Un visualizador que comprende: un primer medio (12, 16) que comprende una fuente de luz (12) y la pluralidad de elementos controlables (44) para proporcionar luz espacialmente modulada en una primera resolución espacial;

un sistema óptico (17, 27); un segundo medio que comprende una pluralidad de elementos controlables (42) para adicionalmente modular espacialmente la luz (20, 26, 34); y un controlador para la aplicación de las señales de control (38A, 38B) a los elementos controlables del primer medio (12, 16) y del segundo medio (20, 26, 34); caracterizado porque: el sistema óptico (17, 27) proyecta cada elemento controlable (44) en uno del primero y el segundo medio (16) sobre una pluralidad de elementos controlables (42) en el otro del primer y segundo medio (20, 26, 34); y el controlador se configura para proporcionar una primera señal de control (38A) para controlar los elementos controlables (44) del primer medio para proporcionar una aproximación a la imagen deseada y para proporcionar una segunda señal de control (38B) para controlar los elementos controlables (42) del segundo medio para corregir la aproximación a la imagen deseada

La invención se refiere a visualizadores para la visualización de imágenes digitales.

La relación de contraste dinámico es la relación de intensidad de las partes de luminancia más alta de una escena y las partes de luminancia más baja de una escena. Por ejemplo, la imagen proyectada por un sistema de proyección de vídeo puede tener una relación de contraste dinámico máxima de 300:1.

El sistema visual humano es capaz de reconocer características en escenas que tengan una elevada relación de contraste dinámico. Por ejemplo, una persona puede ver en las sombras de un garaje sin iluminar en un día con luz solar brillante y ver detalles de los objetos en las sombras aunque la luminancia en las áreas adyacentes con luz solar pueda ser miles de veces mayor que la luminancia en las partes en sombra de la escena. Crear una representación realista de tal escena puede requerir un visualizador que tenga una relación de contraste dinámico por encima de 1000:1. La expresión “alta relación de contraste dinámico” significa relaciones de contraste dinámico de 800:1 o mayores.

Los sistemas modernos de representación de imágenes digitales son capaces de capturar y registrar representaciones digitales de escenas en las que se mantiene la relación de contraste dinámico de la escena. Los sistemas de representación de imágenes por ordenador son capaces de sintetizar imágenes que tengan altas relaciones de contraste dinámico. Sin embargo, la tecnología de visualizadores actual no es capaz de representar imágenes de una forma que reproduzca fielmente las relaciones de contraste dinámico elevadas.

Blackham y col., Patente de Estados Unidos Nº 5.978.142, desvela un sistema para la proyección de una imagen sobre una pantalla. El sistema tiene un primer y un segundo modulador de luz en que ambos modulan la luz de una fuente de luz. Cada uno de los moduladores de luz modula la luz desde la fuente en el nivel de píxel. La luz modulada por ambos moduladores de luz se proyecta sobre la pantalla.

Gibbon y col., solicitud de PCT Nº PCT/US01/21367 desvela un sistema de proyección que incluye un modulador previo. El modulador previo controla la cantidad de luz incidente en un dispositivo de visualización de espejo deformable. Se puede usar un modulador previo separado para oscurecer un área seleccionada (por ejemplo un cuadrante).

Existe una necesidad de visualizadores efectivos en coste capaces de reproducir un contraste amplio de intensidades de luz en las imágenes visualizadas.

La presente invención proporciona visualizadores para la visualización de imágenes y procedimientos para la visualización de imágenes. Un aspecto de la invención proporciona un visualizador que comprende: una fuente de luz; un primer modulador de luz espacial colocado para modular la luz desde la fuente de luz; una pantalla de visualización que comprende un segundo modulador de luz espacial y, un sistema óptico configurado para proyectar la luz modulada por el primer modulador de luz espacial sobre la primera cara de la pantalla de visualización.

Más específicamente, un aspecto de la invención proporciona un visualizador como se define en la reivindicación 1 adjunta a la presente.

Las características preferidas del visualizador de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes 2-40 adjuntas a la presente.

Se desvela también en el presente documento un visualizador que comprende: una fuente de luz; un primer modulador de luz espacial colocado para modular la luz desde la fuente de luz, comprendiendo el primer modulador de luz espacial una matriz de píxeles controlables; y un segundo modulador de luz espacial colocado para modular la luz modulada por el primer modulador de luz espacial comprendiendo el segundo modulador de luz espacial una matriz de píxeles controlables; en el que cada píxel de uno de entre el primer y segundo modulador de luz espacial corresponde a una pluralidad de píxeles del otro de entre el primer y el segundo modulador de luz.

Se desvela también en el presente documento un visualizador que comprende: un primer medio de modulación espacial para proporcionar luz modulada espacialmente en una primera resolución espacial; una pantalla de visualización que comprende un segundo medio de modulación espacial para adicionalmente modular espacialmente la luz en una segunda resolución diferente de la primera resolución; y un medio para controlar el primer y segundo medio de modulación espacial para visualizar una imagen definida por los datos de imagen.

Aún un aspecto de la invención proporciona un procedimiento para la visualización de una imagen como se define en la reivindicación 41 adjunta a la presente.

Las características preferidas del procedimiento de acuerdo con este aspecto de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes 42-51 adjuntas a la presente.

Se desvela en el presente documento también un procedimiento para la visualización de una imagen que tenga una alta relación de contraste dinámico. El procedimiento comprende: la generación de luz, la modulación espacialmente de la luz de acuerdo con los datos de imagen en una primera etapa de modulación de luz; y la proyección de la luz modulada espacialmente sobre una pantalla que comprende un modulador de luz.

Los aspectos adicionales de la invención y las características de las realizaciones específicas de la invención se describen a continuación. Breve descripción de los dibujos

En los dibujos que ilustran las realizaciones no limitadoras de la invención,

la Figura 1 es una ilustración esquemática de un visualizador de acuerdo con una realización de la invención;

la Figura 1A es una ilustración esquemática de una implementación específica del visualizador de la Figura 1;

la Figura 2 es una ilustración esquemática de un visualizador de acuerdo con una realización alternativa de la invención que comprende cuatro moduladores de luz espaciales;

la Figura 3 es una ilustración esquemática de un visualizador del tipo de retroproyección de acuerdo con una realización adicional de la invención;

la Figura 4 es una ilustración esquemática de un visualizador del tipo de proyección frontal de acuerdo con aún una realización adicional de la invención;

la Figura 5 es un dibujo que ilustra una posible relación entre los píxeles en un modulador de luz espacial de más alta resolución y los píxeles en un modulador de luz espacial de más baja resolución en un visualizador de acuerdo con la invención;

la Figura 5A ilustra un efecto al proporcionar un modulador de luz que tenga una resolución más baja que otro modulador de luz;

la Figura 6 es una ilustración esquemática de un visualizador en color del tipo de proyector frontal que tenga una construcción de proyector alternativa;

las Figuras 6A y 6B son vistas en sección transversal extendida de partes de la pantalla de proyección frontal del visualizador de color de la Figura 6;

la Figura 7 es una ilustración gráfica de cómo la luz proyectada sobre un modulador de luz de más alta resolución a partir de píxeles de un modulador de luz de más baja resolución pueden solaparse para producir una suave variación en la intensidad de luz con la posición; y

la Figura 7A es una ilustración gráfica de cómo la variación en la intensidad de luz con la posición para la imagen de un píxel de un modulador de luz se puede representar como la convolución de un perfil cuadrado en una función de distribución. Descripción

A lo largo de la siguiente descripción, se establecen los detalles específicos para proporcionar una comprensión más completa de la invención. Sin embargo, la invención se puede poner en práctica sin estas particularidades. En otros casos, no se han mostrado o descrito en detalle los elementos bien conocidos para evitar ofuscar innecesariamente la invención. En consecuencia, la especificación y los dibujos se han de considerar en un sentido ilustrativo y no restrictivo.

La presente invención proporciona visualizadores capaces de representar imágenes con altas relaciones de contraste dinámico. Los visualizadores de acuerdo con la invención comprenden dos etapas de modulación de luz. La luz pasa en serie a través de las etapas para proporcionar una imagen que tenga una relación de contraste dinámico incrementada....

1. Un visualizador que comprende:

un primer medio (12, 16) que comprende una fuente de luz (12) y la pluralidad de elementos controlables (44) para proporcionar luz espacialmente modulada en una primera resolución espacial; un sistema óptico (17, 27); un segundo medio que comprende una pluralidad de elementos controlables (42) para adicionalmente modular espacialmente la luz (20, 26, 34); y un controlador para la aplicación de las señales de control (38A, 38B) a los elementos controlables del primer medio (12, 16) y del segundo medio (20, 26, 34);

caracterizado porque:

el sistema óptico (17, 27) proyecta cada elemento controlable (44) en uno del primero y el segundo medio (16) sobre una pluralidad de elementos controlables (42) en el otro del primer y segundo medio (20, 26, 34); y el controlador se configura para proporcionar una primera señal de control (38A) para controlar los elementos controlables (44) del primer medio para proporcionar una aproximación a la imagen deseada y para proporcionar una segunda señal de control (38B) para controlar los elementos controlables (42) del segundo medio para corregir la aproximación a la imagen deseada.

2. Un visualizador de la reivindicación 1 en el que el primer medio es funcional para proporcionar luz modulada espacialmente en una primera resolución espacial y el segundo medio es funcional para adicionalmente modular espacialmente la luz en una segunda resolución diferente de la primera resolución.

3. El visualizador de la reivindicación 1 ó 2 en el que el visualizador comprende un visualizador del tipo de retroproyección, el segundo medio para adicionalmente modular espacialmente la luz comprende un modulador de luz espacial del tipo de transmisión y el segundo medio para adicionalmente modular espacialmente la luz se configura para transmitir luz a un observador a través del modulador de luz espacial del tipo de transmisión.

4. El visualizador de la reivindicación 3 en el que el modulador de luz espacial del tipo de transmisión comprende una matriz de elementos de un visualizador de cristal líquido que tiene cada uno una transmisividad controlable por la segunda señal de control.

5. El visualizador de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que cada elemento controlable del segundo medio está dispuesto para recibir luz de una pluralidad de los elementos controlables del primer medio.

6. El visualizador de la reivindicación 1 en el que, para cada elemento controlable del primer medio, el segundo medio tiene más de un elemento controlable correspondiente.

7. El visualizador de la reivindicación 6 en el que, en los segundos medios, una distribución de la luz modulada por cada uno de la pluralidad de elementos controlables del primer medio comprende una convolución de una distribución rectangular y una función de distribución en el que la función de distribución tiene una anchura completa en su mitad máxima en el intervalo de 0,3xd2 a 3xd2, en el que d2 es el espacio de centro a centro en el segundo medio de distribución de luz modulada por los elementos controlables adyacentes del primer medio.

8. El visualizador de la reivindicación 6 en el que cada uno de una pluralidad de elementos controlables del primer medio produce una distribución de luz sobre el segundo medio y la distribución de luz sobre el segundo medio surge de los elementos controlables adyacentes del primer medio que se solapan entre sí.

9. El visualizador de la reivindicación 8 en el que la primera señal de control controla cada elemento controlable del primer medio para contribuir a la luminancia que es una media, o media ponderada, de una pluralidad de valores de luminancia deseados para las áreas de imagen que corresponden al elemento controlable del primer medio.

10. El visualizador de la reivindicación 9 en el que la segunda señal de control controla los elementos controlables del segundo medio para modular la luz incidente sobre ellos en una cantidad que se basa en los valores de luminancia deseados divididos por una intensidad conocida de luz incidente desde el primer medio sobre los elementos controlables del segundo medio.

11. El visualizador de la reivindicación 1 ó 2 en el que los elementos controlables del primer medio tienen un número N de niveles discretos de brillo seleccionables, los elementos controlables del segundo medio tienen un número M de niveles discretos de brillo seleccionables y N > M.

12. El visualizador de la reivindicación 1 ó 2 en el que los elementos controlables del primer medio tienen un número N de niveles discretos de brillo seleccionables, los elementos controlables del segundo medio tienen un número M de niveles discretos de brillo seleccionables y N < M.

13. El visualizador de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 en el que, para cada elemento controlable de uno de entre el primer y segundo medio, el otro del primer y segundo medio tiene más de ocho elementos controlables correspondientes.

14. El visualizador de la reivindicación 13 en el que el otro del primer y segundo medio tiene en el intervalo de entre ocho y ciento cuarenta y cuatro elementos controlables correspondientes.

15. El visualizador de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en el que, para cada elemento controlable de uno de entre el primer y segundo medio, el otro del primer y segundo medio tiene más de un elemento controlable correspondiente.

16. El visualizador de la reivindicación 15 en el que el otro del primer y segundo medio comprende un modulador de luz espacial en color y en el que cada elemento controlable del otro del primer y segundo medio comprende una pluralidad de subpíxeles de color.

17. El visualizador de la reivindicación 2 en el que el primer medio es de resolución más alta que el segundo medio.

18. El visualizador de la reivindicación 1 en el que el primer medio comprende una fuente de luz y un modulador de luz espacial de un proyector digital y el proyector digital comprende ópticas de proyección de imagen que proyectan los elementos controlables del primer medio sobre los elementos controlables del segundo medio.

19. El visualizador de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 que comprende una o más etapas de modulación de luz adicionales entre el primer medio y el segundo medio.

20. El visualizador de la reivindicación 19 en el que una o más etapas de modulación de luz adicionales comprenden cada una un colimador y un modulador de luz espacial sobre el que se proyecta la luz modulada por un modulador de luz espacial previo.

21. El visualizador de la reivindicación 20 en el que una o más etapas de modulación de luz adicionales comprenden cada una un difusor.

22. El visualizador de la reivindicación 1 en el que una relación de una luminancia de los puntos sobre una imagen visualizada proyectada por el visualizador para la que los elementos controlables correspondientes de cada uno del primer y segundo medio se ajustan ambos para proporcionar una máxima iluminación y una iluminación de los puntos de la imagen visualizada para la que los elementos controlables correspondientes de cada uno del primer y segundo medio se ajustan ambos para proporcionar una mínima iluminación excede de 1000:1.

23. El visualizador de la reivindicación 1 en el que una relación de una luminancia de los puntos sobre una imagen visualizada proyectada por el visualizador para la que los elementos controlables correspondientes de cada uno del primer y segundo medio se ajustan ambos para proporcionar una máxima iluminación y una iluminación de los puntos en la imagen visualizada para la que los elementos controlables correspondientes de cada uno del primer y segundo medio se ajustan ambos para proporcionar una mínima iluminación excede de 1500:1.

24. El visualizador de la reivindicación 1 en el que el visualizador comprende un visualizador del tipo de proyección frontal.

25. El visualizador de la reivindicación 24 en el que el segundo medio comprende una matriz de elementos de transmisividad variable localizados en el frontal de un reflector.

26. El visualizador de la reivindicación 25 en el que el reflector tiene una superficie endurecida y el reflector tanto dispersa como refleja la luz incidente sobre él a través del elemento de transmisividad variable.

27. El visualizador de la reivindicación 26 en el que el elemento de transmisividad variable comprende un elemento de un visualizador de cristal líquido.

28. El visualizador de la reivindicación 24 en el que el segundo medio comprende un modulador de luz espacial del tipo de transmisión.

29. El visualizador de la reivindicación 28 en el que el modulador de luz espacial del tipo de transmisión comprende una matriz de elementos de un visualizador de cristal líquido de

transmisividad variable.

30. El visualizador de la reivindicación 24 en el que el segundo medio comprende una matriz de elementos de visualización de retro reflexión.

31. El visualizador de la reivindicación 24 en el que el segundo medio comprende una matriz de elementos de visualización electroforéticos.

32. El visualizador de la reivindicación 1 en el que el primer medio comprende un modulador de luz espacial en color.

33. El visualizador de la reivindicación 32 en el que el segundo medio comprende un modulador de luz espacial monocromo.

34. El visualizador de la reivindicación 1 en el que el primer medio comprende un dispositivo de espejo reformable.

35. El visualizador de la reivindicación 1 que comprende un colimador situado para colimar la luz modulada por el primer medio antes de que la luz se module adicionalmente por el segundo medio.

36. El visualizador de la reivindicación 35 en el que el colimador comprende al menos uno de entre: una lente Fresnel y una lente holográfica.

37. El visualizador de la reivindicación 36 en el que el colimador comprende un gran número de centros de dispersión distribuidos en él para la difusión de la luz incidente sobre él.

38. El visualizador de la reivindicación 24 en el que el segundo medio comprende al menos uno de entre un modulador de luz espacial del tipo de transmisión, una matriz de elementos de visualizador de cristal líquido de transmisividad variable; una matriz de elementos de visualización retro reflectores; y una matriz de elementos de visualización electroforéticos.

39. El visualizador de la reivindicación 1 en el que un área de una imagen visualizada correspondiente a cada elemento controlable de uno de entre el primer y segundo medio es suficientemente pequeña para que la dispersión intrínseca en un ojo humano impida a un

observador percibir diferencias en luminancias entre los puntos dentro del área en la que una relación de luminancias de tales puntos es mayor que la relación de contraste dinámico del otro del primer y segundo medio.

40. El visualizador de la reivindicación 1 en el que el primer medio comprende una pluralidad de fuentes de luz.

41. Un procedimiento para la visualización de una imagen, comprendiendo el procedimiento

las etapas de: el control de los primeros elementos controlables (44) para proporcionar luz modulada espacialmente en un primera resolución espacial; y la proyección de la luz sobre los segundos elementos controlables (42);

caracterizado por que:

la proyección de la luz comprende la proyección de cada elemento controlable (44) de uno de entre los primeros elementos controlables (44) y los segundos elementos controlables (42) sobre una pluralidad de elementos controlables (42) en el otro de entre los primeros elementos controlables (44) y los segundos elementos controlables (42) y proporcionar una aproximación a una imagen deseada especificada por los datos de imagen en los segundos elementos controlables (42); y el procedimiento comprende el control de los segundos elementos controlables (42) para corregir la aproximación a la imagen deseada.

42. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 41 en el que la imagen deseada es una imagen en color y la proyección de la luz comprende la proyección por separado de la luz de una pluralidad de colores.

43. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 41 en el que los segundos elementos controlables (42) tienen una segunda resolución espacial diferente de la primera resolución espacial.

44. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 41 en el que el control de los segundos elementos controlables comprende la división de los valores de luminancia especificados mediante los datos de imagen por los valores correspondientes de las intensidades de la aproximación a la imagen deseada y el ajuste de los segundos elementos controlables basándose en un resultado de la división.

45. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 41 en el que el control de los primeros elementos controlables comprende la determinación de una media o medias ponderadas de los valores de luminancia especificados por los datos de imagen.

46. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 41 en el que los primeros elementos controlables tienen una resolución espacial más baja que la de los segundos elementos controlables.

47. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 41 en el que la luz de los primeros elementos controlables se caracteriza por una función de distribución gaussiana que tiene una amplitud completa en su mitad máxima en el intervalo de 0,3xd2 a 3xd2, en el que d2 es un espacio de centro a centro de los primeros elementos controlables.

48. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 41 en el que el control de los primeros elementos controlables comprende, para cada primer elemento controlable el ajuste de un valor para la intensidad de luz que corresponde a uno de un primer número de pasos y en el que el ajuste de los segundos elementos controlables comprende, para cada segundo elemento controlable, el ajuste de un valor correspondiente a uno de un segundo número de pasos, en el que el segundo número de pasos es mayor que el primer número de pasos.

49. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 41 en el que los segundos elementos controlables tienen propiedades de transmisión de la luz controlables y el control de los segundos elementos controlables comprende el ajuste de las propiedades de transmisión de luz de los segundos elementos controlables.

50. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 41 en el que los segundos elementos controlables tienen propiedades de retro-reflexión controlables y el control de los segundos elementos controlables comprende el ajuste de las propiedades de retro-reflexión de los segundos elementos controlables.

51. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 41 en el que la proyección de la luz sobre los segundos elementos controlables comprende la proyección de una imagen ampliada.