達(dá)到穩(wěn)定以及第四位面BP4顯示在空間光調(diào)制器3上的時(shí)間點(diǎn)確定為S4。
根據(jù)第七實(shí)施例，對(duì)于第一子區(qū)段SF1，寬度為t/2的光脈沖2次照射到空間光調(diào)制器3上。在時(shí)間點(diǎn)S1+t/3以及在時(shí)間點(diǎn)S1+2×t/3分別照射光脈沖。
對(duì)于第二子區(qū)段SF2，寬度為t/2的光脈沖4次照射到空間光調(diào)制器3上。在時(shí)間點(diǎn)S2+t/5，在時(shí)間點(diǎn)S2+2×t/5，在時(shí)間點(diǎn)S2+3×t/5以及在時(shí)間點(diǎn)S2+4×t/5分別照射光脈沖。
對(duì)于第三子區(qū)段SF3，寬度為t/2的光脈沖8次照射到空間光調(diào)制器3上。在時(shí)間點(diǎn)S3+t/9、在時(shí)間點(diǎn)S3+2×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+3×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+4×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+5×t/9，在時(shí)間由S3+6×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+7×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+8×t/9分別照射光脈沖。
對(duì)于第四子區(qū)段SF4，寬度為t/2的光脈沖16次照射空間光調(diào)制器3。在時(shí)間點(diǎn)S4+t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+2×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+3×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+4×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+5×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+6×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+7×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+8×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+9×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+10×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+11×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+12×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+13×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+14×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+15×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+16×t/17分別照射光脈沖。
由于進(jìn)行上述脈沖調(diào)制的結(jié)果，由人眼可識(shí)別的第一位面BP1的級(jí)為1，對(duì)于第二位面BP2的級(jí)為2，對(duì)于第三位面BP3的級(jí)為4，對(duì)于第四位面BP4的級(jí)為8。如先前所介紹的，通過(guò)將各位面彼此重疊，可按16種級(jí)顯示圖像。
如圖15中所示，根據(jù)本發(fā)明，在整個(gè)子區(qū)段時(shí)間范圍內(nèi)，在近于均勻分布的各時(shí)間點(diǎn)發(fā)出光脈沖以降低光源1持續(xù)關(guān)斷的時(shí)間，因此可以有效地利用了區(qū)段時(shí)間。由于降低了持續(xù)關(guān)斷的時(shí)間，可以抑制由于來(lái)自光源1的光的脈動(dòng)引起的圖像閃爍。
第八實(shí)施例根據(jù)這一實(shí)施例，子區(qū)段時(shí)間的長(zhǎng)度是變化的，同時(shí)對(duì)于第一子區(qū)段時(shí)間，照射到空間光脈沖的數(shù)目也是變化的，如圖16所示。此外，在整個(gè)子區(qū)段時(shí)間范圍內(nèi)，在近于均勻分布的各時(shí)間點(diǎn)發(fā)出光脈沖。
下面假設(shè)第一和第二子區(qū)段SF1和SF2的時(shí)間為t，對(duì)第三和第四子區(qū)段的時(shí)間則為2×t。此外，假設(shè)在一時(shí)間點(diǎn)S1，空間光調(diào)制器3中的每一像素達(dá)到穩(wěn)定以及第一位面BP1顯示在空間光調(diào)制器3上。此外假設(shè)在一時(shí)間點(diǎn)S2，空間光調(diào)制器3中的每一像素的狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定并在空間光調(diào)制器3上顯示第一位面BP2。另外，假設(shè)在時(shí)間點(diǎn)S3，空間光調(diào)制器3上的每一像素的狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定并在空間光調(diào)制器3上顯示第一位面BP3。還假設(shè)在時(shí)間點(diǎn)S4，空間光調(diào)制器3中的每一像素達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)并在空間光調(diào)制器3上顯示第一位面BP4。
應(yīng)注意，在各子區(qū)段之間的時(shí)間比并不局限于上述值，而是可以自由確定。
如果在上述相同的假設(shè)條件下，在空間光調(diào)制器3的過(guò)渡過(guò)程中照射第一光脈沖，在第一和第二子區(qū)段SF1和SF2的時(shí)間內(nèi)，空間光調(diào)制器3的穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度最好應(yīng)為t，而在第三和第四子區(qū)段SF3和SF4的時(shí)間內(nèi)的對(duì)應(yīng)值最好為2×t。
根據(jù)這一實(shí)施例，對(duì)于第一子區(qū)段SF1，寬度為t/2的光脈沖兩次照射到空間光調(diào)制器3上。在時(shí)間點(diǎn)S1+t/3，在時(shí)間點(diǎn)S1+2×t/3分別照射光脈沖。
對(duì)于第二子區(qū)段SF2，寬度為t/2的光脈沖4次照射到空間光調(diào)制器3上。在時(shí)間點(diǎn)S2+t/5，在時(shí)間點(diǎn)S2+2×t/5，在時(shí)間點(diǎn)S2+3×t/5，在時(shí)間點(diǎn)S2+4×t/5分別照射光脈沖。
對(duì)于第三子區(qū)段SF3，寬度為t/2的光脈沖8次照射到空間光調(diào)制器3上。在時(shí)間點(diǎn)S3+2×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+4×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+6×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+8×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+10×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+12×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+14×t/9，在時(shí)間點(diǎn)S3+16×t/9分別照射光脈沖。
對(duì)于第四子區(qū)段SF4，寬度為t/2的光脈沖16次照射到空間光調(diào)制器3上。在時(shí)間點(diǎn)S4+2×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+4×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+6×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+8×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+10×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+12×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+14×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+16×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+18×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+20×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+22×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+24×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+26×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+28×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+30×t/17，在時(shí)間點(diǎn)S4+32×t/17分別照射脈沖。
由于進(jìn)行上述脈沖調(diào)制的結(jié)果，由人眼可識(shí)別的第一位面BP1的級(jí)為1，對(duì)于第二位面BP2為2，對(duì)于第三位面BP3為4，對(duì)于第四位面BP4為8。正如前面已經(jīng)介紹的，通過(guò)將各位面BP1到BP4彼此重疊可按照16種級(jí)顯示圖像。
如圖16所示，子區(qū)段的長(zhǎng)度是變化的，以降低對(duì)于由光源1照射較小數(shù)目的脈沖的位面的光源的關(guān)斷時(shí)間，因此使得能夠以較高的效率利用光。由于降低了關(guān)斷時(shí)間，可以抑制由于來(lái)自光源1的光的脈動(dòng)引起的圖像閃爍。
上面已參照本發(fā)明的第一到第八實(shí)施例進(jìn)行了介紹，在沒(méi)有高速驅(qū)動(dòng)空間光調(diào)制器3的情況下，可以由光源1發(fā)出經(jīng)調(diào)制的光脈沖，按很多級(jí)顯示圖像。在常規(guī)的圖像顯示裝置中，要高速驅(qū)動(dòng)空間光調(diào)制器3，以改變對(duì)于每一位面的子區(qū)段時(shí)間，以便按照很多級(jí)顯示圖像。然而，由于空間光調(diào)制器3的高響應(yīng)速度是受到限制的，子區(qū)段時(shí)間不可能充分降低。使得通過(guò)增加級(jí)數(shù)目顯示圖像是極為困難的。與之對(duì)比，由于在根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置和方法中，對(duì)由光源1發(fā)出的光進(jìn)行調(diào)制，即使當(dāng)為了空間光調(diào)制3的正常工作要保證足夠長(zhǎng)的子區(qū)段時(shí)間時(shí)，也可以易于增加位面的數(shù)目，達(dá)到更多的級(jí)。
由對(duì)本發(fā)明的以上介紹可以看出，即使利用進(jìn)行雙態(tài)的光調(diào)制的空間光調(diào)制器，本發(fā)明也能按照足夠數(shù)目的級(jí)來(lái)顯示圖像。由于在像素狀態(tài)變化的過(guò)渡時(shí)間的過(guò)程中光源是關(guān)斷的，即使當(dāng)空間光調(diào)制器的特性平面內(nèi)變化時(shí)，圖像也具有優(yōu)異的質(zhì)量而無(wú)光強(qiáng)不均勻的現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1．一種圖像顯示裝置，包含空間光調(diào)制器，其中形成有眾多像素，并按雙態(tài)的方式以與需顯示的圖像中的像素?cái)?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的其中的每一像素上的光進(jìn)行調(diào)制；以及光源，在空間光調(diào)制器中形成的像素的狀態(tài)變化的過(guò)程中關(guān)斷光源，當(dāng)像素狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，光源向空間光調(diào)制器照射光脈沖；由空間光調(diào)制器在每一像素處對(duì)來(lái)自光源的光脈沖進(jìn)行調(diào)制以顯示圖像。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中的光源將對(duì)應(yīng)于需顯示的圖像的光強(qiáng)變化寬度的光脈沖照射到空間光調(diào)制器上。
3．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中的在一對(duì)應(yīng)于需顯示的圖像的光強(qiáng)變化的時(shí)間內(nèi)，空間光調(diào)制器將其中的像素保持在穩(wěn)定狀態(tài)。
4．如權(quán)利要求2所述的裝置，其中在使像素保持在穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間內(nèi)，光源照射兩個(gè)以上的光脈沖。
5．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中根據(jù)需顯示的圖像光源將數(shù)目可變的光脈沖照射到空間光調(diào)制器上。
6．如權(quán)利要求5所述的裝置，其中在一對(duì)應(yīng)于需顯示的圖像的光強(qiáng)變化的時(shí)間內(nèi)，空間光調(diào)制器將其中的像素保持穩(wěn)定狀態(tài)。
7．如權(quán)利要求5所述的裝置，其中在像素狀態(tài)保持在穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間范圍內(nèi)光源在通常均勻分布的各時(shí)間點(diǎn)發(fā)出光脈沖。
8．如權(quán)利要求1所述的裝置，其中根據(jù)照射時(shí)間長(zhǎng)度和光強(qiáng)的乘積，光源將光量可調(diào)的光脈沖照射到空間光調(diào)制器上。
9．一種圖像顯示方法，包含的步驟有在空間光調(diào)制器的每一像素處對(duì)來(lái)自光源的光進(jìn)行調(diào)制，該調(diào)制器以雙態(tài)的方式對(duì)應(yīng)于需顯示的圖像的像素?cái)?shù)據(jù)對(duì)光進(jìn)行調(diào)制；在空間光調(diào)制中的像素狀態(tài)變化的過(guò)程中關(guān)斷光源；以及在空間光調(diào)制器中的像素狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)來(lái)自光源的光脈沖照射到空間調(diào)制器上。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，其中的光源將對(duì)應(yīng)于需顯示的圖像的光強(qiáng)變化的寬度的脈沖照射到空間光調(diào)制器上。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其中在一對(duì)應(yīng)于需顯示圖像的光強(qiáng)變化的時(shí)間內(nèi)，空間光調(diào)制器將其中的像素保持在穩(wěn)定狀態(tài)。
12．如權(quán)利要求10所述的方法，其中在其中像素保持在穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間，光源照射兩個(gè)以上的光脈沖。
13．如權(quán)利要求9所述的方法，其中根據(jù)需顯示的光強(qiáng)光源將可變數(shù)目的光脈沖照射到空間光調(diào)制器上。
14．如權(quán)利要求13所述的方法，其中在對(duì)應(yīng)于需顯示的圖像的光強(qiáng)變化的時(shí)間內(nèi)，空間光調(diào)制器將其中的像素保持在穩(wěn)定狀態(tài)。
15．如權(quán)利要求13所述的方法，其中在像素狀態(tài)保持在穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間范圍內(nèi)光源按通常均勻的各時(shí)間點(diǎn)發(fā)出光脈沖。
16．如權(quán)利要求9所述的方法，其中根據(jù)照射時(shí)間長(zhǎng)度和光強(qiáng)的乘積光源將可調(diào)光量的光脈沖照射到空間光調(diào)制器上。
全文摘要
提供一種圖像顯示裝置和方法,其即使利用進(jìn)行雙態(tài)的光調(diào)制的空間光調(diào)制也能按照漸變的光強(qiáng)得到滿意的顯示。利用空間光調(diào)制器3對(duì)來(lái)自光源1的光進(jìn)行調(diào)制,該調(diào)制器以對(duì)應(yīng)于需顯示的圖像的像素?cái)?shù)據(jù)的方式對(duì)其中的每一像素處的光進(jìn)行調(diào)制。當(dāng)空間光調(diào)制器3中的像素狀態(tài)變化時(shí),關(guān)斷光源1。當(dāng)空間光調(diào)制器3中的像素狀態(tài)穩(wěn)定時(shí),來(lái)自光源1的光脈沖照射到空間光調(diào)制器3上以顯示圖像。
文檔編號(hào)G02F1/133GK1211024SQ9810337
公開(kāi)日1999年3月17日 申請(qǐng)日期1998年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月2日
發(fā)明者秋元修, 田中義禮 申請(qǐng)人:索尼公司