RU2332810C1

RU2332810C1 - Method of projecting colour image on screen

Info

Publication number: RU2332810C1
Application number: RU2006147224/09A
Authority: RU
Inventors: Александр Григорьевич Амбарцумов (RU); Александр Григорьевич Амбарцумов; Владимир Григорьевич Венеров (RU); Владимир Григорьевич Венеров; Василий Трофимович Галкин (RU); Василий Трофимович Галкин
Original assignee: Александр Григорьевич Амбарцумов
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-08-27

Abstract

FIELD: information technology.

SUBSTANCE: according to proposed method, the element matrix of the dimensional light modulator (DLM) is uniformly highlighted with three different light beams of three main colours during the time of each frame. The light beams consequently generate light fluxes in the form of sequence from 2^m+1-l light impulses, where m and l is, respectively, the number of high and low bits in every N=(m+1) bit signal, with their values corresponding to the required figure - G levels in a brightness displaying scale of each main colour calculated from the proportion G=2^l·(2^m-1), with 2^m-1 light impulses generated with the same light energy Q_O and l light impulses with light energy Q_i=Q_O·2^-i, where i=1, 2, ..., l. The K_l≤2^m-1 quantity of the light impulses with Q_O light energy are separated from the impulse light flux of the main colour in accordance with m-bit code of high bits of every N-bit signal by forming the first group from K₁ impulse control signals. According to the quantity and combination of active low bit values of the same N-bit signal from similar light flux, the light impulses are additionally separated in amount of K₂ equal to the amount of low bit active values of current N-bit signal, and with Q_l light energy depending on index number i of low bits having active value, by generating the second group from K₂≤1 of impulse control signals, with the first and the second groups impulse control signals advanced on the DLM element corresponding, in the current frame, to the current N-bit signal synchronously, in accordance with light impulses impacting it with the light energy Q_O and Q_j, where j - index numbers of i low bits having active value.

EFFECT: simplified technical implementation due to decreased number of active control signal.

5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к технике проецирования цветного изображения на экран.The invention relates to a technique for projecting a color image onto a screen.

Из уровня техники известен способ проецирования цветного изображения на экран, при котором за время каждого кадра проецируемого на экран изображения равномерно освещают матрицу элементов пространственного модулятора света (ПМС) формируемыми последовательно и имеющими постоянную интенсивность тремя световыми пучками, спектральный состав которых соответствует трем основным цветам: красному (R), зеленому (G) и синему (В) видимого спектра электромагнитного излучения, с помощью ПМС, каждый элемент которого выполнен в виде снабженного приводом микрозеркала, осуществляют пространственную амплитудную модуляцию распределения интенсивности света по сечению каждого из упомянутых выше световых пучков, которые затем с помощью оптической проекционной системы направляют на экран, при этом каждому элементу ПМС соответствует один элемент в проецируемом на экран изображении, а в соответствии с видеоинформацией, содержащейся в соответствующем кадре проецируемого на экран изображения, формируют для соответствующего каждому элементу проецируемого на экран изображения элемента ПМС три сигнала управления положением отражающей поверхности его микрозеркала относительно соответственно каждого из соответствующих трем основным цветам световых потоков, направляемых последовательно за время одного кадра на каждый элемент ПМС, причем амплитуду каждого из упомянутых выше сигналов устанавливают пропорциональной такому уровню в градации визуально воспринимаемой на экране яркости соответствующего данному сигналу управления основного цвета, при котором совместно (за время соответствующего кадра) с двумя другими световыми потоками, соответствующими двум другим основным цветам и промодулированными в соответствии с двумя другими сигналами управления, обеспечивается требуемые визуально воспринимаемые за время кадра яркость и цветовой тон соответствующего этому элементу ПМС элемента проецируемого на экран изображения (см. патент US - А - № 5185660, 1993, фиг.15).A method is known from the prior art for projecting a color image onto a screen in which during each frame of the image projected onto the screen, the matrix of spatial light modulator (PMS) elements uniformly illuminated in series and having a constant intensity of three light beams, the spectral composition of which corresponds to three primary colors, is uniformly illuminated (R), green (G) and blue (B) of the visible spectrum of electromagnetic radiation, using ICP, each element of which is made in the form of a supplied Ohm micromirrors, they perform spatial amplitude modulation of the distribution of light intensity over the cross section of each of the above-mentioned light beams, which are then sent to the screen using an optical projection system, with each element of the ICP corresponding to one element in the image projected onto the screen, and in accordance with the video information, contained in the corresponding frame of the image projected onto the screen, form for the corresponding image element projected onto the screen the image of the ICP element three signals controlling the position of the reflecting surface of its micromirror relative to each of the corresponding three primary colors of the light flux, sent sequentially during one frame to each PMS element, the amplitude of each of the above signals being set proportional to this level in the gradation of the brightness visually perceived on the screen corresponding to this the control signal of the primary color, in which together (during the corresponding frame) with two other lights The corresponding streams corresponding to two other primary colors and modulated in accordance with two other control signals provide the required brightness and color tone of the image element projected onto the screen corresponding to this PMS element (see US patent A - No. 5185660, 1993, FIG. 15).

Недостаток описанного выше способа проецирования цветного изображения на экран заключается в том, что он не обеспечивает возможности получения большого числа уровней в градации визуально воспринимаемой (отображаемой) на экране яркости каждого основного цвета вследствие обусловленного этим увеличением числа уровней существенным ростом стоимости используемых при осуществлении данного способа технических средств. Действительно, градация отображения на экране яркости каждого основного цвета (R, G, В) включает 2^N-1 уровень для N-битового сигнала управления положением отражающей поверхности микрозеркала каждого элемента ПМС относительно освещаемого его каждого светового потока. Таким образом, для обычно используемого в системах отображения информации 8-битового сигнала управления положением отражающей поверхности микрозеркала каждого элемента ПМС число уровней в градации визуально воспринимаемой на экране яркости каждого цвета равно 255, а следовательно, шаг квантования углового положения отражающей поверхности микрозеркал элементов ПМС, как правило, в диапазоне углов от 0° до 10° (см. заявку PCT/WO - A1 - № 13424, 1992), составляет всего 2′21′′. Однако при таком небольшом шаге квантования углового положения отражающей поверхности микрозеркала каждого элемента ПМС высокое качество изображения на экране может быть достигнуто только в том случае, когда при отсутствии управляющих сигналов отражающие поверхности микрозеркал всех элементов ПМС расположены с высокой точностью в одной плоскости. Выполнение же этого условия представляет собой трудновыполнимую технологическую задачу и неизбежно приведет к существенному удорожанию ПМС. Известный же из уровня техники альтернативный путь решения упомянутой выше проблемы путем соответствующей коррекции управляющих сигналов (см. заявку PCT/WO - A1 - № 15623, 1996) для каждого элемента соответствующего ПМС не приводит к существенному снижению стоимости средств, используемых при осуществлении данного способа. Кроме того, поскольку обычно ПМС работают в диапазоне рабочих напряжений 0÷15 В (см. заявку PCT/WO - A1 - № 15623, 1996), то шаг квантования рабочих напряжений (для 8-битовых сигналов управления) составляет 58-59 мВ. При такой разности выходных напряжений источников питания, соответствующих смежным уровням в градации яркости, существенно повышаются требования к их точности и стабильности, что также приводит к увеличению затрат при осуществлении данного способа. Таким образом, реально достигаемое количество уровней в градации визуально воспринимаемой на экране яркости при использовании способа, описанного в патенте US - A - №5185660, 1993, не превышает 255.The disadvantage of the above method of projecting a color image onto a screen is that it does not provide the possibility of obtaining a large number of levels in gradation of the visually perceived (displayed) on the screen brightness of each primary color due to the increase in the number of levels due to a significant increase in the cost of technical funds. Indeed, the gradation of the display brightness of each primary color (R, G, B) includes a 2 ^N -1 level for an N-bit signal for controlling the position of the reflecting surface of the micromirror of each PMS element relative to its illuminated each light stream. Thus, for the 8-bit signal typically used in information display systems to control the position of the micromirror reflecting surface of each PMS element, the number of levels in the brightness of each color visually perceived on the screen is 255, and therefore, the quantization step of the angular position of the reflecting surface of the PMS micromirror elements is as a rule, in the range of angles from 0 ° to 10 ° (see application PCT / WO - A1 - No. 13424, 1992), it is only 2′21 ′ ′. However, with such a small step of quantizing the angular position of the reflecting surface of the micromirror of each PMS element, high image quality on the screen can be achieved only when, in the absence of control signals, the reflecting surfaces of the micromirrors of all the PMS elements are located with high accuracy in one plane. Fulfillment of this condition is a difficult technological task and will inevitably lead to a significant increase in the cost of ICP. The alternative method known from the prior art for solving the aforementioned problem by appropriate correction of control signals (see PCT / WO - A1 - No. 15623, 1996) for each element of the corresponding ICP does not lead to a significant reduction in the cost of funds used in the implementation of this method. In addition, since PMSs usually operate in the range of operating voltages 0–15 V (see PCT / WO - A1 - No. 15623, 1996), the quantization step of the operating voltages (for 8-bit control signals) is 58-59 mV. With such a difference in the output voltages of the power sources corresponding to adjacent levels in the gradation of brightness, the requirements for their accuracy and stability are significantly increased, which also leads to an increase in costs when implementing this method. Thus, the actually achieved number of levels in the gradation of the brightness visually perceived on the screen when using the method described in US Pat. No. 5,185,660, 1993 does not exceed 255.

Известен также способ проецирования цветного изображения на экран, взятый в качестве прототипа, при котором за время каждого кадра проецируемого на экран изображения равномерно освещают матрицу элементов ПМС тремя световыми пучками, спектральный состав которых соответствует трем основным цветам и которые формируют последовательно один за другим и с интенсивностью, изменяющейся монотонно по одной и той же временной зависимости, с помощью ПМС, каждый элемент которого выполнен в виде снабженного двухпозиционным приводом микрозеркала, осуществляют пространственную модуляцию распределения световой энергии по сечению каждого из упомянутых выше световых пучков, которые затем с помощью оптической проекционной системы направляют на экран, при этом каждому элементу ПМС соответствует один элемент в проецируемом на экран в данном кадре изображении. В соответствии с видеоинформацией, содержащейся в соответствующем кадре проецируемого на экран изображения, с помощью каждого элемента ПМС выделяют из каждого из трех направляемых на каждый элемент ПМС за время каждого кадра световых потоков, соответствующих основным цветам, количество световой энергии, необходимое для обеспечения требуемых визуально воспринимаемых за время кадра уровня яркости и цветового тона соответствующего каждому элементу ПМС элемента проецируемого в данном кадре на экран изображения, а выделение требуемого количества световой энергии из каждого светового потока основного цвета, последовательно за время каждого кадра направляемых на каждый элемент ПМС, осуществляют путем формирования для каждого элемента ПМС соответствующего ему в каждом кадре и для направляемого на него светового потока каждого цвета N-битового сигнала, в соответствии с кодом которого осуществляют двухстороннюю широтную модуляцию (иными словами модуляцию на временном отрезке, соответствующем действию светового потока, соответствующего данному N-битовому сигналу цвета, положения как переднего, так и заднего фронтов) импульсного сигнала управления, который подают на двухпозиционный привод микрозеркала, соответствующего этому N-битовому сигналу элемента ПМС, в результате чего обеспечивается перевод микрозеркала соответствующего элемента ПМС из закрытого в открытое положение, при котором падающий на данное микрозеркало световой поток, соответствующего данному N-битовому сигналу цвета, отражается в направлении оптической проекционной системы (см. патент US - А - № 5287096, 1994).There is also known a method of projecting a color image onto a screen, taken as a prototype, in which during each frame of the image projected onto the screen uniformly illuminate the matrix of PMS elements with three light beams, the spectral composition of which corresponds to three primary colors and which are formed sequentially one after another and with intensity monotonously varying over the same time dependence using PMS, each element of which is made in the form of a micromirror equipped with a two-position drive, there is spatial modulation of the distribution of light energy over the cross section of each of the above-mentioned light beams, which are then sent to the screen using an optical projection system, with each element of the ICP corresponding to one element in the image projected onto the screen in this frame. In accordance with the video information contained in the corresponding frame of the image projected onto the screen, using each PMS element, from each of the three PMS elements sent to each PMS element for each luminous flux corresponding to the primary colors, the amount of light energy necessary to provide the required visually perceptible during the frame of the brightness level and color tone corresponding to each element of the ICP element of the image projected in this frame onto the screen, and the selection of the required the amount of light energy from each luminous flux of the primary color, sequentially during each frame sent to each ICP element, is carried out by forming for each ICP element the corresponding N-bit signal in each frame and for the light flux directed to it in accordance with each the code of which carry out bilateral latitudinal modulation (in other words, modulation in the time interval corresponding to the action of the light flux corresponding to a given N-bit color signal, the position of both the leading and trailing edges) of the pulse control signal, which is applied to the on-off micromirror drive corresponding to this N-bit signal of the PMS element, as a result of which the micromirror of the corresponding PMS element is transferred from the closed to the open position, at which it is incident on this micromirror the luminous flux corresponding to a given N-bit color signal is reflected in the direction of the optical projection system (see US patent A - No. 5287096, 1994).

В прототипе (при соответствующем выборе временной зависимости интенсивности световых пучков) число Г_Ш уровней в градации отображения на экране яркости светового потока каждого основного цвета определяется зависимостью:In the prototype (with the appropriate choice of the time dependence of the intensity of the light beams), the number Г _Ш levels in the gradation of the display on the screen of the brightness of the light flux of each primary color is determined by the dependence:

Г_Ш=Т_о·(6·Δt)^-1·[T_o·(3·Δt)^-1-1],G _W = T _o · (6 · Δt) ^-1 · [T _o · (3 · Δt) ^-1 -1],

где Т_о=0,016-0,02 сек - время каждого кадра, Δt - шаг квантования длительности импульсного сигнала управления, подаваемого на двухпозиционный привод микрозеркала каждого элемента ПМС. Однако неизбежный разброс инерционности двухпозиционных приводов элементов ПМС накладывает достаточно жесткие ограничения снизу на величину Δt. Действительно, время, необходимое для перевода микрозеркала каждого элемента ПМС из закрытого положения, при котором падающий на него световой поток отражается, например, в направлении светопоглощающей поверхности, в открытое положение, при котором падающий на микрозеркало световой поток отражается в направлении оптической проекционной системы, составляет 10^-5 сек. Следовательно, для обеспечения высокого качества проецируемого на экран изображения при 10% разбросе инерционности двухпозиционных приводов шаг квантования длительности импульсного сигнала управления должен быть, по крайней мере на порядок, больше величины разброса инерционности двухпозиционных приводов, которая в рассматриваемом случае составляет 10^-6 сек. Для Δt=2·10^-5 сек Г_Ш=55112, а число необходимых в этом случае для осуществления способа импульсных сигналов управления равно 333. Таким образом, известный способ проецирования цветного изображения на экран позволяет получить число уровней в градации яркости каждого основного цвета, превышающее на два порядка число используемых для формирования уровней яркости импульсных сигналов управления.where T _o = 0,016-0,02 sec is the time of each frame, Δt is the quantization step of the duration of the pulse control signal supplied to the on-off micromirror drive of each PMS element. However, the inevitable spread of inertia of on-off drives of PMS elements imposes rather strict lower limits on the value of Δt. Indeed, the time required to transfer the micromirror of each PMS element from the closed position, in which the light flux incident on it is reflected, for example, in the direction of the light-absorbing surface, to the open position, in which the light flux incident on the micromirror is reflected in the direction of the optical projection system, is 10 ^-5 sec Therefore, to ensure high quality of the image projected onto the screen with a 10% spread of inertia of on-off drives, the quantization step of the duration of the pulse control signal should be at least an order of magnitude greater than the value of the inertia spread of on-off drives, which in this case is 10 ^-6 sec. For Δt = 2 · 10 ^-5 s G _W = 55112, and the number required in this case for implementing the method of pulse control signals is 333. Thus, the known method of projecting a color image onto the screen allows you to get the number of levels in the gradation of brightness of each primary color, two orders of magnitude greater than the number used to form the brightness levels of the pulse control signals.

Недостаток прототипа заключается в том, что необходимость использования более 300 источников импульсного сигнала управления, подаваемых на элементы ПМС, приводит к усложнению технических средств, необходимых при осуществлении известного способа. Кроме того, формирование световых пучков трех основных цветов, световой поток которых изменяется монотонно по одной и той же временной зависимости, приводит к существенному снижению эффективности использования источников световой энергии вследствие экранирования значительной части излучаемого им света с помощью вращающегося поглотителя света.The disadvantage of the prototype is that the need to use more than 300 sources of a pulse control signal supplied to the elements of the ICP, leads to a complication of the technical means necessary when implementing the known method. In addition, the formation of light beams of three primary colors, the luminous flux of which varies monotonically according to the same time dependence, leads to a significant decrease in the efficiency of use of light energy sources due to the screening of a significant part of the light emitted by it using a rotating light absorber.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению упрощения технической реализации способа проецирования цветного изображения на экран путем уменьшения числа импульсных сигналов управления при одновременном повышении эффективности использования излучения источников световой энергии путем использования импульсных источников света.The present invention is aimed at solving the technical problem of simplifying the technical implementation of the method of projecting a color image onto the screen by reducing the number of pulsed control signals while increasing the efficiency of use of radiation from light energy sources by using pulsed light sources.

Поставленная задача решена тем, что в способе проецирования цветного изображения на экран, при котором за время каждого кадра проецируемого на экран изображения равномерно освещают матрицу элементов ПМС тремя световыми пучками, спектральный состав которых соответствует трем основным цветам и которые формируют последовательно один за другим и со световым потоком, изменяющимся по одной и той же временной зависимости, с помощью ПМС осуществляют пространственную модуляцию распределения световой энергии по сечению каждого из упомянутых выше световых пучков, которые затем с помощью оптической проекционной системы направляют на экран, при этом каждому элементу ПМС соответствует один элемент в проецируемом на экран изображении, пространственную модуляцию распределения световой энергии по сечению каждого из формируемых за время одного кадра световых пучков осуществляют в соответствии с видеоинформацией, содержащейся в соответствующем кадре проецируемого на экран изображения, путем выделения с помощью элементов ПМС из каждого из трех световых потоков, направляемых на каждый элемент ПМС за время соответствующего кадра, количество световой энергии, которое необходимо для обеспечения требуемых визуально воспринимаемых за время соответствующего кадра уровня яркости и цветового тона соответствующего каждому элементу ПМС элемента проецируемого в соответствующем кадре на экран изображения, а выделение требуемого количества световой энергии из каждого светового потока основного цвета, последовательно за время каждого кадра направляемого на каждый элемент ПМС, осуществляют путем формирования для каждого элемента ПМС соответствующего ему в каждом кадре и для направляемого на него светового потока каждого цвета N-битового сигнала, в соответствии с кодом которого формируют импульсный сигнал управления, который подают на соответствующий в этом кадре этому N-битовому сигналу элемент ПМС, согласно изобретению световой поток светового пучка каждого основного цвета в каждом кадре проецируемого на экран изображения формируют в виде последовательности из 2^m+l-1 импульсов света, где m и l<2^m - соответственно число старших и младших бит в каждом N=(m+l) битовом сигнале, значения которых соответствуют требуемому числу - Г уровней в градации отображения на экране яркости каждого основного цвета, определяемому из соотношения Г=2^l·(2^m-1), при этом 2^m-1 импульсов света формируют с одинаковой световой энергией - Q_O, а l импульсов света - со световой энергией Q_i=Q_O·2^-i, где i=1, 2, ..., l, причем в соответствии с m-разрядным кодом старших бит каждого N-битового сигнала выделяют из импульсного светового потока основного цвета, соответствующего данному N-битовому сигналу, количество K₁≤2^m-1 импульсов света со световой энергией Q_O путем формирования первой группы из K₁ импульсных сигналов управления, а в соответствии с количеством и комбинацией активных значений l младших бит этого же N-битового сигнала из того же импульсного светового потока дополнительно выделяют импульсы света в количестве - К₂, равном количеству активных значений младших бит данного N-битового сигнала, и со световой энергией Q_i, зависящей от порядкового номера i младших бит, имеющих активное значение, путем формирования второй группы из K₂≤l импульсных сигналов управления, причем импульсы первой и второй групп импульсного сигнала управления подают на соответствующий в данном кадре данному N-битовому сигналу элемент ПМС синхронно соответственно с воздействующими на него импульсами света со световой энергией Q_O и световой энергией Q_j, где j - порядковые номера i младших бит, имеющих активное значение.The problem is solved in that in the method of projecting a color image onto the screen, in which, during each frame of the image projected onto the screen, the PMS elements matrix is uniformly illuminated with three light beams, the spectral composition of which corresponds to three primary colors and which are formed sequentially one after another and with light by a flow that varies along the same time dependence, using PMS, spatial modulation of the distribution of light energy over the cross section of each of the aforementioned above the light beams, which are then sent to the screen using an optical projection system, with each element of the ICP corresponds to one element in the image projected onto the screen, spatial modulation of the distribution of light energy over the cross section of each of the light beams generated during one frame is carried out in accordance with the video information contained in the corresponding frame of the image projected onto the screen by highlighting with the help of ICP elements from each of the three light fluxes directed to each PMS element for the time of the corresponding frame, the amount of light energy that is necessary to provide the required brightness level and color tone visually perceived during the corresponding frame of the corresponding element of each PMS element projected in the corresponding frame onto the image screen, and the allocation of the required amount of light energy from each light the primary color stream, sequentially during each frame sent to each ICP element, is carried out by forming for each about the PMS element corresponding to it in each frame and for the luminous flux of each color of the N-bit signal directed to it, in accordance with the code of which an impulse control signal is generated, which supplies the PMS element corresponding to this N-bit signal in accordance with the invention, light the light beam of each primary color in each frame of the image projected onto the screen is formed as a sequence of 2 ^m + l-1 light pulses, where m and l <2 ^m are the number of high and low bits in each N = (m + l), respectively a bit signal whose values correspond to the required number - G levels in the gradation of the display of the brightness of each primary color, determined from the relation Г = 2 ^l · (2 ^m -1), while 2 ^m -1 light pulses are formed with the same light energy - Q _O , and l pulses of light with light energy Q _i = Q _O · 2 ^-i , where i = 1, 2, ..., l, and in accordance with the m-bit code, the most significant bits of each N-bit signal are allocated pulsed flow of primary color light corresponding to a given N-bit signal, the number K ₁ ≤2 ^m -1 pulses of light light energy Q _O by forming a first group of K ₁ pulsed control signals, and in accordance with the active values of quantity and combination l least significant bits of the N-bit signal from the same pulsed light stream is further separated light pulses in an amount of - K ₂ equal to the number of active values of the least significant bits of a given N-bit signal, and with a light energy Q _i depending on the sequence number i of the least significant bits having an active value, by forming a second group of K ₂ ≤l pulse control signals, moreover, the pulses of the first and second groups of the control pulse signal are fed to the PMS element corresponding to the given N-bit signal in the frame, respectively, with the light pulses acting on it with light energy Q _O and light energy Q _j , where j are the sequence numbers i of the least significant bits, having an active meaning.

Кроме того, поставленная задача решена тем, чтоIn addition, the task is solved by the fact that

- импульсный световой поток каждого основного цвета формируют с помощью светодиодов, спектральный состав излучения которых соответствует данному основному цвету;- the pulsed light flux of each primary color is formed using LEDs, the spectral composition of the radiation of which corresponds to this primary color;

- импульсы света с одинаковой световой энергией Q_O формируют с постоянной амплитудой - А_O длительностью - Δt_o и частотой следования, а импульсы света со световой энергией Q_i формируют с той же амплитудой - А_O и частотой следования, но с длительностью Δt_i=Δt_o·2^-i, зависящей от порядкового номера i младших бит;- light pulses with the same light energy Q _O form with a constant amplitude - A _O duration - Δt _o and repetition rate, and light pulses with light energy Q _i form with the same amplitude - A _O and repetition rate, but with a duration Δt _i = Δt _o · 2 ^-i , depending on the sequence number i of the least significant bits;

- импульсы света с одинаковой световой энергией Q_O формируют с постоянными амплитудой - A_O, длительностью - Δt_o и частотой следования, а импульсы света со световой энергией Q_i формируют с той же длительностью - Δt_o и частотой следования, но с амплитудой A_i=A_O·2^-i, зависящей от порядкового номера i младших бит;- light pulses with the same light energy Q _O form with constant amplitude - A _O , duration Δt _o and repetition rate, and light pulses with light energy Q _i form with the same duration - Δt _o and repetition rate, but with amplitude A _i = A _O · 2 ^-i , depending on the sequence number i of the least significant bits;

- пространственную модуляцию распределения световой энергии по сечению каждого светового пучка осуществляют с помощью ПМС, каждый элемент которого выполнен в виде снабженного приводом микрозеркала.- spatial modulation of the distribution of light energy over the cross section of each light beam is carried out using PMS, each element of which is made in the form of a micromirror equipped with a drive.

Преимущество предложенного способа проецирования цветного изображения на экран перед известным, взятым в качестве прототипа, заключается в том, что использование вместо световых пучков трех основных цветов, имеющих монотонно изменяющийся во времени световой поток, световых пучков тех же цветов, но имеющих импульсный световой поток, характеризующийся наличием двух групп световых импульсов (2^m-1 импульсов света со световой энергией Q_O и l импульсов со световой энергией Q_i=Q_O·2^-i, где i=1, 2, ..., l) позволяет получить большее, чем в прототипе, число уровней в градации отображения на экране яркости каждого основного цвета, используя существенно меньшее (почти на порядок) число подаваемых на элементы ПМС импульсных сигналов управления. Так для 16-битового сигнала при m=5, а l=11 число уровней Г в градации отображения на экране яркости каждого основного цвета равно Г=2¹¹·(2⁵-1)=63488, а число импульсных сигналов управления равно 2^m+l-1=2⁵+11-1=42. В описанном выше и относящемся к прототипу примере для Г_Ш=55112 число импульсных сигналов управления равно 333. Следствием этого является упрощение технической реализации способа проецирования цветного изображения на экран не только за счет уменьшения числа импульсных сигналов управления, формируемых синхронно со световыми импульсами, но и за счет снижения частоты их следования (в предпочтительном варианте осуществления способа, когда световой поток каждого светового пучка представляет собой последовательность импульсов света с одинаковой частотой следования).An advantage of the proposed method of projecting a color image onto a screen over the well-known one taken as a prototype is that instead of using light beams of the three primary colors, having a monotonically time-varying light flux, light beams of the same colors, but having a pulsed light flux, characterized the presence of two groups of light pulses (2 ^m -1 light pulses with light energy Q _O and l pulses with light energy Q _i = Q _O · 2 ^-i , where i = 1, 2, ..., l) allows you to get more than in the prototype, number the number of levels in the gradation of display on the screen the brightness of each primary color, using a significantly smaller (almost an order of magnitude) number of pulse control signals supplied to the ICP elements. So for a 16-bit signal with m = 5, and l = 11, the number of G levels in the gradation of the display of the brightness of each primary color is G = 2 ¹¹ · (2 ⁵ -1) = 63488, and the number of control pulses is 2 ^m + l-1 = 2 ⁵ + 11-1 = 42. In the example described above and related to the prototype, for Г _Ш = 55112, the number of control pulse signals is 333. The consequence of this is to simplify the technical implementation of the method of projecting a color image onto the screen not only by reducing the number of control pulse signals generated synchronously with light pulses, but also by reducing the frequency of their repetition (in a preferred embodiment of the method, when the luminous flux of each light beam is a sequence of light pulses from one oic repetition rate).

Другое преимущество предложенного способа перед прототипом заключается в возможности использования для формирования импульсных световых потоков импульсных источников света, предпочтительно светодиодов, обеспечивающих полное использование всей генерируемой ими световой энергии и не требующих использования светопоглощающих элементов для формирования нужных амплитудно-временных параметров световых импульсов.Another advantage of the proposed method over the prototype is the possibility of using pulsed light sources, preferably LEDs, to ensure the full use of all the light energy they generate and not requiring the use of light-absorbing elements to form the necessary amplitude-time parameters of the light pulses for generating pulsed light streams.

В дальнейшем настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной выше совокупностью существенных признаков требуемого технического результата.Further, the present invention is illustrated by a specific example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the above set of essential features of the required technical result.

На фиг.1 схематично изображено устройство для осуществления предложенного способа; на фиг.2 - временная последовательность кадров проецируемого на экран изображения; на фиг.3 - серии импульсов света за время одного кадра; на фиг.4 - импульсный световой поток зеленого цвета; на фиг.5 - временная зависимость первой и второй групп импульсных сигналов управления.Figure 1 schematically shows a device for implementing the proposed method; figure 2 - time sequence of frames projected onto the screen of the image; figure 3 - series of pulses of light during one frame; figure 4 - pulsed light flux of green; figure 5 - time dependence of the first and second groups of pulse control signals.

Устройство для осуществления предложенного способа содержит генератор 1 импульсов, блок 2 светодиодов красного цвета, блок 3 светодиодов зеленого цвета, блок 4 светодиодов синего цвета, оптико-волоконный кабель 5, стержневую линзу 6, линзу 7, установленные вдоль оптической оси 8, ПМС 9, светопоглощающую поверхность 10, оптическую ось 11 оптической проекционной системы, например объектива 12, экран 13 и блок 14 управления ПМС 9. Первый выход генератора 1 импульсов соединен с входом блока 2 светодиодов красного цвета, второй выход генератора 1 импульсов соединен с входом блока 3 светодиодов зеленого цвета, а третий выход генератора 1 импульсов соединен с входом блока 4 светодиодов зеленого цвета. Оптико-волоконный кабель 5 выполнен с первым концом, расщепленным на три ветви 5′, 5′′ и 5′′′, при этом первая ветвь 5′ оптически сопряжена с выходом блока 2 светодиодов красного цвета, вторая ветвь 5′′ - с выходом блока 3 светодиодов зеленого цвета, а третья ветвь 5′′′ - с выходом блока 4 светодиодов синего цвета. Второй конец оптико-волоконного кабеля 5 оптически сопряжен со стержневой линзой 6, вдоль оптической оси 8 которой установлены линза 7 и ПМС 9, который выполнен в виде матрицы элементов в виде снабженных соответствующим приводом микрозеркал и подробно описанных в прототипе. Первый вход 15 блока 14 управления соединен с выходом устройства (не показано) формирования N-битовых сигналов, второй вход 16 блока 14 управления соединен с четвертым выходом генератора 1 импульсов, вход которого служит для подачи кадрового сигнала. Многоканальный выход 17 блока 14 управления соединен с многоканальным входом ПМС 9. При отсутствии управляющих сигналов на элементах ПМС 9 падающий на микрозеркала его элементов свет отражается в направлении светопоглощающей поверхности 10. Блок 14 управления ПМС 9 может быть выполнен на базе микроконтроллера, работа которого будет подробно описана ниже в соответствующем разделе описания. На фиг.3-5 используются следующие обозначения: 18 - импульсы света со световой энергией Q_O; 19 - импульсы света со световой энергией Q_i; 20 - импульсные сигналы управления первой группы; 21 - импульсные сигналы управления второй группы; t - время. Остальные буквенные обозначения расшифрованы в описании.A device for implementing the proposed method comprises a pulse generator 1, a block of 2 red LEDs, a block of 3 green LEDs, a block of 4 blue LEDs, an optical fiber cable 5, a rod lens 6, a lens 7 mounted along the optical axis 8, PMS 9, the light-absorbing surface 10, the optical axis 11 of the optical projection system, for example, the lens 12, the screen 13 and the ICP control unit 14. The first output of the pulse generator 1 is connected to the input of the red LED block 2, the second output of the pulse generator 1 connected to the input of block 3 of the green LEDs, and the third output of the pulse generator 1 is connected to the input of block 4 of green LEDs. Fiber optic cable 5 is made with the first end split into three branches 5 ′, 5 ″ and 5 ″ ″, while the first branch 5 ′ is optically coupled to the output of the red LED block 2, the second branch 5 ″ to the output block 3 LEDs are green, and the third branch 5 ″ ″ - with the output of block 4 LEDs in blue. The second end of the fiber-optic cable 5 is optically coupled to a rod lens 6, along the optical axis 8 of which lens 7 and PMS 9 are installed, which is made in the form of a matrix of elements in the form of micromirrors equipped with an appropriate drive and described in detail in the prototype. The first input 15 of the control unit 14 is connected to the output of the device (not shown) for generating N-bit signals, the second input 16 of the control unit 14 is connected to the fourth output of the pulse generator 1, the input of which serves to supply a frame signal. The multichannel output 17 of the control unit 14 is connected to the multichannel input of the ICP 9. In the absence of control signals on the ICP elements 9, the light incident on the micromirrors of its elements is reflected in the direction of the light-absorbing surface 10. The ICP control unit 14 can be based on a microcontroller, the operation of which will be described in detail described below in the corresponding section of the description. Figure 3-5 uses the following notation: 18 - pulses of light with light energy Q _O ; 19 - light pulses with light energy Q _i ; 20 - pulse control signals of the first group; 21 - pulse control signals of the second group; t is time. The remaining letters are deciphered in the description.

В качестве ПМС 9 могут быть использованы также и пространственные модуляторы света со светоклапанными элементами, например жидкокристаллическими элементами, работающими на просвет (см. заявку РСТ/WO - A1 - № 62012, 2001).As PMS 9, spatial light modulators with light-valve elements, for example, liquid-crystal elements operating in light (see PCT / WO - A1 - No. 62012, 2001) can also be used.

Способ проецирования цветного изображения на экран осуществляется следующим образом. Аналоговые сигналы яркости красного (R), зеленого (G) и синего (В) цветов, соответствующие одному и тому же элементу в проецируемом на экран 13 в соответствующем кадре изображении, преобразуют в соответствующий каждому из них N-битовый сигнал, который включает m-старших и l=(N-m)<2^m младших бит, при этом значения m и l устанавливают в соответствии с требуемым числом - Г уровней в градации яркости каждого цвета, которое определяют из соотношения: Г=(2^m-1)·2^l. Для этого амплитуду сигнала яркости, например красного цвета, подвергают 2^m-1-уровневому квантованию с заданным шагом - Δ с последующим m-разрядным кодированием каждого уровня квантования, с использованием известных средств импульсно-кодовой модуляции телевизионного сигнала (см. например, Г.М.Мамчев, Основы цифрового телевидения, Сиб. ГУТИ, Новосибирск, 2003, 28-34). Одновременно из амплитуды упомянутого выше сигнала яркости выделяют компоненту, величина которой меньше шага - Δ2^m-1-уровневого квантования. Затем выделенную компоненту амплитуды сигнала яркости подвергают 2^l-1-уровневому квантованию с шагом в 2^l раз меньшем шага - Δ2^m-1-уровневого квантования с последующим кодированием каждого из 2^l-1 уровней комбинацией активных значений l младших бит N-битового сигнала, при этом активному значению каждого i-ого бита, где i - порядковый номер младших бит, т.е. i=1, 2, ..., l, соответствует уровень квантования, имеющий значение - Δ·2^-i. Так, например, для l=3 уровню квантования - Δ·2^-1 соответствует кодовая комбинация 100, а уровню квантования Δ·2^-2 соответствует кодовая комбинация 010. Тогда кодовая комбинация для уровня квантования (3/4)Δ будет иметь вид 110. Аналогично осуществляют не только формирование N-битовых сигналов, соответствующих аналоговым сигналам яркости зеленого и синего цветов для того же элемента в проецируемом на экран изображении, но и для всех остальных элементов этого изображения. Соответствующие каждому кадру проецируемого на экран изображения цифровые сигналы данных в виде соответствующих каждому элементу этого изображения трех N-битовых сигналов, каждый из которых сформирован, как описано выше, из аналогового сигнала яркости соответствующего основного цвета, подают на вход 15 блока 14 управления ПМС 9. В блоке 14 управления ПМС 9 осуществляется раздельное декодирование (аналогично тому, как описано в патенте ЕР - А2 - № 1132663, 2001) старших и младших бит поступающих на его вход 15 N-битовых сигналов. В результате декодирования кодовой комбинации, соответствующей старшим битам каждого из упомянутых выше N-битовых сигналов, определяют количество - К₁≤2^m-1 импульсных сигналов управления первой группы, предназначенных для выделения соответствующего числа импульсов света со световой энергией Q_O, а в соответствии с количеством и комбинацией активных значений l младших бит этого же N-битового сигнала определяют не только количество K₂≤l импульсных сигналов управления, относящихся ко второй группе импульсных сигналов управления и предназначенных для выделения импульсов света со световой энергией Q_i, но и соответствующий каждому этому импульсному сигналу управления номер - j, где j - порядковый номер i каждого младшего бита, имеющего активное значение в данном N-битовом сигнале.The method of projecting a color image onto the screen is as follows. The analog luminance signals of red (R), green (G), and blue (B) colors corresponding to the same element in the image projected onto the screen 13 in the corresponding frame are converted into an N-bit signal corresponding to each of them, which includes m- high and l = (Nm) <2 ^m low bits, while the values of m and l are set in accordance with the required number - G levels in the gradation of brightness of each color, which is determined from the relation: G = (2 ^m -1) · 2 ^l . For this, the amplitude of the brightness signal, for example, red, is subjected to 2 ^m -1-level quantization with a given step Δ, followed by m-bit coding of each quantization level, using known means of pulse-code modulation of a television signal (see, for example, G. M. Mamchev, Fundamentals of Digital Television, Sib. GUTI, Novosibirsk, 2003, 28-34). At the same time, a component whose magnitude is less than a step of Δ2 ^m -1-level quantization is isolated from the amplitude of the brightness signal mentioned above. Then, the extracted component of the amplitude of the luminance signal is subjected to 2 ^l -1-level quantization with a step 2 ^l times smaller than the step - Δ2 ^m -1-level quantization, followed by coding of each of 2 ^l -1 levels with a combination of active values l of the least significant bits of an N-bit signal , while the active value of each i-th bit, where i is the sequence number of the least significant bits, i.e. i = 1, 2, ..., l, corresponds to a quantization level having a value of Δ · 2 ^-i . So, for example, for l = 3, the quantization level - Δ · 2 ^-1 corresponds to the code combination 100, and the quantization level Δ · 2 ^-2 corresponds to the code combination 010. Then the code combination for the quantization level (3/4) Δ will be 110 Similarly, not only the formation of N-bit signals corresponding to analogue luminance signals of green and blue colors for the same element in the image projected onto the screen is performed, but also for all other elements of this image. The digital data signals corresponding to each frame of the image projected onto the screen in the form of three N-bit signals corresponding to each element of this image, each of which is formed, as described above, from the analog brightness signal of the corresponding primary color, are fed to input 15 of the ICP control unit 14. In block 14 of the ICP control 9, separate decoding (similar to that described in patent EP - A2 - No. 1132663, 2001) of the high and low bits of 15 N-bit signals arriving at its input is carried out. As a result of decoding the code pattern corresponding to the high-order bits of each of the N-bit signals mentioned above, the number - K ₁ ≤2 ^m -1 of the control pulse signals of the first group, designed to extract the corresponding number of light pulses with light energy Q _O , is determined, and in accordance the number and combination of active values l LSBs of the same N-bit signal is determined not only the amount of K ₂ ≤l pulsed control signals belonging to the second group of control signals and pulse Predna The values for the release light pulses from the light energy Q _i, but this and corresponding to each pulse signal control room - j, where j - ordinal number i each least significant bit having an active value in the N-bit signal.

Таким образом, в соответствии с видеоинформацией, содержащейся в каждом кадре проецируемого на экран изображения, для каждого элемента ПМС 9 формируют соответствующие каждому основному цвету две группы импульсных сигналов управления. За время Т_O=0,016-0,02 сек каждого кадра F₁, F₂, ..., F_n-1, F_n, F_n+1 ... (фиг.2) проецируемого на экран изображения формируют (в предпочтительном варианте осуществления изобретения, см. фиг.1, с помощью подключенных к соответствующим выходам генератора 1 импульсов, блока 2 светодиодов красного цвета, блока 3 светодиодов зеленого цвета, блока 4 светодиодов синего цвета, оптико-волоконного кабеля 5 с одним концом, расщепленным на три ветви (5′, 5′′ и 5′′′), а другим - оптически сопряженным со стержневой линзой 6, а также линзы 7) последовательно друг за другом три однородных по сечению световых пучка, спектральный состав каждого из которых соответствует одному из трех основных цветов (RGB) видимого спектра электромагнитного излучения. Световые пучки трех основных цветов (RGB) формируют с импульсным световым потоком одинаковой длительности (τ^R=τ^G=τ^B=τ_o≃T_o/3) и одинаковой временной зависимостью, а именно: в виде последовательности (фиг.3, 4) из 2^m+l-1 импульсов света, где m и l - соответственно число старших и младших бит N-битовых сигналов, сформированных как описано выше, из аналоговых сигналов яркости (RGB) цветов. При этом 2^m-1 импульсов 18 света формируют с одинаковой световой энергией - Q_O и, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, - с одинаковой частотой следования, а l импульсов 19 света формируют со световой энергией Q_i=Q_O·2^-i, где i=1, 2, ..., l - порядковый номер младших бит в N-битовом сигнале и, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, - с той же частотой следования. Импульсы 18 света с одинаковой световой энергией - Q_O и цвета, предпочтительно, формируют с постоянной амплитудой - A_O и длительностью - Δt_o путем пропускания через все светодиоды, излучающие свет одного цвета последовательности импульсов тока постоянной амплитуды и с длительностью, равной Δt_o. Импульсы 19 света того же цвета, но со световой энергией - Q_i, предпочтительно формируют с той же постоянной амплитудой - A_O, но с длительностью Δt_i, зависящей от порядкового номера i младших бит N-битового сигнала - Δt_i=Δt_o·2^-i, путем пропускания через те же светодиоды импульсов тока длительностью Δt_i, которые формируют из той же последовательности импульсов тока с длительностью Δt_o путем ограничения времени протекания этих l импульсов тока через светодиоды, излучающие свет одного цвета. Импульсы 19 света со световой энергией Q_i могут быть сформированы также и с длительностью, равной Δt_o, но с амплитудой A_i=A_O·2^-i, зависящей от порядкового номера - i младших бит, либо путем соответствующей модуляции амплитуды импульсов тока, которые пропускают через все светодиоды, излучающие свет одного цвета, либо соответствующей амплитудной модуляции световых импульсов со световой энергией Q_O с помощью вращающегося оптико-механического дискового модулятора с коэффициентом пропускания, изменяющимся, например, по зависимости, соответствующей показательной функции.Thus, in accordance with the video information contained in each frame of the image projected onto the screen, for each element of the ICP 9, two groups of pulse control signals are formed corresponding to each primary color. During the time T _O = 0.016-0.02 seconds of each frame F ₁ , F ₂ , ..., F _n-1 , F _n , F _{n + 1} ... (Fig. 2), the images projected onto the screen are formed (in a preferred embodiment of the invention, see figure 1, using connected to the respective outputs of the generator 1 pulses, block 2 red LEDs, block 3 green LEDs, block 4 blue LEDs, fiber optic cable 5 with one end split into three branches (5 ′, 5 ″ and 5 ″), and the other optically conjugated with a rod lens 6, as well as lens 7) sequentially one after the other and homogeneous light-beam cross-section, the spectral composition of each of which corresponds to one of the three primary colors (RGB) of the visible spectrum of electromagnetic radiation. Light beams of three primary colors (RGB) are formed with a pulsed light stream of the same duration (τ ^R = τ ^G = τ ^B = τ _o ≃T _o / 3) and the same time dependence, namely: in the form of a sequence (Figs. 3, 4 ) from 2 ^m + l-1 pulses of light, where m and l are, respectively, the number of high and low bits of N-bit signals generated as described above from analogue luminance (RGB) colors. Moreover, 2 ^m -1 light pulses 18 are formed with the same light energy - Q _O and, in the preferred embodiment of the invention, with the same repetition rate, and l light pulses 19 are formed with light energy Q _i = Q _O · 2 ^-i , where i = 1, 2, ..., l is the sequence number of the least significant bits in the N-bit signal and, in a preferred embodiment of the invention, with the same repetition rate. Pulses 18 of light with the same light energy - Q _O and colors, preferably, are formed with a constant amplitude - A _O and duration - Δt _o by passing through all the LEDs emitting light of the same color a sequence of current pulses of constant amplitude and with a duration equal to Δt _o . Pulses 19 of light of the same color, but with light energy - Q _i , are preferably formed with the same constant amplitude - A _O , but with a duration Δt _i , depending on the serial number i of the least significant bits of the N-bit signal - Δt _i = Δt _o 2 ^-i , by passing through the same LEDs current pulses of duration Δt _i , which are formed from the same sequence of current pulses of duration Δt _o by limiting the flow time of these l current pulses through LEDs emitting light of the same color. Pulses 19 of light with light energy Q _i can also be formed with a duration equal to Δt _o , but with an amplitude A _i = A _O · 2 ^-i , depending on the serial number - i lower bits, or by modulating the amplitude of the current pulses, which passed through all the LEDs emitting light of one color, or the corresponding modulation amplitude of the light pulses with the light energy Q _O with a rotating disk opto-mechanical modulator with a transmission coefficient which varies, e.g., depending on corresponds guide the exponential function.

За время каждого кадра световые пучки трех основных цветов (RGB), сформированные, например, с помощью описанной выше оптической системы, последовательно направляют вдоль одной и той же оси 8 на ПМС 9 и в той же последовательности равномерно освещают матрицу его элементов, каждому из которых соответствует один элемент в проецируемом на экран 13 изображении.During each frame, light beams of three primary colors (RGB), formed, for example, using the optical system described above, are sequentially directed along the same axis 8 to the ICP 9 and uniformly illuminate the matrix of its elements, each of which corresponds to one element in the image projected onto the screen 13.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения каждый элемент ПМС 9 выполнен в виде снабженного приводом микрозеркала. С помощью ПМС 9 осуществляют пространственную модуляцию распределения световой энергии по сечению каждого из световых пучков R, G и В цветов, которые затем с помощью оптической проекционной системы (объектива 12) направляют вдоль оси 11 на экран 13. Пространственную модуляцию распределения световой энергии по сечению каждого из сформированных за время одного кадра световых пучков осуществляют в соответствии с видеоинформацией, содержащейся в соответствующем кадре проецируемого на экран 13 изображения, путем выделения с помощью элементов ПМС 9 из каждого из трех световых потоков, направляемых за время одного кадра на все элементы ПМС 9, количества световой энергии, которое необходимо для обеспечения требуемых визуально воспринимаемых за время соответствующего кадра уровня яркости и цветового тона соответствующего каждому элементу ПМС 9 элемента проецируемого в соответствующем кадре на экран 13 изображения. Иными словами, за время одного кадра с помощью соответствующего элемента ПМС 9 выделяют сначала из импульсного светового потока первого (например красного) основного цвета определенное (как описано выше в соответствии с m-разрядным кодом старших бит N-битового сигнала, соответствующего в данном кадре проецируемого на экран изображения этому элементу ПМС 9 и световому потоку первого основного цвета) количество К₁ импульсов света со световой энергией Q_O путем подачи на этот элемент ПМС 9 синхронно с воздействующими на него импульсами света со световой энергией Q_O первой группы из К₁ импульсных сигналов управления. В соответствии с количеством и комбинацией активных значений l младших бит того же N-битового сигнала из импульсного светового потока первого основного цвета дополнительно выделяют импульсы света в количестве K₂, равном количеству активных значений младших бит данного N-битового сигнала, и со световой энергией Q_j, где j - порядковые номера - i младших бит, имеющих активное значение, путем подачи на этот же элемент ПМС 9 синхронно с воздействующими на него импульсами света со световой энергией Q_i, сформированными, как описано выше, второй группы из К₂ импульсных сигналов управления.In a preferred embodiment of the invention, each PMS element 9 is made in the form of a micromirror equipped with a drive. Using PMS 9, spatial modulation of the distribution of light energy over the cross section of each of the light beams R, G and B of colors is carried out, which is then sent along the axis 11 to the screen 13 using the optical projection system (lens 12). The spatial modulation of the distribution of light energy over the cross section of each of the light beams generated during one frame is carried out in accordance with the video information contained in the corresponding frame of the image projected onto the screen 13 by highlighting using PM elements With 9 of each of the three light fluxes directed during one frame to all the elements of the ICP 9, the amount of light energy that is necessary to provide the required brightness level and color tone corresponding to each ICP 9 element visually perceived during the corresponding frame is the element projected in the corresponding frame 13 images on the screen. In other words, during one frame, with the help of the corresponding element of the ICP 9, a certain (as described above in accordance with the m-bit code of the high-order bits of the N-bit signal corresponding in this frame of the projected on the image screen to this PMS element 9 and the luminous flux of the first primary color), the number K _{1 of} light pulses with light energy Q _O by applying to this PMS element 9 synchronously with the light pulses acting on it with about the light energy Q _{O of the} first group of K ₁ pulse control signals. In accordance with the number and combination of active values l of the least significant bits of the same N-bit signal, pulses of light in the amount of K ₂ equal to the number of active values of the least significant bits of this N-bit signal and with the light energy Q _j, where j - serial numbers - i LSBs having an active value by feeding to the same ICP member 9 synchronously to effects of light pulses with the light energy Q _i, formed as described above, the second group of K ₂ s pulse control signals.

Далее, аналогично тому, как описано выше, из соответствующего этому же кадру проецируемого на экран изображения импульсного светового потока второго (зеленого, фиг.4) основного цвета с помощью того же элемента ПМС 9 выделяют определенное, как описано выше в соответствии с m-разрядным кодом старших бит N-битового сигнала, соответствующего в данном кадре проецируемого на экран изображения тому же элементу ПМС 9, но световому потоку второго основного цвета, количество К₁=8 импульсов 18 света со световой энергией Q_O путем подачи на этот элемент ПМС 9 синхронно с воздействующими на него импульсами 18 света со световой энергией Q_O (фиг.4) первой группы из K₁=8 импульсных сигналов 20 управления (фиг.5). В соответствии с количеством и комбинацией активных значений l - младших бит (например, l=11, фиг.4, 01010001000) N-битового сигнала, соответствующего этому же элементу ПМС 9 и второму основному цвету, из импульсного светового потока второго основного цвета (фиг.4) дополнительно выделяют импульсы 19 света в количестве К₂=3 (равном количеству активных значений младших бит) и со световой энергией Q_j, где j=2, 4, 8 (порядковые номера - i младших бит, имеющих активное значение) путем подачи на этот же элемент ПМС 9 синхронно с воздействующими на него импульсами 19 света со световой энергией Q_i, сформированными, как описано выше, второй группы из К₂=3 импульсных сигналов 21 управления (фиг.5).Further, in the same way as described above, from the corresponding image frame projected onto the screen of the image of the pulsed luminous flux of the second (green, Fig. 4) primary color using the same element of the ICP 9, a certain one is extracted as described above in accordance with the m-bit code MSBs N-bit signal corresponding to a given frame of the projected image on the screen is the same element ICP 9, but the light flux of the second primary color, the number K = ₁ 18 8 pulses of light with the light energy Q _O by supplying this member PM 9 synchronously with the first group of K ₁ = 8 pulsed signal controller 20 (Figure 5) acting on the beam 18 has pulses with light energy Q _O (Figure 4). In accordance with the number and combination of active values of l - the least significant bits (for example, l = 11, FIG. 4, 01010001000) of an N-bit signal corresponding to the same ICP element 9 and the second primary color from the pulsed light flux of the second primary color (FIG. .4) additionally emit pulses 19 of light in the amount of K ₂ = 3 (equal to the number of active values of the least significant bits) and with light energy Q _j , where j = 2, 4, 8 (serial numbers are the i least significant bits having an active value) by supply to the same element of the ICP 9 synchronously with the impulses 19 s acting on it ETA with light energy Q _i, formed as described above, the second group of K ₂ = 3 control pulse signals 21 (Figure 5).

Затем аналогичные операции осуществляют в отношении соответствующего этому же кадру проецируемого на экран изображения импульсного светового потока третьего (синего) основного цвета в соответствии с m-разрядным кодом старших бит, а также количеством и комбинацией активных значений l младших бит соответствующего этому основному цвету и тому же элементу ПМС 9. В результате за время одного кадра с помощью соответствующего элемента ПМС 9 выделяют такое количество световой энергии каждого из основных цветов, которое обеспечивает визуальное восприятие за время кадра соответствующего этому элементу ПМС 9 элемента воспроизводимого в данном кадре изображения с требуемым уровнем яркости и цветовым тоном.Then, similar operations are carried out in relation to the third (blue) primary color pulsed light stream corresponding to the same frame of the image projected onto the screen in accordance with the m-bit code of the highest bits, as well as the number and combination of active values of the l lower bits corresponding to this primary color and the same PMS element 9. As a result, during one frame, with the help of the corresponding PMS element 9, an amount of light energy of each of the primary colors is isolated that provides visual the perception during the frame corresponding to this element of the ICP 9 element of the image reproduced in this frame with the desired brightness level and color tone.

Аналогично описанному выше осуществляют формирование требуемого уровня яркости и цветового тона других элементов в проецируемом на экран 13 изображении.Similarly to the above described, the required level of brightness and color tone of other elements is formed in the image projected onto the screen 13.

Иллюстрацией вышесказанного является описание работы устройства, реализующего предложенный способ проецирования цветного изображения на экран, простейший вариант выполнения которого представлен на фиг.1. С приходом на вход генератора 1 импульсов очередного кадрового импульса с помощью генератора 1 импульсов последовательно за время очередного кадра F_п формируют три одинаковые серии импульсов тока и попарно синхронно с ними три одинаковые серии импульсных сигналов управления. Каждая серия импульсов тока включает последовательность из 2^m-1+l импульсов тока постоянной амплитуды и частоты следования, при этом 2^m-1 импульсов тока имеют длительность - Δt_o, а l импульсов тока имеют длительность Δt_i=Δt_o·2^-i, зависящую от порядкового номера i=1, 2, ..., l импульса тока. Каждая серия импульсных сигналов управления включает последовательность из 2^m+l-1 импульсов напряжения с постоянной амплитудой и той же частотой следования, что и частота следования упомянутой выше последовательности импульсов тока, а также с постоянной длительностью - Δt_у, которая не меньше Δt_o, например, Δt_у=(1,0-1,2)Δt_o. Первую серию импульсов тока подают с первого выхода генератора 1 импульсов на вход блока 2 светодиодов красного цвета. При пропускании каждого импульса тока через эти светодиоды происходит излучение импульсов света красного цвета с длительностью, равной длительности протекающего через эти светодиоды импульса тока. Иными словами, импульсам тока длительностью - Δt_o соответствуют излучаемые светодиодами импульсы света длительностью - Δt_o, а импульсам тока с длительностью - Δt_i соответствуют излучаемые этими же светодиодами импульсы света с той же длительностью - Δt_i. Посредством оптически сопряженной с выходом блока 2 светодиодов красного цвета первой ветви 5' оптико-волоконного кабеля 5, стержневой линзы 6, а также линзы 7 излучаемый светодиодами красного цвета импульсный световой поток в виде последовательности из 2^m-1 импульсов 18 света длительностью Δt_o и световой энергией Q_O и l импульсов 19 света с длительностью Δt_i=Δt_o·2^-i и световой энергией Q_i=Q_O·2^-i, т.е. зависящими от его порядкового номера i=1, 2, ..., l, формируют в направленный вдоль оси 8 и равномерно освещающий матрицу элементов ПМС 9 однородный по сечению световой пучок, спектральный состав которого соответствует красному цвету (фиг.2, 3 временной интервал τ^R).An illustration of the above is a description of the operation of a device that implements the proposed method for projecting a color image onto a screen, the simplest embodiment of which is shown in FIG. With the arrival of the next frame pulse to the generator 1 pulse, using the 1 pulse generator, three identical series of current pulses are formed sequentially during the next frame F _p and three identical series of pulse control signals are paired in synchrony with them. Each series of current pulses includes a sequence of 2 ^m -1 + l current pulses of constant amplitude and repetition rate, while 2 ^m -1 current pulses have a duration of Δt _o , and l current pulses have a duration of Δt _i = Δt _o · 2 ^-i depending on the serial number i = 1, 2, ..., l of the current pulse. Each series of pulse control signals includes a sequence of 2 ^m + l-1 voltage pulses with a constant amplitude and the same repetition rate as the repetition rate of the aforementioned sequence of current pulses, as well as with a constant duration Δt _y , which is not less than Δt _o , for example, Δt _y = (1.0-1.2) Δt _o . The first series of current pulses is fed from the first output of the pulse generator 1 to the input of the red LED block 2. When each current pulse passes through these LEDs, red pulses of light are emitted with a duration equal to the duration of the current pulse flowing through these LEDs. In other words, current pulses of duration Δt _o correspond to light pulses emitted by LEDs of duration Δt _o , and current pulses of duration Δt _i correspond to light pulses emitted by these LEDs of the same duration Δt _i . By means of the first branch 5 ′ of the optical fiber cable 5 optically coupled to the output of the red LED unit 2, the rod lens 6, and also the lens 7, the pulsed light flux emitted by the red LEDs is in the form of a sequence of 2 ^m -1 light pulses 18 of duration Δt _o and light energy Q _O and l pulses 19 of light with a duration Δt _i = Δt _o · 2 ^-i and light energy Q _i = Q _O · 2 ^-i , i.e. depending on its serial number i = 1, 2, ..., l, form a light beam uniform in cross section, directed along the axis 8 and uniformly illuminating the matrix of PMS elements 9, whose spectral composition corresponds to red color (Fig. 2, 3 time interval τ ^R ).

По окончании первой серии импульсов тока генерируют вторую серию импульсов, которую подают со второго выхода генератора 1 импульсов на вход блока 3 светодиодов зеленого цвета. В результате пропускания импульсов тока второй серии через светодиоды зеленого цвета происходит формирование импульсного светового потока зеленого цвета в виде последовательности из 2^m-1 импульсов 18 света длительностью Δt_o и световой энергией Q_O и l импульсов 19 света с длительностью Δt_i=Δt_o·2^-i и световой энергией Q_i=Q_O·2^-i. Посредством оптически сопряженной с выходом блока 3 светодиодов зеленого цвета второй ветви оптико-волоконного кабеля 5, стержневой линзы 6 и линзы 7 формируют в направленный вдоль той же оптической оси 8 и равномерно освещающий матрицу элементов ПМС 9 однородный по сечению световой поток, спектральный состав которого соответствует другому основному цвету - зеленому (фиг.2, 3, временной интервал - τ^G). По окончании второй серии импульсов тока генерируют третью серию импульсов тока, которую подают с третьего выхода генератора 1 импульсов на вход блока 4 светодиодов синего цвета. В результате пропускания импульсов тока третьей серии через светодиоды синего цвета происходит, аналогично тому, как описано выше, формирование импульсного светового потока зеленого цвета с той же временной зависимостью, что и описанные ранее импульсные световые потоки красного и зеленого цветов. Полученной импульсный световой поток с помощью тех же оптических элементов формируют в направленный вдоль оптической оси 8 и равномерно освещающий матрицу элементов ПМС 9 однородный световой поток третьего (синего) основного цвета (риг.2, 3 временной интервал τ^B). С приходом следующего кадрового импульса описанный выше процесс повторяется.At the end of the first series of current pulses, a second series of pulses is generated, which is supplied from the second output of the pulse generator 1 to the input of the green LED block 3. As a result of the transmission of current pulses of the second series through green LEDs, a green light pulse is formed in the form of a sequence of 2 ^m -1 light pulses 18 with a duration Δt _o and light energy Q _O and l light pulses 19 with a duration Δt _i = Δt _o 2 ^-i and light energy Q _i = Q _O · 2 ^-i . By means of the second branch of the optical fiber cable 5, the rod lens 6 and the lens 7, which is optically coupled with the output of the green LED block 3, the rod lens 6 and the lens 7 are formed into a uniform luminous flux uniform in cross section, directed along the same optical axis 8 and uniformly illuminating the PMS element matrix 9, whose spectral composition corresponds to another primary color is green (figure 2, 3, the time interval is τ ^G ). At the end of the second series of current pulses, a third series of current pulses is generated, which is supplied from the third output of the pulse generator 1 to the input of the blue LED block 4. As a result of the transmission of current pulses of the third series through blue LEDs, the formation of a green pulsed light flux with the same time dependence as the previously described red and green pulsed light fluxes occurs, similar to as described above. Using the same optical elements, the resulting pulsed luminous flux is formed into a uniform luminous flux of the third (blue) primary color directed along the optical axis 8 and uniformly illuminating the matrix of PMS 9 elements (Fig. 2, 3 time interval τ ^B ). With the arrival of the next frame pulse, the process described above is repeated.

Соответствующие каждому кадру проецируемого на экран изображения цифровые сигналы данных в виде соответствующих каждому элементу этого изображения трех N-битовых сигналов подают на первый вход 15 блока 14 управления ПМС 9. В блоке 14 управления осуществляется раздельное декодирование (аналогично тому, как описано в патенте ЕР - А2 - № 1132883, 2001) старших и младших бит поступающих на первый вход 15 N-битовых сигналов. В результате декодирования (как уже отмечалось выше) определяют для каждого элемента ПМС 9 и для соответствующего кадра проецируемого на экран 13 изображения количество импульсных сигналов 20 управления, относящихся к первой группе импульсных сигналов управления, а также количество импульсных сигналов 21 управления, относящихся ко второй группе импульсных сигналов управления, и их номер j, где j - порядковый номер с каждого младшего бита, имеющего активное значение в соответствующем N-битовом сигнале. Далее полученные результаты записывают во входящую в состав блока 14 управления память данных кадра, а именно для каждого элемента ПМС 9 заносится в память три пары чисел, соответствующих трем основным цветам. При этом каждая пара чисел определяет как количество направляемых в данную точку экрана 13 импульсов 18 света со световой энергией Q_O, так и количество направляемых в ту же точку экрана 13 импульсов 19 света со световой энергией Q_j.The digital data signals corresponding to each frame of the image projected onto the screen in the form of three N-bit signals corresponding to each element of this image are fed to the first input 15 of the ICP control unit 14. Separate decoding is carried out in the control unit 14 (similar to that described in EP - A2 - No. 1132883, 2001) of the high and low bits of 15 N-bit signals arriving at the first input. As a result of decoding (as noted above), for each element of the ICP 9 and for the corresponding frame of the image projected onto the screen 13, the number of control pulse signals 20 related to the first group of control pulse signals, as well as the number of control pulse signals 21 related to the second group pulse control signals, and their number j, where j is the serial number from each least significant bit that has an active value in the corresponding N-bit signal. Next, the results are recorded in the frame data memory, which is part of the control unit 14, namely, for each element of the ICP 9, three pairs of numbers corresponding to the three primary colors are stored. Moreover, each pair of numbers determines both the number of light pulses 18 with light energy Q _O directed to a given point on the screen 13, and the number of light pulses 19 with light energy Q _j directed to the same point on the screen 13.

С помощью блока 14 управления осуществляют подачу поступающих на его второй вход 16 импульсных сигналов управления первой и второй групп на соответствующие элементы ПМС 9. Так с приходом на второй вход 16 блока 14 управления первого импульсного сигнала 20 управления в данном кадре осуществляют подачу его через многоканальный выход 17 на те элементы ПМС 9, которые обеспечивают выделение в данном кадре, по крайней мере одного импульса света красного цвета со световой энергией Q_O, одновременно направляемого на матрицу элементов ПМС 9. С приходом на второй вход 16 блока 14 управления второго импульсного сигнала 20 управления в данном кадре осуществляют подачу его через многоканальный выход 17 на те элементы ПМС 9, которые обеспечивают выделение в данном кадре, по крайней мере, двух импульсов света красного цвета со световой энергией Q_O. Этот процесс повторяется вплоть до прихода 2^m-1-импульсного сигнала 20 управления на вход 16 блока 14 управления и синхронного с ним 2^m-1 импульса 18 света со световой энергией Q_O. Одновременно в блоке 14 управления производится подсчет числа подаваемых на каждый элемент ПМС 9 импульсных сигналов 20 управления, относящихся к первой группе, и сравнение его с записанными в памяти данных кадра количеством относящихся к первой группе импульсных сигналов 20 управления, которое определено в соответствии с m-разрядным кодом соответствующего каждому элементу ПМС 9 N-битового сигнала.Using the control unit 14, the first 16 pulse signals of the first and second groups are transmitted to its second input 16 to the corresponding elements of the ICP 9. So, when the first pulse signal 20 of the control 20 arrives at the second input 16 of the control unit 14 in this frame, it is fed through the multi-channel output 17 to those elements of the ICP 9, which ensure the selection in this frame of at least one red light pulse with light energy Q _O , simultaneously directed to the matrix of the ICP elements 9. With the arrival of the second input 16 of the control unit 14 of the second pulse control signal 20 in this frame feeds it through the multi-channel output 17 to those elements of the ICP 9 that provide at least two pulses of red light with light energy Q _O in this frame. This process is repeated until the arrival of 2 ^m -1-pulse control signal 20 to the input 16 of the control unit 14 and synchronous with it 2 ^m -1 pulse 18 of light 18 with light energy Q _O. At the same time, in the control unit 14, the number of control signals 20 applied to each element of the ICP 9 of the control signals 20 relating to the first group is calculated and compared with the number of control signals 20 recorded in the frame data memory, which is determined in accordance with m- bit code corresponding to each element of the ICP 9 N-bit signal.

С приходом на второй вход 16 блока 14 управления 2^m-импульсного сигнала 21 управления (первого импульсного сигнала управления, относящегося ко второй группе) осуществляют подачу его через многоканальный выход 17 на те элементы ПМС 9, которые в данном кадре обеспечивают выделение и направление на экран 13 импульса света красного цвета со световой энергией Q₁=Q_O·2^-1. С приходом 2^m+1-импульсного сигнала 21 управления (i=2) осуществляют подачу его через многоканальный выход 17 на те элементы ПМС 9, которые в данном кадре обеспечивают выделение и направление на экран 13 импульса света красного цвета со световой энергией Q₂=Q_O·2^-2. Этот процесс повторяется до окончания первой серии из 2^m+l-1-импульсных сигналов управления.With the arrival at the second input 16 of the control unit 14 of a 2 ^m -pulse control signal 21 (the first pulse control signal belonging to the second group), it is fed through a multi-channel output 17 to those elements of the ICP 9, which in this frame provide selection and direction on the screen 13 pulses of red light with a light energy of Q ₁ = Q _O · 2 ^-1 . With the arrival of a 2 ^m + 1-pulse control signal 21 (i = 2), it is fed through a multichannel output 17 to those elements of the ICP 9, which in this frame provide a red light pulse with a light energy of Q ₂ = Q _O · 2 ^-2 . This process is repeated until the end of the first series of 2 ^m + l-1-pulse control signals.

При подаче на второй вход 15 блока 14 управления второй, а затем третьей серии из 2^m+l-1-импульсных сигналов управления функционирование блока 14 управления осуществляется аналогично тому, как описано выше.When applying to the second input 15 of the control unit 14 a second, and then a third series of 2 ^m + l-1-pulse control signals, the operation of the control unit 14 is carried out in the same way as described above.

При отсутствии импульсных сигналов 20 или 21 управления микрозеркало каждого элемента ПМС 9 отражает падающий на него световой поток в направлении поглощающей поверхности 10. При подаче на каждый элемент ПМС 9 импульсного сигнала 20 или 21 управления осуществляется с помощью соответствующего, например пьезоэлектрического двухпозиционного, привода перевод микрозеркала в положение, при котором оно отражает падающий на него световой поток в направлении оптической проекционной системы, в частности объектива 12, с помощью которого отраженный микрозеркалами свет направляют на экран 13.In the absence of control pulsed signals 20 or 21, the micromirror of each PMS element 9 reflects the incident light flux onto it in the direction of the absorbing surface 10. When a pulse signal 20 or 21 is applied to each PMS element 9, the micromirror is translated using a corresponding, for example, piezoelectric on-off switch in the position in which it reflects the incident light flux in the direction of the optical projection system, in particular the lens 12, through which reflected rozerkalami light is directed onto the screen 13.

Функционирование описанного выше устройства не изменится при замене ПМС 9 с элементами в виде снабженных соответствующими приводами микрозеркал на ПМС с элементами в виде световых клапанов, работающих на просвет (см. заявку РСТ/WO - A1 - № 62012, 2001).The functioning of the device described above will not change when replacing the ICP 9 with the elements in the form of micromirrors equipped with the corresponding actuators with the ICP with the elements in the form of light valves operating in the light (see application PCT / WO - A1 - No. 62012, 2001).

Предложенный способ обеспечивает проецирование цветного изображения не экран с числом уровней Г в градации отображения на экране яркости каждого основного цвета, определяемого из соотношения Г=2^l·(2^m-1), а следовательно, с числом цветовых тонов, равным [2^l·(2^m-1)]³, с помощью 2^m+l-1 импульсных сигналов управления.The proposed method provides the projection of a color image is not a screen with the number of levels G in the gradation display on the screen brightness of each primary color, determined from the ratio of G = 2 ^l · (2 ^m -1), and therefore, with the number of color tones equal to [2 ^l · (2 ^m -1)] ³ , using 2 ^m + l-1 pulse control signals.

При осуществлении предложенного способа могут быть использованы стандартные электронные и оптические компоненты, что обуславливает возможность его широкого использования в системах, где требуется высокое качество проецируемых на экран изображений.When implementing the proposed method, standard electronic and optical components can be used, which makes it possible to widely use it in systems where high quality images are projected onto the screen.

Claims

1. A method of projecting a color image onto a screen, in which during each frame of the image projected onto the screen uniformly illuminate the matrix of spatial light modulator (PMS) elements with three light beams, the spectral composition of which corresponds to three primary colors and which are formed sequentially one after another and with light by a flow that varies along the same time dependence, using PMS, spatial modulation of the distribution of light energy over the cross section of each of the aforementioned above the light beams, which are then sent to the screen using the optical projection system, with each element of the ICP corresponds to one element in the image projected onto the screen, spatial modulation of the distribution of light energy over the cross section of each of the light beams generated during one frame is carried out in accordance with the video information contained in the corresponding frame of the image projected onto the screen by extracting with the help of ICP elements from each of the three light fluxes directed to each PMS element for the time of the corresponding frame, the amount of light energy that is necessary to provide the required brightness level and color tone visually perceived during the corresponding frame of the corresponding element of each PMS element projected in the corresponding frame onto the image screen, and the allocation of the required amount of light energy from each light stream the primary color, sequentially during each frame sent to each element of the ICP, is carried out by forming for each the PMS element corresponding to it in each frame and for the luminous flux of each color of the N-bit signal directed to it, in accordance with the code of which an impulse control signal is generated, which supplies the PMS element corresponding to this N-bit signal, characterized in that the luminous flux of the light beam of each primary color in each frame of the image projected onto the screen is formed as a sequence of 2 ^m + l-1 light pulses, where m and l <2 ^m, respectively, the number of high and low bits in each N = (m + l) b -quantum signal values which correspond to the required number - T display gradation levels on the display luminance of each primary color, determined from the relation T = 2 ^l · (2 ^m -1), wherein the 2 ^m -1 pulses of light are formed at the same light energy - Q _O , al of light pulses with light energy Q _i = Q _O · 2 ^-i , where i = 1, 2, ..., l, and in accordance with the m-bit code, the high-order bits of each N-bit signal are extracted from the pulsed luminous flux of the primary color corresponding to this N-bit signal, the number K ₁ ≤2 ^m -1 light pulses from emitted energy Q _O by forming the first group of K ₁ pulse control signals, and in accordance with the number and combination of active values l of the least significant bits of the same N-bit signal, light pulses in the amount of K ₂ equal to values of the total amount of LSBs of the N-bit signal, and light energy from Q _i, which depends on the ordinal number i LSBs having an active value by forming a second group of K ₂ ≤l pulsed control signals, em pulse signals controlling the first and second groups supplied by the corresponding in a given frame a given N-bit signal, ICP element in synchronism respectively with exposure to light pulses with the light energy Q _O and light energy Q _j, where j - sequence numbers i lsb having active value.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pulsed luminous flux of each primary color is formed using LEDs, the spectral composition of the radiation of which corresponds to this primary color.

3. The method according to claim 1, characterized in that the light pulses with the same light energy Q _O form with a constant amplitude - A _O , the duration - Δt _o and repetition rate, and the light pulses with light energy Q _i form with the same amplitude - And _O and repetition rate, but with a duration Δt _i = Δt _o · 2 ^-i , depending on the serial number i of the least significant bits.

4. The method according to claim 1, characterized in that light pulses with the same light energy Q _O form with constant amplitude - A _O , duration Δt _o and repetition rate, and light pulses with light energy Q _i form with the same duration - Δt _o and the repetition rate, but with an amplitude A _i = A _O · 2 ^-i , depending on the sequence number of the least significant bits.

5. The method according to claim 1, characterized in that the spatial modulation of the distribution of light energy over the cross section of each light beam is carried out using PMS, each element of which is made in the form of a micromirror equipped with a drive.