JP2002278516A - Spatial light modulator and spatial light modulation method - Google Patents
Spatial light modulator and spatial light modulation methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】この発明は、光情報処理装置や光情報通信
装置，光情報記憶装置，光情報出力装置，画像表示装置
及び拡大観察装置や拡大投影装置等の映像装置に利用さ
れる空間光変調装置及び空間光変調方法、特に光源から
照射する光の利用効率の向上と階調性再現の信頼性の向
上に関するものである。The present invention relates to a spatial light modulator used in an optical information processing device, an optical information communication device, an optical information storage device, an optical information output device, an image display device, and a video device such as a magnifying observation device and a magnifying projection device. The present invention also relates to a spatial light modulation method, and more particularly to an improvement in the use efficiency of light emitted from a light source and an improvement in reliability of reproduction of gradation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】微小ミラーからなるオンオフ型の空間光
変調素子を用いて画像データの画素毎の階調に応じて光
源からの光を光強度変調して階調表現するとき、通常
は、一定光強度の光源を用い、オンオフ型の空間光変調
素子を時間分割したパルス幅変調による方法が用いられ
ている。この階調表現方法の場合には、フレームを６４
分割した６４ビットフレームでしか６４階調を表示でき
ない。この階調表現方法に対して例えば特開平７−２１
２６８６号公報に開示された階調表現方法は、図８に示
すように、光源から照射する光の強度を最小の明るさの
１，２，４，８，１６，３２倍のように２の累乗に選定
し、この光の強度で等間隔に光源を制御し、この光強度
に同期させてデータの階調数に応じて画素の微小ミラー
のビット状態Ｄ５，Ｄ４，Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１を制御する
ことにより、６４階調表示を１フィールドに相当する１
フレームを６分割した６ビットフレームすなわち６つの
サブフィールドで表示して、ビットフレーム数を大幅に
低減するようにしている。2. Description of the Related Art When a light from a light source is light-intensity-modulated in accordance with a gradation of each pixel of image data by using an on-off type spatial light modulation element composed of a micromirror, gradation is usually expressed. A method using pulse width modulation in which an on / off type spatial light modulation element is time-divided using a light source of light intensity is used. In the case of this gradation expression method, the number of frames is 64.
Only the divided 64-bit frame can display 64 gradations. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 7-21
In the gradation expression method disclosed in Japanese Patent No. 2686, as shown in FIG. 8, the intensity of the light emitted from the light source is set to a value of 2, 2, 4, 8, 16, 32 times the minimum brightness. The light source is selected at a power, and the light source is controlled at regular intervals by the light intensity, and the bit states D5, D4, D3, D2, and D1 of the micromirrors of the pixels are synchronized with the light intensity according to the number of gradations of the data. By controlling, 64 gradation display corresponds to one field corresponding to one field.
The frame is displayed in a 6-bit frame obtained by dividing the frame into six, that is, six subfields, so that the number of bit frames is greatly reduced.
【０００３】また、光強度がアナログ的に変化する光源
に対してオンオフ型の空間光変調素子を用いて階調表現
する場合は、図９に示すように、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ
４，Ｄ５の各ビットに割り当てられる照射光量、すなわ
ち各時間間隔における光強度の積分値が１，２，…、３
２倍になるように時間間隔を決めている。このため、各
ビットは実質的な照射光量のステップを有し、かつ、こ
のステップで１フレーム内に実質的に変化している。し
たがってデジタル的な光強度で空間光変調することがで
きる。When a light source whose light intensity changes in an analog manner is expressed by a gray scale using an on / off type spatial light modulator, as shown in FIG. 9, D1, D2, D3, D3
4, D5, i.e., the integral of light intensity at each time interval is 1, 2,.
The time interval is set to double. For this reason, each bit has a step of a substantial irradiation light amount, and at this step, it changes substantially within one frame. Therefore, spatial light modulation can be performed with digital light intensity.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す階調表示方法では、光源から照射する光の最大の光
強度が最小の光強度の３２倍であり、この最大の光強度
を６ビットフレームの全期間で空間光変調素子に入射し
たとすると、３２×６＝１９２（倍×ビットフレーム）
の照射光量となるのに対して、実際に有効な光強度は、
３２＋１６＋８＋４＋２＋１＝６３（倍×ビットフレー
ム）の照射光量であり、６３／１９２＝０．３２８の光
源利用効率となってしまう。このため、パルス幅変調に
よる階調表示方法と比べて約３倍の照明光量を有する光
源が必要となる。これは単にＬＥＤやＬＤ等の固体光源
の大きさを増加させるだけでなく、大きな面積の光源か
らの光を空間光変調素子に入射させる照明光学系も必要
となり、光源と照明光学系のコストが増加することにな
る。However, in the gradation display method shown in FIG. 8, the maximum light intensity of the light emitted from the light source is 32 times the minimum light intensity, and the maximum light intensity is 6 bits. Assuming that the light enters the spatial light modulator in the entire period of the frame, 32 × 6 = 192 (times × bit frame)
While the effective light intensity is actually
The irradiation light quantity is 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 63 (times × bit frame), and the light source utilization efficiency is 63/192 = 0.328. For this reason, a light source having an illumination light amount that is about three times as large as that of the gradation display method using pulse width modulation is required. This not only simply increases the size of solid-state light sources such as LEDs and LDs, but also requires an illumination optical system that allows light from a large-area light source to enter a spatial light modulator, which reduces the cost of the light source and the illumination optical system. Will increase.
【０００５】また、実際のフルカラー表示として好まし
くは６４階調、より好ましくは２５６階調が必要である
が、図８における光源から照射する光の最大の光強度の
３２倍強度は６４階調に相当し、より好ましい２５６階
調にすると、光源利用効率は、０．２４９とさらに低下
してしまう。小型の画像表示装置では、照明光量の絶対
値が小さいために、光源利用効率は小さくても良いが、
大型の画像表示装置でフルカラー表示を行う場合に、光
強度を変化することのできる光源は高価で、かつ、１つ
当たりの照明光量の絶対値が小さいＬＥＤやＬＤである
ため、実用的なものにするには、光源利用効率を前記値
より少なくとも１．５倍に相当する０．５以上、好まし
くは２倍の０．６以上にすることが必要である。In actual full-color display, 64 gradations, more preferably 256 gradations, are required. However, the maximum light intensity of 32 times the light emitted from the light source in FIG. Correspondingly, when 256 gradations are more preferable, the light source utilization efficiency is further reduced to 0.249. In a small image display device, since the absolute value of the amount of illumination light is small, the light source utilization efficiency may be small,
When performing full-color display on a large-sized image display device, the light source that can change the light intensity is expensive, and is an LED or LD that has a small absolute value of the amount of illumination light per unit, so it is practical. In order to achieve this, the light source utilization efficiency needs to be at least 0.5, which is at least 1.5 times the above value, and preferably at least 0.6, which is twice the value.
【０００６】また、図９に示す階調表現方法では、正弦
波的に光強度が変化するため光源利用効率が最大でも約
０．５であり、パルス幅変調による階調表示方法と比べ
て約２倍の照明光量を有する光源が必要となり、前記と
同様に光源利用効率が低くなってしまうという短所があ
る。Further, in the gradation expression method shown in FIG. 9, since the light intensity changes sinusoidally, the light source utilization efficiency is at most about 0.5, which is about 0.5 compared to the gradation display method using pulse width modulation. There is a disadvantage that a light source having twice the amount of illumination light is required, and the light source utilization efficiency is reduced similarly to the above.
【０００７】この発明は係る短所を改善し、少ないサブ
フレーム数で高階調性の空間光変調するときに、高い光
源利用効率を実現するとともに階調性再現の信頼性に優
れた空間光変調装置と空間光変調方法を提供することを
目的とするものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages, and realizes a spatial light modulator which realizes a high light source utilization efficiency and has excellent reliability in reproducing gradation when performing spatial light modulation with high gradation with a small number of subframes. And a spatial light modulation method.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明に係る空間光変
調装置は、光源の照射光量の最大値Ｅmaxと、照射光量
の最大値Ｅmaxに対して実質的にＥmax＝Ｅmin×２
ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）となる光源の照射光量の最
小単位値Ｅminとの間で可変段数ｍ毎に光源の照射光量
を可変する照射光量制御手段と、単一の空間光情報が積
算的に空間光変調される単位時間を１フィールドとし、
１フィールドのサブフィールド数をｎとしたとき、１フ
ィールドの期間でｍ／ｎ≦０．５となる範囲で光源の照
射光量を可変するとともに照射タイミングを制御する照
射タイミング制御手段とを有することを特徴とする。According to the spatial light modulator of the present invention, the maximum value Emax of the irradiation light amount of the light source and the maximum value Emax of the irradiation light amount are substantially Emax = Emin × 2.
an irradiation light amount control means for changing the irradiation light amount of the light source for each variable number of steps m between a minimum unit value Emin of the irradiation light amount of the light source that satisfies m-1 (m is an integer, m ≧ 1); A unit time in which information is spatially modulated in an integrated manner is defined as one field,
When the number of subfields in one field is n, there is provided irradiation timing control means for varying the irradiation light amount of the light source and controlling the irradiation timing within a range where m / n ≦ 0.5 in one field period. Features.
【０００９】この発明に係る第２の空間光変調装置は、
光源の照射光量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅm
axに対して実質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整
数、ｍ≧１）となる光源の照射光量の最小単位値Ｅmin
との間で可変段数ｍ毎に光源の照射光量を可変する照射
光量制御手段と、単一の空間光情報が積算的に空間光変
調される単位時間Ｔｆを１フィールドとし、１フィール
ドの期間に光源の照射光量が最小値minと最大値Ｅmaxと
の間で変化する実質的な期間をＴｇとし、１フィールド
の期間でＴｇ／Ｔｆ≦０．５となる範囲で光源の照射光
量を可変するとともに照射タイミングを制御する照射タ
イミング制御手段を有することを特徴とする。A second spatial light modulator according to the present invention comprises:
The maximum value Emax of the irradiation light amount of the light source and the maximum value Em of the irradiation light amount
The minimum unit value Emin of the irradiation light amount of the light source that substantially satisfies Emax = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1) with respect to ax
An irradiation light amount control means for changing the irradiation light amount of the light source for every variable number m of steps, and a unit time Tf in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner as one field, Let Tg be a substantial period during which the irradiation light amount of the light source changes between the minimum value min and the maximum value Emax, and vary the irradiation light amount of the light source within a range where Tg / Tf ≦ 0.5 in one field period. It is characterized by having irradiation timing control means for controlling the irradiation timing.
【００１０】この発明に係る第３の空間光変調装置は、
２ｘ階調（ｘは整数、ｘ≧０）に空間光変調するとき
に、単一の空間光情報が積算的に空間光変調される単位
時間を１フィールドとし、１フィールドのサブフィール
ド数をｎとしたとき、１フィールドの期間でｍ／ｎ≦
０．５及びｎ≧（ｘ＋４）と（ｘ−２）≧ｍの範囲で光
源の照射光量を、照射光量の最大値Ｅmaxと、照射光量
の最大値Ｅmaxに対して実質的にＥmax＝Ｅmin×２
ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）となる照射光量の最小単位
値Ｅminとの間で可変段数ｍ毎に可変するとともに照射
タイミングを制御することを特徴とする。A third spatial light modulator according to the present invention comprises:
When spatial light modulation is performed to 2 x gradations (x is an integer, x ≧ 0), the unit time in which single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner is defined as one field, and the number of subfields in one field is defined as one field. n / m ≦ n in one field period
In the range of 0.5 and n ≧ (x + 4) and (x−2) ≧ m, the irradiation light amount of the light source is substantially equal to the maximum value Emax of the irradiation light amount and the maximum value Emax of the irradiation light amount. 2
m-1 (m is an integer, m ≧ 1), and the irradiation timing is controlled by varying the number of variable steps between the minimum unit value Emin of the irradiation light quantity and the irradiation timing.
【００１１】この発明に係る第４の空間光変調装置は、
ほぼ６４階調に空間光変調するときに、単一の空間光情
報が積算的に空間光変調される単位時間を１フィールド
とし、１フィールドのサブフィールド数をｎとしたと
き、１フィールドの期間でｍ／ｎ≦０．５及びｎ≧１７
の範囲で光源の照射光量を、照射光量の最大値Ｅmax
と、照射光量の最大値Ｅmaxに対して実質的にＥmax＝Ｅ
min×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）となる照射光量の
最小単位値Ｅminとの間で可変段数ｍ毎に可変するとと
もに照射タイミングを制御することを特徴とする。A fourth spatial light modulator according to the present invention comprises:
When spatial light modulation is performed to approximately 64 gradations, a unit time in which single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner is one field, and the number of subfields in one field is n, and the period of one field is n. M / n ≦ 0.5 and n ≧ 17
In the range of the light source, the maximum value of the light intensity Emax
And Emax = E with respect to the maximum value Emax of the irradiation light amount.
It is characterized in that the irradiation timing is controlled for each variable number m of steps between a minimum unit value Emin of the irradiation light amount that satisfies min × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1).
【００１２】この発明に係る第５の空間光変調装置は、
ほぼ２５６階調に空間光変調するときに、単一の空間光
情報が積算的に空間光変調される単位時間を１フィール
ドとし、１フィールドのサブフィールド数をｎとしたと
き、１フィールドの期間でｍ／ｎ≦０．５及びｎ≧１９
の範囲で光源の照射光量を、照射光量の最大値Ｅmax
と、照射光量の最大値Ｅmaxに対して実質的にＥmax＝Ｅ
min×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）となる照射光量の
最小単位値Ｅminとの間で可変段数ｍ毎に可変するとと
もに照射タイミングを制御することを特徴とする。A fifth spatial light modulator according to the present invention comprises:
When spatial light modulation is performed at approximately 256 gradations, the unit time in which single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner is one field, and the number of subfields in one field is n. M / n ≦ 0.5 and n ≧ 19
In the range of the light source, the maximum value of the light intensity Emax
And Emax = E with respect to the maximum value Emax of the irradiation light amount.
It is characterized in that the irradiation timing is controlled for each variable number m of steps between a minimum unit value Emin of the irradiation light amount that satisfies min × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1).
【００１３】この発明に係る空間光変調方法は、単一の
空間光情報が積算的に空間光変調される単位時間を１フ
ィールドとし、１フィールドのサブフィールド数をｎと
したとき、１フィールドの期間でｍ／ｎ≦０．５となる
範囲で光源の照射光量を、照射光量の最大値Ｅmaxと、
照射光量の最大値Ｅmaxに対して実質的にＥmax＝Ｅmin
×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）となる照射光量の最小
単位値Ｅminとの間で可変段数ｍ毎に可変するとともに
照射タイミングを制御することを特徴とする。In the spatial light modulation method according to the present invention, when a unit time in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner is one field, and the number of subfields in one field is n, one spatial light information is The irradiation light amount of the light source within a range where m / n ≦ 0.5 during the period, the maximum irradiation light amount Emax,
Substantially Emax = Emin with respect to the maximum value Emax of the irradiation light amount
It is characterized in that the irradiation timing is controlled at every variable step number m between the irradiation light quantity minimum unit value Emin and x2 m-1 (m is an integer, m ≧ 1) and the irradiation timing is controlled.
【００１４】この発明の第２の空間光変調方法は、単一
の空間光情報が積算的に空間光変調される単位時間Ｔｆ
を１フィールドとし、１フィールドの期間に光源の照射
光量が最小値minと最大値Ｅmaxとの間で変化する実質的
な期間をＴｇとし、１フィールドの期間でＴｇ／Ｔｆ≦
０．５となる範囲で光源の照射光量を、照射光量の最大
値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅmaxに対して実質的にＥ
max＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）となる照射
光量の最小単位値Ｅminとの間で可変するとともに照射
タイミングを制御することを特徴とする。According to a second spatial light modulation method of the present invention, a unit time Tf in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner.
Is defined as one field, and a substantial period during which the irradiation light amount of the light source changes between the minimum value min and the maximum value Emax during one field period is defined as Tg. Tg / Tf ≦
In the range of 0.5, the irradiation light amount of the light source is substantially E with respect to the maximum value Emax of the irradiation light amount and the maximum value Emax of the irradiation light amount.
It is characterized in that the irradiation time is varied between a minimum unit value Emin of the irradiation light amount, where max = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1), and the irradiation timing is controlled.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】この発明の空間光変調装置は、照
射光量が可変可能な光源と、照射光学系と、空間光変調
手段と、画像情報を入力して装置全体の動作を制御する
制御部と、光源の照射光量を可変する光源制御部及び空
間光変調手段制御部を有する。制御部は入力した画像情
報に応じて空間光情報を光源制御部に送り制御するとと
もに、これと同期して空間光変調手段制御部を制御す
る。光源制御部により照射光量が可変される光源から照
射された光は照射光学系を通り空間光変調手段に照射さ
れる。空間光変調手段に照射された光は、空間光変調手
段を通るときに空間光変調されて出射する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A spatial light modulator according to the present invention has a light source capable of changing the amount of irradiation light, an irradiation optical system, a spatial light modulation means, and a control for inputting image information and controlling the operation of the entire apparatus. And a light source control unit that varies the amount of light emitted from the light source and a spatial light modulation unit control unit. The controller sends the spatial light information to the light source controller in accordance with the input image information and controls the light, and controls the spatial light modulator controller in synchronization with the light information. Light emitted from a light source whose irradiation light amount is varied by a light source control unit passes through an irradiation optical system and is applied to a spatial light modulator. The light applied to the spatial light modulator is spatially modulated when passing through the spatial light modulator and emitted.
【００１６】この光源からの照射光を変調するときに、
光源制御部は、単一の空間光情報が積算的に空間光変調
される単位時間を１フィールドとし、１フィールドのサ
ブフィールド数をｎとしたとき、１フィールドの期間で
ｍ／ｎ≦０．５となる範囲で光源の照射光量を、照射光
量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅmaxに対して実
質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）と
なる光源の照射光量の最小単位値Ｅminとの間で可変段
数ｍ毎に可変するとともに照射タイミングを制御して、
高い光源利用効率を実現する。When modulating the irradiation light from this light source,
The light source control unit determines that a unit time in which a single piece of spatial light information is spatially modulated in an integrated manner is one field, and that the number of subfields in one field is n, where m / n ≦ 0. In the range of 5, the irradiation light amount of the light source is substantially equal to Emax = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1) with respect to the maximum value Emax of the irradiation light amount and the maximum value Emax of the irradiation light amount. The irradiation timing is controlled by varying the number of variable stages between the minimum unit value Emin of the irradiation light amount of the light source and the irradiation timing,
Achieve high light source utilization efficiency.
【００１７】[0017]
【実施例】図１はこの発明の一実施例の映像装置の構成
図である。図に示すように、映像装置３０は、空間光変
調装置３１と投影レンズ３２と拡散スクリーン３３を有
する。空間光変調装置３１は、照射光量が可変可能な例
えばＬＥＤアレイ等からなる光源３４と集光レンズ３５
とガラス柱３６と照射用レンズ３７及び空間光変調手段
３８とを有する光学系と、映像情報を入力して空間光変
調装置３１全体の動作を制御する制御部３９と、光源制
御部４０と、空間光変調手段制御部４１を有する。FIG. 1 is a block diagram of a video apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the video device 30 includes a spatial light modulator 31, a projection lens 32, and a diffusion screen 33. The spatial light modulator 31 includes a light source 34 composed of, for example, an LED array or the like, which can change the amount of irradiation light,
An optical system having a glass column 36, an irradiating lens 37 and a spatial light modulator 38, a controller 39 for inputting image information and controlling the overall operation of the spatial light modulator 31, a light source controller 40, It has a spatial light modulator control unit 41.
【００１８】光源制御部４０は、図２のブロック図に示
すように、照射光量制御部４２と照射タイミング制御部
４３と電源４４と光強度検出部４５と照射状態フィード
バック部４６を有する。照射光量制御部４２は光源３４
から照射する光の光量、すなわち光強度を可変制御す
る。照射タイミング制御部４３は、入力した映像情報に
より制御部３９から送られる信号により光強度を変える
タイミングを制御する。電源４４は照射光量制御部４２
で可変した光強度に応じて光源３４を発光させる。この
光源３４から照射する光の強度を光強度検出部４５で検
出し、照射状態フィードバック部４６は検出した光強度
信号を照射光量制御部４２に送りフィードバック制御す
る。As shown in the block diagram of FIG. 2, the light source control section 40 has an irradiation light amount control section 42, an irradiation timing control section 43, a power supply 44, a light intensity detection section 45, and an irradiation state feedback section 46. The irradiation light amount control unit 42 includes the light source 34
Variably controls the amount of light emitted from the light source, that is, the light intensity. The irradiation timing control unit 43 controls the timing at which the light intensity is changed by a signal sent from the control unit 39 based on the input image information. The power supply 44 is an irradiation light amount control unit 42
The light source 34 is caused to emit light in accordance with the light intensity that has been changed. The intensity of the light emitted from the light source 34 is detected by a light intensity detection unit 45, and the irradiation state feedback unit 46 sends the detected light intensity signal to the irradiation light amount control unit 42 to perform feedback control.
【００１９】この映像装置３０の制御部３９は入力した
映像情報に応じて空間光情報を光源制御部４１に送り制
御するとともに、これと同期して空間光変調手段制御部
４１を制御する。光源制御部４１で照射光量を可変する
光源３４から照射された光は集光レンズ３５で集光され
てガラス柱３６に入射し、ガラス柱３６を通って出射さ
れた光は照射用レンズ３７により空間光変調手段３２に
照射される。空間光変調手段３２に照射された光は、空
間光変調手段３２を通るときに空間光変調され、空間長
変調された光は投影レンズ３２によって拡散スクリーン
３３に拡大投射されて映像を形成する。The control section 39 of the video apparatus 30 sends and controls the spatial light information to the light source control section 41 in accordance with the input video information, and controls the spatial light modulation section control section 41 in synchronization with the spatial light information. Light emitted from a light source 34 that varies the amount of light emitted by a light source controller 41 is condensed by a condenser lens 35 and enters a glass column 36, and light emitted through the glass column 36 is emitted by an illumination lens 37. The light is applied to the spatial light modulator 32. The light applied to the spatial light modulator 32 is spatially modulated when passing through the spatial light modulator 32, and the spatially modulated light is enlarged and projected on the diffusion screen 33 by the projection lens 32 to form an image.
【００２０】光源制御部４０の照射光量制御部４２は、
光源３４の照射光量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大
値Ｅmaxに対して実質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍ
は整数、ｍ≧１）となる光源の照射光量の最小単位値Ｅ
minとの間で可変段数ｍ毎に光源３４の照射光量を可変
する。照射タイミング制御部４３は、単一の空間光情報
が積算的に空間光変調される単位時間を１フィールドと
し、１フィールドのサブフィールド数をｎとしたとき、
１フィールドの期間でｍ／ｎ≦０．５となる範囲で光源
の照射光量を可変するとともに照射タイミングを制御す
る。The irradiation light amount control unit 42 of the light source control unit 40
The maximum value Emax of the irradiation light amount of the light source 34 and the maximum value Emax of the irradiation light amount are substantially Emax = Emin × 2 m−1 (m
Is an integer, m ≧ 1), the minimum unit value E of the amount of light emitted from the light source.
The irradiation light amount of the light source 34 is varied for every variable number m of steps between “min” and “min”. The irradiation timing control unit 43 determines that a unit time in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner is one field, and the number of subfields in one field is n.
The irradiation light amount of the light source is varied and the irradiation timing is controlled within a range where m / n ≦ 0.5 in one field period.
【００２１】上記のように構成した空間光変調装置３１
で入力した映像情報の空間光変調動作を、図３（ａ）の
光源３４から照射する光の照射光量の変化と（ｂ）の照
射光が照射された空間光変調手段３８の動作を示す模式
図を参照して説明する。図３において（ａ）の縦軸は光
源３４から照射する照射光量の可変倍率２ｍ−１を示
し、横軸の１１ａ，１１ｂは、それぞれ積算的に空間光
変調する基本単位となるフィールドを示し、１１ａは第
１フィールド、１１ｂは第２フィールドであり、１ａ，
２ａ〜１０ａ及び１ｂ，２ｂ〜１０ｂは、それぞれの第
１フィールド１１ａと第２フィールド１１ｂを構成する
サブフィールドである。また、２２ａ，２２ｂは、それ
ぞれのフィールドにおいて、光源３４の照射光量が最大
値Ｅmaxから最小値Ｅminまでｍ段階で変化するサブフィ
ールドを示す。（ｂ）の１Ａ，２Ａ〜１０Ａ及び２Ｂ，
４Ｂ、７Ｂ，１０Ｂは、それぞれのサブフィールドに対
して同期して動作する空間光変調手段３８の変調率を示
す。このときの照射光量の可変段数ｍはサブフィールド
数ｎと一致するときに完全に指数的に変化する光強度か
らなる状態となることを基準とした。The spatial light modulator 31 constructed as described above
The spatial light modulation operation of the video information input in step (a) is a schematic diagram showing the change in the amount of light emitted from the light source 34 in FIG. 3 (a) and the operation of the spatial light modulation means 38 irradiated with the irradiation light (b). This will be described with reference to the drawings. In FIG. 3, the vertical axis of (a) indicates the variable magnification 2 m−1 of the amount of light emitted from the light source 34, and the horizontal axes 11 a and 11 b indicate fields which are basic units for spatial light modulation in an integrated manner. , 11a is a first field, 11b is a second field, 1a,
2a to 10a and 1b and 2b to 10b are subfields forming the first field 11a and the second field 11b, respectively. Reference numerals 22a and 22b denote subfields in which the irradiation light amount of the light source 34 changes in m steps from the maximum value Emax to the minimum value Emin in each field. (B) 1A, 2A to 10A and 2B,
Reference numerals 4B, 7B, and 10B denote modulation rates of the spatial light modulator 38 operating in synchronization with each subfield. At this time, the number m of the variable steps of the irradiation light quantity was based on the fact that the light intensity changed completely exponentially when the number n of the subfields coincided.
【００２２】図３において、サブフィールド数ｎ＝１０
であり、照射光量の可変倍率２ｍ− １＝１６＝２４より
可変段数ｍ＝４＋１＝５であり、ｍ／ｎ＝０．５≦０．
５である。このとき、第１フィールド１１ａは最大光量
で空間光変調する場合であり、１６×６＋８＋４＋２＋
１＝１１１より、１１２階調の空間光変調が可能であ
る。このときの光源利用効率η＝１１１／（１６×１
０）＝０．６９４であり、ｎ＝１０のときにサブフィー
ルドをすべて光強度を変化させた場合の光源利用効率
０．２０と比較して約３．５倍大きくすることができ
る。さらに、１１２階調よりかなり小さい階調の６４階
調の場合に、ｎ＝６としてサブフィールドをすべて光強
度が変化させたと場合の光源利用効率０．３２８と比較
しても２倍以上も大きい。したがって光源３４を小型化
して光源３４や照明光学系のコストを低減できるととも
に装置全体を小型化することができる。In FIG. 3, the number of subfields n = 10
, And the a variable number m = 4 + 1 = 5 from the variable magnification 2 m- 1 = 16 = 2 4 light quantity, m / n = 0.5 ≦ 0 .
5 At this time, the first field 11a is a case where spatial light modulation is performed with the maximum light amount, and is 16 × 6 + 8 + 4 + 2 +.
From 1 = 111, spatial light modulation of 112 gradations is possible. At this time, the light source utilization efficiency η = 111 / (16 × 1
0) = 0.694, and when n = 10, the light source use efficiency can be increased by about 3.5 times compared to the light source use efficiency of 0.20 when the light intensity is changed in all the subfields. Further, in the case of 64 gradations, which is considerably smaller than 112 gradations, the light source utilization efficiency is 0.328 or more, which is more than twice as large as the light source utilization efficiency of 0.328 when n = 6 and the light intensity is changed in all subfields. . Therefore, the size of the light source 34 can be reduced, the cost of the light source 34 and the illumination optical system can be reduced, and the size of the entire apparatus can be reduced.
【００２３】この空間光変調装置３０で最大値以外の階
調で空間光変調する場合には、光源３４の照射タイミン
グに同期して空間光変調手段３８を動作させる必要であ
る。第１フィールド１１ａは１１２階調として最小光量
の１１２倍の最大光量を空間光変調した場合を示すが、
空間光変調手段３８の動作と組み合わせることにより、
６４階調として最小光量の６３倍の照射光量を空間光変
調することも、単に空間光変調器手段３８の動作を変更
すれば良いだけなので非常に容易に変更できる。また、
このままで１１２階調より大きい１２８階調にすること
はできないので、通常の２の累乗を基本とする階調デー
タに対しては、６４階調制御が好ましい場合がある。例
えば第２フィールド１１ｂは空間光変調手段３８を適切
に動作させることにより、１６＋１６＋８＋１＝４１よ
り最小光量の４１倍の照射光量を空間光変調している例
である。このように空間光変調手段３８を適切に動作さ
せることにより、照射光量が高精度で再現性のある６４
階調制御をすることができる。When the spatial light modulator 30 performs spatial light modulation with a gradation other than the maximum value, it is necessary to operate the spatial light modulating means 38 in synchronization with the irradiation timing of the light source 34. The first field 11a shows a case where the maximum light amount of 112 times the minimum light amount is spatially modulated as 112 gradations.
By combining with the operation of the spatial light modulator 38,
Spatial light modulation of the irradiation light amount 63 times the minimum light amount as 64 gradations can be changed very easily because it is only necessary to change the operation of the spatial light modulator means 38. Also,
Since it is impossible to increase the number of gradations to 128, which is larger than the number of gradations of 112, 64 gradation control may be preferable for gradation data based on a power of two. For example, the second field 11b is an example in which the spatial light modulator 38 is appropriately operated to spatially modulate the irradiation light amount of 41 times the minimum light amount from 16 + 16 + 8 + 1 = 41. By appropriately operating the spatial light modulating means 38 in this manner, the irradiation light quantity can be adjusted with high accuracy and reproducibility.
Gradation control can be performed.
【００２４】また、この場合のサブフィールド数ｎ＝１
０と小さいのにも係わらず、通常のパルス幅階調をした
場合に１０階調しかできないことと比較して、１０倍以
上の階調がある。したがって空間光変調手段３８として
比較的応答速度の遅い空間光変調素子を用いた場合にお
いても、光源利用効率の低下を減少しながら、高い階調
を実現することができる。また、これらの階調性は空間
光変調手段３８が「０」か「１」の２値を取り得るデジ
タル的階調を用いて構成できるので、ＴＦＴ素子やＣＭ
ＯＯＳ素子によるＴＮ液晶等のアナログ階調と比較し
て、階調性の再現性に優れており信頼性を向上すること
ができる。In this case, the number of subfields n = 1
In spite of the fact that it is as small as 0, there are 10 times or more gray scales as compared to the case where only 10 gray scales can be obtained when normal pulse width gray scales are performed. Therefore, even when a spatial light modulating element having a relatively slow response speed is used as the spatial light modulating means 38, it is possible to realize a high gradation while reducing a decrease in light source use efficiency. In addition, since these spatial gradations can be configured using digital gradations in which the spatial light modulating means 38 can take two values of “0” or “1”, the TFT element or the CM
Compared with the analog gradation of the TN liquid crystal or the like by the OOS element, the reproducibility of the gradation is excellent and the reliability can be improved.
【００２５】また、これらの照射光量の可変状態は、図
３の形状に限定されるものでなく、基本単位のフィール
ドの内において、光強度が最初に増加して最大値なって
から一定となっても良く、離散的に最大値のサブフィー
ルドが存在しても、複数のフィールドが混合されていて
良く、さらには別の光源の種類のフィールドが混合され
ていても良い。また、照射光量は光強度を可変とするの
ではなく、光強度を一定として照射光のパルス幅で可変
としても構わない。The variable state of the irradiation light amount is not limited to the shape shown in FIG. 3, but becomes constant after the light intensity first increases and reaches the maximum value in the field of the basic unit. Even if a subfield having a maximum value discretely exists, a plurality of fields may be mixed, and further, a field of another light source type may be mixed. Further, the irradiation light amount may be made variable with the pulse width of the irradiation light while keeping the light intensity constant instead of making the light intensity variable.
【００２６】上記実施例は光源３４の照射光量を階段的
に変化させた場合について説明したが、図４の模式図に
示すように、光源３４の照射光量をアナログ的に変化さ
せても良い。図４において（ａ）の縦軸は光源３４から
照射する照射光量の可変倍率２ｍ−１を示し、横軸の１
１ｃは、積算的に空間光変調する基本単位となるフィー
ルドを示し、１ｃ，２ｃ〜１０ｃはフィールド１１ｃを
構成するサブフィールド、２２ｃはフィールド１１ｃに
おいて、光源３４の照射光量がＥmaxからＥminまで変化
するサブフィールドを示す。（ｂ）の２Ｃ，４Ｃ，７
Ｃ，１０Ｃはサブフィールドに対して同期して動作する
空間光変調手段３８の変調率を示す。In the above embodiment, the case where the irradiation light amount of the light source 34 is changed stepwise is described. However, as shown in the schematic diagram of FIG. 4, the irradiation light amount of the light source 34 may be changed in an analog manner. In FIG. 4, the vertical axis of FIG. 4A indicates the variable magnification 2 m−1 of the irradiation light amount emitted from the light source 34, and the horizontal axis indicates 1 m.
Reference numeral 1c denotes a field which is a basic unit for spatially modulating the light in a cumulative manner. Reference numerals 1c, 2c to 10c denote subfields constituting the field 11c, and reference numeral 22c denotes a field 11c in which the irradiation light amount of the light source 34 changes from Emax to Emin. Indicates a subfield. 2C, 4C, 7 of (b)
C and 10C denote modulation rates of the spatial light modulator 38 operating in synchronization with the subfield.
【００２７】図４において、サブフィールド数ｎ＝１０
であり、１６＝２４よりｍ＝４＋１＝５であり、ｍ／ｎ
＝０．５≦０．５である。このときフィールド１１ｃ
は、空間光変調装置として最大光量を変調する場合であ
り、実効的な照射光量を、説明の簡略化のためサブフィ
ールドの中心時間での光強度の最大値でサブフィールド
の照射光量を代表して用いると、１６×６＋８＋４＋２
＋１＝１１１より、１１２階調の空間光変調が可能であ
る。このときの光源利用効率η＝１１１／（１６×１
０）＝０．６９４であり、光源利用効率ηを向上させる
ことができる。但し、この場合の実際の平均的な照射光
量は、サブフィールドの中心時間の最大値とは照射光量
が最小値に近付くほど異なってくるので、実際の階調性
は１１２階調はない。このため、実際にはサブフィール
ドの期間に対応して照射光量の可変プロファイルを決定
する必要がある。In FIG. 4, the number of subfields n = 10
From 16 = 24 , m = 4 + 1 = 5, and m / n
= 0.5 ≦ 0.5. At this time, the field 11c
Is the case where the maximum light quantity is modulated as a spatial light modulator, and the effective irradiation light quantity is represented by the maximum value of the light intensity at the center time of the subfield for simplification of the description. When used, 16 × 6 + 8 + 4 + 2
From + 1 = 111, spatial light modulation of 112 gradations is possible. At this time, the light source utilization efficiency η = 111 / (16 × 1
0) = 0.694, and the light source use efficiency η can be improved. However, in this case, the actual average irradiation light quantity differs from the maximum value of the center time of the subfield as the irradiation light quantity approaches the minimum value, and thus the actual gradation does not have 112 gradations. Therefore, in practice, it is necessary to determine the variable profile of the irradiation light amount corresponding to the subfield period.
【００２８】また、光源３４の照射光量をアナログ的に
変化させる空間光変調装置３１で最大値以外の階調で空
間光変調する場合には、光源３４の照射タイミングに同
期して空間光変調手段３８を動作することが必要であ
る。説明の簡略化のためサブフィールドの中心時間での
照射光量の最大値でサブフィールドの照射光量を代表し
て用いると、フィールド１１ｃは１１２階調として空間
光変調する最大光量は最小光量の１１２倍であるが、空
間光変調手段３８の動作と組み合わせることにより、６
４階調として最小光量の６３倍の照射光量を空間光変調
することは、単に空間光変調器手段３８の動作を変更す
ればよいだけなので非常に容易に変更できる。この場合
もこのままで１１２階調より大きい１２８階調にするこ
とはできないので、２の累乗を基本とする階調データに
対しては、６４階調制御が好ましい。また、図４におい
て、４１倍の照射光量に制御する場合は、図３の第２フ
ィールド１１ｂの場合と同様である。In the case where the spatial light modulator 31 for changing the amount of light emitted from the light source 34 in an analog manner performs spatial light modulation with a gradation other than the maximum value, the spatial light modulating means is synchronized with the irradiation timing of the light source 34. 38 is required to operate. When the irradiation light amount of the subfield is used as a representative value of the irradiation light amount at the center time of the subfield for simplicity of description, the maximum light amount to spatially modulate the field 11c as 112 gradations is 112 times the minimum light amount. However, by combining with the operation of the spatial light modulator 38, 6
The spatial light modulation of the irradiation light amount 63 times the minimum light amount as the four gradations can be very easily changed because the operation of the spatial light modulator means 38 only needs to be changed. In this case as well, it is not possible to make 128 gradations larger than 112 gradations, so that 64 gradation control is preferable for gradation data based on a power of two. In addition, in FIG. 4, the case where the irradiation light amount is controlled to 41 times is the same as the case of the second field 11b in FIG.
【００２９】また、光源３４の照射光量をアナログ的に
変化させるために、空間光変調手段３８の動作を照射光
量と高精度に同期する必要がある。この同期にずれがあ
ると、空間光変調する光の階調誤差となって映像品質が
大きく低下する。また、空間光変調素子の変調に時間的
な不均一であると、これも大きく影響しやすい。これは
照射光量の大きく変化し続ける期間が存在するからで、
これは図４における最大値から最小値へ照射光量が変化
する場合の初期、すなわちのサブフレーム６ｃ，７ｃの
期間に相当する。Further, in order to change the amount of light emitted from the light source 34 in an analog manner, it is necessary to synchronize the operation of the spatial light modulator 38 with the amount of irradiated light with high precision. If there is a deviation in the synchronization, a gradation error occurs in the light subjected to spatial light modulation, and the image quality is greatly reduced. In addition, if the modulation of the spatial light modulator is non-uniform over time, this also tends to be greatly affected. This is because there is a period in which the amount of irradiation light keeps changing greatly.
This corresponds to the initial period when the irradiation light amount changes from the maximum value to the minimum value in FIG. 4, that is, the period of the subframes 6c and 7c.
【００３０】図５，図６は図３の模式図に示す空間光変
調動作を行う空間光変調装置３１において、４≦ｎ≦２
０の場合におけるｍ／ｎ値と光源利用効率ηとの関係を
示し、図５は全データを一覧で示したものであり、図６
は図５の左上の１／４の部分を拡大して示したものであ
る。図に示す光源利用効率ηの変化特性は、ｍ≦ｎ（た
だし、ｍは整数、ｍ≧０）の範囲内で、ｍを変化させた
値をプロットしてこれを直線で結んだものである。これ
らの値は、以下のようにして空間光変調装置３１に対し
て求めた。基本単位のフィールドがｎ個のサブフィール
ドを有し、照明光量が、最大値Ｅmaxに対してＥmax＝Ｅ
min×２ｍ−１と可変可能であるとし、光源利用効率η
の基準として、その最大値にすべてのサブフィールドで
パルス幅変調を行った場合の、照射光量の階調２ｍ＋１
をもとにＰ＝２ｍ＋１×ｎとし、ｍが変化した場合の最
大可能な利用効率の階調Ｃ＝（２ｍ＋１×（ｎ−（ｍ＋
１）＋１）―１）とし、η＝Ｃ／Ｐとした。このとき
の、各サブフィールド数ｎ毎の光源利用効率ηの変化特
性は上に少し凸形状の折れ線を描くことがわかる。FIGS. 5 and 6 show a spatial light modulator 31 for performing the spatial light modulation operation shown in the schematic diagram of FIG.
FIG. 5 shows the relationship between the m / n value and the light source utilization efficiency η in the case of 0, and FIG. 5 shows a list of all data.
Is an enlarged view of the upper left quarter of FIG. The change characteristic of the light source utilization efficiency η shown in the figure is obtained by plotting values obtained by changing m within a range of m ≦ n (m is an integer and m ≧ 0) and connecting the values with a straight line. . These values were obtained for the spatial light modulator 31 as follows. The field of the basic unit has n subfields, and the amount of illumination light is Emax = E with respect to the maximum value Emax.
min × 2 m−1 and the light source utilization efficiency η
Of the irradiation light quantity 2m + 1 when the pulse width modulation is performed on the maximum value in all subfields
Is set to P = 2 m + 1 × n, and the gradation C of the maximum possible utilization efficiency when m changes is C = (2 m + 1 × (n− (m +
1) +1) -1), and η = C / P. At this time, it can be seen that the change characteristic of the light source use efficiency η for each subfield number n draws a slightly convex polygonal line upward.
【００３１】図５において、η＝１付近で光源利用効率
ηの変化特性が水平方向に直線状に配列しており、これ
はｍ＝１の場合、すなわちパルス幅変調のみの場合に相
当する。このパルス幅変調のみの場合に対して、照明光
量が２つの異なる部分を含むｍ＝２の場合には、ｍ＝１
の配列の付近でかつ下に、少し右下がりに傾いて、それ
ぞれの直線と交差する形でプロットが直線状に配列して
いる。以下、ｍ＝３以上のときはこれと同様に、順にそ
れぞれ、ｍ−１の配列の付近でかつその下に、だんだん
右下がりの傾きが大きくなりながら、それぞれの直線と
交差する形でプロットが直線状に配列している。これら
の、同じｍ同士の直線的な配列は、ｎが少ないとき限ら
ず、図６から判るように、ｎが大きな２０の場合でも同
様に存在している。これはｍが一定であると、ｍ／ｎ値
と光源利用効率ηは直線的に変化することを示す。In FIG. 5, the change characteristics of the light source utilization efficiency η are linearly arranged in the horizontal direction near η = 1, which corresponds to the case where m = 1, that is, the case of only pulse width modulation. In contrast to the case where only the pulse width modulation is performed, if m = 2 in which the illumination light amount includes two different portions, m = 1
The plots are arranged in a straight line in the vicinity of and below the array and slightly inclining to the right and crossing each straight line. Hereinafter, similarly, when m = 3 or more, plots are respectively formed in the vicinity of the array of m−1 and below the array in such a manner as to gradually intersect with each straight line while the slope of the rightward slope gradually increases. They are arranged in a straight line. These linear arrangements of m are not limited to the case where n is small, but also exist when n is 20 as shown in FIG. This indicates that if m is constant, the m / n value and the light source utilization efficiency η change linearly.
【００３２】また、図５に示すように、ｎ数を増加する
ほど、光源利用効率ηが大きく低下することがわかる。
この絶対値は、マルチカラーとしての１６階調以下の場
合には、最低でも０．４６９と約１／２であるのに対
し、フルカラーとして実際に使用されている６４階調、
２５６階調では、それぞれ光源効率の最低値は０．３３
４，０．２４９と１／３以下になり、小型のヘッドマウ
ンテッドディスプレイ等以外には、実用性が乏しい光源
利用効率である。これらの光源利用効率は、２０型以上
の大型映像装置に非常に重要な要素であり、光源だけで
３倍の余裕を確保することは、これにさらに光利用効率
を乗ずることを考えると、実用性を全く想定できない。
しかしながら、図５において、ｍ／ｎ≦０．５のときに
は光源利用効率ηが０．６以上を実現できることがわか
る。しかも、この最低値のとき、すなわちｍ／ｎ＝０．
５及びｎ＝２０とき、空間光変調装置３１の階調は１画
素単色「４０９６０」という１５〜１６ビット階調に相
当する非常に大きい階調を実現することができる。１６
ビット階調は超高階調の１つの目安の数であり、通常の
光情報検出装置では冷却機構を設けて実現するほどの階
調であるが、これ相当する空間光変調装置３１を実現す
ることができる。さらに高階調化のために、ｎ数を無限
大に近づけた場合においても、これらの直線は（ｍ／
ｎ、η）が（０，１）と（１，０）を結ぶ直線よりも左
下にはならないので、光利用効率は理論的に０．５以上
になる。これは、ｍ／ｎ≦０．５の条件を維持しながら
光源３４の照射光量と空間光変調手段３８の制御を行う
ことにより、如何なる場合に置いても、光源利用効率η
が２分の１となる０．５以上を確保できることを示し、
このため２倍程度の光源３４を確保するだけで良い。Further, as shown in FIG. 5, it can be seen that the light source utilization efficiency η is greatly reduced as the number n is increased.
This absolute value is at least 0.469, which is about ２ when the number of gradations is 16 or less as a multi-color, whereas the absolute value is 64 gradations which are actually used as a full color.
At 256 gradations, the minimum value of the light source efficiency is 0.33 respectively.
4,0.249, which is 1/3 or less, which means that the light source utilization efficiency is not practical except for a small head mounted display or the like. These light source utilization efficiencies are very important elements for large-sized image devices of 20 inches or more, and securing a three-fold margin only with the light source alone requires practical use in view of further multiplying the light utilization efficiency. Sex cannot be assumed at all.
However, it can be seen from FIG. 5 that when m / n ≦ 0.5, the light source utilization efficiency η can be 0.6 or more. Moreover, at the time of this minimum value, that is, m / n = 0.
When 5 and n = 20, the gradation of the spatial light modulator 31 can realize a very large gradation corresponding to a 15 to 16-bit gradation of one pixel “40960”. 16
The bit gray scale is one standard number of the ultra-high gray scale, and is a gray scale that can be realized by providing a cooling mechanism in a normal optical information detection device. Can be. In order to further increase the gradation, even when the number of n is set near infinity, these straight lines are (m /
n, η) is not lower left than the straight line connecting (0, 1) and (1, 0), so that the light utilization efficiency is theoretically 0.5 or more. This can be achieved by controlling the amount of light emitted from the light source 34 and the spatial light modulator 38 while maintaining the condition of m / n ≦ 0.5, so that the light source utilization efficiency η
Can be secured to 0.5 or more, which is 1/2,
Therefore, it is only necessary to secure about twice as many light sources 34.
【００３３】図７は、図５の値に対して、空間光変調装
置３１の階調に着目して、ｍ／ｎ値と正規化した光利用
効率η／η（ｎ＝ｍ）との関係を示す。図７において、
各変化特性は上から順々に２５６階調と１２８階調と６
４階調を確保できるｎとｍの組み合わせ（但し、同じｎ
で異なるｍが２つ以上ある場合には、ｍは最小の値）に
関して、プロットしてこれを直線で結んだものである。
具体的には、例えば図７で６４階調を確保できるｎとｍ
の組み合わせとは、６４階調から１２７階調の範囲にあ
る組み合わせである。これは、通常の画像表示が２の指
数を基本とする階調で処理、ランク分けせれることに基
づく。また、ここでの正規化光源利用率η／η（ｎ＝
ｍ）とは、ｍ＝ｎ、すなわちｎ／ｍ＝１の場合の光源利
用効率ηを１としたときの相対比である。FIG. 7 shows the relationship between the m / n value and the normalized light use efficiency η / η (n = m) with respect to the values in FIG. 5 by focusing on the gradation of the spatial light modulator 31. Is shown. In FIG.
The change characteristics are 256 tones, 128 tones, 6
A combination of n and m that can secure four gradations (however, the same n
In the case where there are two or more different m's, m is the minimum value) and plotted and connected by a straight line.
More specifically, for example, in FIG.
Is a combination in the range of 64 gradations to 127 gradations. This is based on the fact that normal image display is processed and ranked based on gradation based on an index of 2. Further, the normalized light source utilization rate η / η (n =
m) is a relative ratio when the light source use efficiency η in the case of m = n, that is, n / m = 1, is 1.
【００３４】図７において各プロットは図５の場合と比
較して、離散的に集団を形成している。これは通常の階
調が２の累乗の階調を基本としてデータの入力、演算、
転送、出力されている場合が多いのに対し、図５の各プ
ロットは、例えば６４階調と１２８階調の間のいろいろ
な階調が、最大値として可能な階調となることに基づ
く。このため、図３においてｎ＝９で、ｍ＝５では９６
階調可能であるにもかかわらず、これを通常の階調数に
合わせて６４階調として使用するならば、３２階調分も
無駄が生じる。しかし、ｎ＝１０にすると、ｍ＝４で正
確に６４階調可能となり無駄がなくなる。図５でわかる
ように、ｍ＝５であったものが、ｍ＝４でよいとなる
と、同じｍの値の配列を１つ上へシフトした状態となる
ので、光源利用効率が直線的ではなくステップ的に増加
することができる。In FIG. 7, each plot forms a discrete group as compared with the case of FIG. This means that data input, calculation,
While the data is often transferred and output, the plots in FIG. 5 are based on the fact that various gray levels between, for example, 64 gray levels and 128 gray levels become the maximum possible gray levels. Therefore, in FIG. 3, n = 9 and m = 5
Even though gradation is possible, if this is used as 64 gradations in accordance with the normal number of gradations, 32 gradations are wasted. However, when n = 10, 64 gradations can be accurately performed when m = 4, and waste is eliminated. As can be seen from FIG. 5, if m = 5, but if m = 4, the array of the same value of m is shifted up by one, so the light source utilization efficiency is not linear. Can be increased in steps.
【００３５】また、図７から明らかなように、フルカラ
ーに好ましい６４階調、１２８階調、２５６階調におけ
るステップ的な光源利用効率の増加は、ｍ／ｎ≦０．５
のときに、ｎ＝ｍの状態から２ステップ存在している。
このため、フルカラー表示のような高階調の場合には、
ｍ／ｎ≦０．５であることにより、光源利用効率を確実
に５０％以上の実用レベルにすることができる。この２
ステップ分は、フルカラーに好ましい６４階調、１２８
階調、２５６階調の場合において、ｍ＝ｎの状態からｎ
を１つづつ増加させていった場合に、いずれも、共通で
４つめで生じることが図７からわかる。このため、２ｘ
階調に空間光変調したい場合には、ｎ≧（ｘ＋４）及び
（ｘ−２）≧ｍの範囲で照射光量を可変することによ
り、光源利用効率を２ステップすなわち２つ分のｍの減
少に相当する分だけ大きくすることができる。As is apparent from FIG. 7, the stepwise increase in the light source use efficiency at 64 gradations, 128 gradations, and 256 gradations, which is preferable for full color, is represented by m / n ≦ 0.5.
At this time, there are two steps from the state of n = m.
Therefore, in the case of high gradation such as full color display,
When m / n ≦ 0.5, the light source utilization efficiency can be reliably set to a practical level of 50% or more. This 2
The number of steps is 64 gradations, 128 desirable for full color.
In the case of gray scale and 256 gray scales, from the state of m = n to n
It can be seen from FIG. 7 that when is increased one by one, all occur in the fourth common case. Therefore, 2 x
When it is desired to perform spatial light modulation on the gray scale, the light source utilization efficiency can be reduced by two steps, that is, two steps of m, by changing the irradiation light amount in the range of n ≧ (x + 4) and (x−2) ≧ m. It can be increased by a corresponding amount.
【００３６】また、ｎを増加したときに、このステップ
的な光源利用効率の増加が生じたプロットに相当するｍ
とｎで光源３４の照射光量と空間光変調手段３８の制御
を行うことにより、ｎの無駄をなくすることができる。
もちろん、さらにｎを１、２，３と増加した場合にも、
次のステップ的増加が生じなかったとしても、そのｎと
ｍに応じた階調にすることにより、光源利用効率は増加
する。ただし、通常の例えば図３の場合に、最大値とし
て１１２階調できるのに、１２８階調未満であるので６
４階調表示を行うと、６４／１１２＝０．５７１であ
り、結果として、６３／１６０＝０．３９４の光利用効
率となってしまうので、そのｎとｍに応じた最大の階調
にすることにより光源利用効率を増加することが好まし
い。Further, when n is increased, m corresponding to a plot in which this stepwise increase in light source utilization efficiency occurs.
By controlling the amount of light emitted from the light source 34 and the spatial light modulator 38 with n and n, n can be eliminated.
Of course, when n is further increased to 1, 2, and 3,
Even if the next stepwise increase does not occur, the light source utilization efficiency increases by setting the gradation according to the n and m. However, in the normal case of FIG. 3, for example, although the maximum value can be 112 gradations, it is less than 128 gradations, so that 6
When the four gradation display is performed, 64/112 = 0.571, and as a result, the light use efficiency becomes 63/160 = 0.394. By doing so, it is preferable to increase the light source utilization efficiency.
【００３７】上記の２ステップ分の増加により、十分に
実用的な光源利用効率にすることができるが、サブフィ
ールド数に余裕がある場合には、ｍ＝ｎの状態からから
ｎを１つづつ増加させていった場合に、図７に示すよう
に、いずれも共通に１１個めで３ステップめの増加が生
じる。このため、２ｘ階調に空間光変調したい場合に
は、ｎ≧（ｘ＋１１）と（ｘ−３）≧ｍの範囲で照射光
量を可変することにより、光源利用効率を３ステップ、
つまりは３つ分のｍの減少に相当する分だけ大きくする
ことができ、このときの、正規化光源利用効率は約３倍
と非常に大き苦することができる。By increasing the above two steps, it is possible to obtain a sufficiently practical light source utilization efficiency. However, if there is a sufficient number of subfields, n is increased one by one from the state of m = n. As shown in FIG. 7, when the number is increased, the eleventh and third steps increase in common. Therefore, when spatial light modulation is desired to be performed at 2 × gradation, the light source utilization efficiency can be increased in three steps by changing the irradiation light amount in the range of n ≧ (x + 11) and (x−3) ≧ m.
That is, it can be increased by an amount corresponding to the decrease of m by three, and the normalized light source use efficiency at this time can be very large, about three times.
【００３８】より具体的には、図６と図７からわかるよ
うに、フルカラーに必要な６４階調と２５６階調の場合
に、それぞれ、ｎ＞１７とｎ＞１９にすることにより、
０．９以上と０．８以上の非常に大きい光源利用効率を
得ることができる。この光源利用効率の低下が２０％以
内であると、この損失自体は他の光学部品の光学設計で
吸収できる範囲であり、照明最大光量はパルス変調と同
じ量で良くなる。また、光源利用効率の低下が１０％以
内であると、この損失自体を他の光学部品で吸収しなく
ても良い範囲であり、照明最大光量および照明光学系
は、パルス変調と同じ量で良くなる。また、例えば、２
５６階調においては、サブイールド数が２０であり、従
来の２０／２５６＝０．０７８と１桁以上小さく、この
ため空間光変調手段３８の応答速度が１０倍以上遅いも
のを使用することもできる。More specifically, as can be seen from FIGS. 6 and 7, in the case of 64 gradations and 256 gradations required for full color, by setting n> 17 and n> 19, respectively,
A very large light source utilization efficiency of 0.9 or more and 0.8 or more can be obtained. If the reduction in the light source utilization efficiency is within 20%, the loss itself is within a range that can be absorbed by the optical design of other optical components, and the maximum illumination light quantity is the same as that of pulse modulation. If the decrease in the light source utilization efficiency is within 10%, the loss itself does not need to be absorbed by other optical components, and the maximum illumination light amount and the illumination optical system may be the same amount as the pulse modulation. Become. Also, for example, 2
At 56 gradations, the number of sub-yields is 20, which is smaller than conventional 20/256 = 0.078 by one digit or more. it can.
【００３９】図４に示すように、光源３４の光強度をア
ナログ的に可変して空間光変調を行う場合も、図５、図
６及び図７と同様に、１フィールド１１ｃの期間をＴｆ
とし、光源３４の照射光量がＥmaxからＥminまで変化す
るサブフィールド２２ｃの期間をＴｇとし、Ｔｇ／Ｔｆ
≦０．５とすることにより、高階調の場合においても光
源利用効率を０．５以上にすることができる。As shown in FIG. 4, also in the case where spatial light modulation is performed by varying the light intensity of the light source 34 in an analog manner, similarly to FIGS. 5, 6, and 7, the period of one field 11c is set to Tf.
Tg is the period of the subfield 22c in which the irradiation light amount of the light source 34 changes from Emax to Emin, and Tg / Tf
By setting ≦ 0.5, the light source utilization efficiency can be made 0.5 or more even in the case of high gradation.
【００４０】前記実施例は空間光変調装置３１を映像装
置に適用した場合について説明したが、光情報処理装置
や光情報通信装置，光情報記憶装置，光情報出力装置，
画像表示装置に適用することにより階調性に優れた画像
等を安定して形成したり処理することができる。In the above embodiment, the spatial light modulation device 31 is applied to an image device. However, an optical information processing device, an optical information communication device, an optical information storage device, an optical information output device,
By applying the present invention to an image display device, it is possible to stably form and process an image or the like having excellent gradation.
【００４１】[0041]
【発明の効果】この発明は以上説明したように、単一の
空間光情報が積算的に空間光変調される単位時間を１フ
ィールドとし、１フィールドのサブフィールド数をｎと
したとき、１フィールドの期間でｍ／ｎ≦０．５となる
範囲で光源の照射光量を、照射光量の最大値Ｅmaxと、
照射光量の最大値Ｅmaxに対して実質的にＥmax＝Ｅmin
×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）となる光源の照射光量
の最小単位値Ｅminとの間で可変段数ｍ毎に可変すると
ともに照射タイミングを制御することにより、光源の利
用効率を高めることができる。したがって光源を小型化
して光源や照明光学系のコストを低減できるとともに装
置全体を小型化することができるとともに階調性再現の
信頼性を向上することができる。As described above, according to the present invention, when a unit time in which single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner is one field, and the number of subfields of one field is n, one field In the range where m / n ≦ 0.5 during the period of 照射, the maximum value Emax of the irradiation light amount,
Substantially Emax = Emin with respect to the maximum value Emax of the irradiation light amount
× 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1). The light source utilization efficiency can be improved by varying the number of variable stages for each variable number m between the minimum unit value Emin of the irradiation light amount of the light source and controlling the irradiation timing. Can be enhanced. Therefore, the size of the light source can be reduced to reduce the cost of the light source and the illumination optical system, the size of the entire apparatus can be reduced, and the reliability of reproducing the gradation can be improved.
【００４２】また、単一の空間光情報が積算的に空間光
変調される単位時間Ｔｆを１フィールドとし、１フィー
ルドの期間に光源の照射光量が最小値minと最大値Ｅmax
との間で変化する実質的な期間をＴｇとし、１フィール
ドの期間でＴｇ／Ｔｆ≦０．５となる範囲で光源の照射
光量を、照射光量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値
Ｅmaxに対して実質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは
整数、ｍ≧１）となる照射光量の最小単位値Ｅminとの
間で可変するとともに照射タイミングを制御することに
より、光源の利用効率を高めることができる。A unit time Tf in which a single piece of spatial light information is spatially modulated in an integrated manner is defined as one field, and the amount of light emitted from the light source during the period of one field is a minimum value min and a maximum value Emax.
Tg is a substantial period that changes between the above conditions, and the irradiation light amount of the light source is set to a maximum value Emax of the irradiation light amount and a maximum value Emax of the irradiation light amount within a range where Tg / Tf ≦ 0.5 in one field period. By changing the irradiation timing between the irradiation light amount and the minimum unit value Emin that substantially satisfies Emax = Emin × 2 m-1 (m is an integer, m ≧ 1), and controlling the irradiation timing, Efficiency can be increased.
【００４３】さらに、２ｘ階調（ｘは整数、ｘ≧０）に
空間光変調するときに、単一の空間光情報が積算的に空
間光変調される単位時間を１フィールドとし、１フィー
ルドのサブフィールド数をｎとしたとき、１フィールド
の期間でｍ／ｎ≦０．５及びｎ≧（ｘ＋４）と（ｘ−
２）≧ｍの範囲で光源の照射光量を、照射光量の最大値
Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅmaxに対して実質的にＥma
x＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）となる照射光
量の最小単位値Ｅminとの間で可変段数ｍ毎に可変する
とともに照射タイミングを制御することにより、光源の
強度をすべて指数的に変化させる場合よりも２倍以上大
きいの光源利用効率を実現することができるとともに階
調性再現の信頼性を高めることができる。Further, when performing spatial light modulation to 2 × gradations (x is an integer, x ≧ 0), a unit time in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner is defined as one field. Where n is the number of subfields, m / n ≦ 0.5 and n ≧ (x + 4) and (x−
2) In the range of ≧ m, the irradiation light amount of the light source is substantially Ema with respect to the maximum value Emax of the irradiation light amount and the maximum value Emax of the irradiation light amount.
The intensity of the light source is changed by changing the irradiation timing at each variable stage number m between the minimum unit value Emin of the irradiation light amount where x = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1) and controlling the irradiation timing. It is possible to realize a light source use efficiency that is twice or more larger than the case where all are changed exponentially, and it is possible to enhance the reliability of gradation reproduction.
【００４４】また、ほぼ６４階調に空間光変調するとき
に、単一の空間光情報が積算的に空間光変調される単位
時間を１フィールドとし、１フィールドのサブフィール
ド数をｎとしたとき、１フィールドの期間でｍ／ｎ≦
０．５及びｎ≧１７の範囲で光源の照射光量を、照射光
量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅmaxに対して実
質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）と
なる照射光量の最小単位値Ｅminとの間で可変段数ｍ毎
に可変するとともに照射タイミングを制御することによ
り、９０％より大きい光源利用効率を実現できるととも
に階調性再現の信頼性を高めることができる。When spatial light modulation is performed to approximately 64 gradations, the unit time at which single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner is one field, and the number of subfields in one field is n. M / n ≦ 1 field period
In the range of 0.5 and n ≧ 17, the irradiation light amount of the light source is substantially equal to the maximum value Emax of the irradiation light amount and the maximum value Emax of the irradiation light amount, where Emax = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1) by controlling the irradiation timing by varying the number of variable steps with the minimum unit value Emin of the irradiation light amount Emin satisfying ≧ 1), it is possible to realize a light source utilization efficiency of more than 90% and to improve the reliability of gradation reproduction. Can be increased.
【００４５】また、ほぼ２５６階調に空間光変調すると
きに、単一の空間光情報が積算的に空間光変調される単
位時間を１フィールドとし、１フィールドのサブフィー
ルド数をｎとしたとき、１フィールドの期間でｍ／ｎ≦
０．５及びｎ≧１９の範囲で光源の照射光量を、照射光
量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅmaxに対して実
質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）と
なる照射光量の最小単位値Ｅminとの間で可変段数ｍ毎
に可変するとともに照射タイミングを制御することによ
り、８０％より大きい光源利用効率を実現できるととも
に階調性再現の信頼性を高めることができる。When spatial light modulation is performed to approximately 256 gradations, a unit time in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner is one field, and the number of subfields in one field is n. M / n ≦ 1 field period
In the range of 0.5 and n ≧ 19, the irradiation light amount of the light source is substantially equal to the maximum value Emax of the irradiation light amount and the maximum value Emax of the irradiation light amount, where Emax = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m By controlling the irradiation timing while changing the irradiation light amount to a minimum unit value Emin of ≧ 1) at a variable number of steps m, it is possible to realize a light source utilization efficiency of more than 80% and to reproduce the gradation. Can be increased.
【図１】この発明の実施例の映像装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a video device according to an embodiment of the present invention.
【図２】光源制御部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a light source control unit.
【図３】上記実施例の空間光変調動作を示す模式図であ
る。FIG. 3 is a schematic diagram showing a spatial light modulation operation of the embodiment.
【図４】他の空間光変調動作を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing another spatial light modulation operation.
【図５】空間光変調動作の原理を示す光源利用効率の変
化特性図である。FIG. 5 is a graph showing a change characteristic of a light source use efficiency showing a principle of a spatial light modulation operation.
【図６】上記光源利用効率の変化特性図の部分詳細図で
ある。FIG. 6 is a partial detailed view of a change characteristic diagram of the light source use efficiency.
【図７】他の空間光変調動作の原理を示す正規化光源利
用効率の変化特性図である。FIG. 7 is a change characteristic diagram of normalized light source use efficiency showing another principle of spatial light modulation operation.
【図８】従来例の階調表示方法を示すタイムチャートで
ある。FIG. 8 is a time chart showing a conventional gradation display method.
【図９】従来例の他の階調表示方法を示すタイムチャー
トである。FIG. 9 is a time chart showing another gradation display method of the conventional example.
ｎ；１フィールド中のサブフィールド数、ｍ；照射光量
の可変段数、１〜１０；サブフィールド、１１；１フィ
ールドの範囲、２２；照射光量が最大値Ｅmaxから最小
値Ｅminまで変化するサブフィールドの範囲、３０；映
像装置、３１；空間光変調装置、３２；投影レンズ、３
３；拡散スクリーン、３４；光源、３５；集光レンズ、
３６；ガラス柱、３７；照射用レンズ、３８；空間光変
調手段、３９；制御部、４０；光源制御部、４１；空間
光変調手段制御部、４２；照射光量制御部、４３；照射
タイミング制御部、４４；電源。n: number of subfields in one field, m: variable number of steps of irradiation light quantity, 1 to 10: subfield, 11: range of one field, 22: subfield in which irradiation light quantity changes from maximum value Emax to minimum value Emin Range, 30; video device, 31; spatial light modulator, 32; projection lens, 3
3; diffuser screen; 34; light source; 35; condenser lens;
36; glass pillar, 37; irradiation lens, 38; spatial light modulation means, 39; control section, 40; light source control section, 41; spatial light modulation section control section, 42; irradiation light quantity control section, 43; Part, 44; power supply.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６１１ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６１１Ａ ６４１ ６４１Ｅ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｂ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G09G 3/20 611 G09G 3/20 611A 641 641E H04N 5/74 H04N 5/74 B
Claims (7)
期して空間光変調可能な空間光変調手段を有する空間光
変調装置において、 光源の照射光量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅm
axに対して実質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整
数、ｍ≧１）となる光源の照射光量の最小単位値Ｅmin
との間で可変段数ｍ毎に光源の照射光量を可変する照射
光量制御手段と、単一の空間光情報が積算的に空間光変
調される単位時間を１フィールドとし、１フィールドの
サブフィールド数をｎとしたとき、１フィールドの期間
でｍ／ｎ≦０．５となる範囲で光源の照射光量を可変す
るとともに照射タイミングを制御する照射タイミング制
御手段とを有することを特徴とする空間光変調装置。1. A spatial light modulator comprising: a light source capable of changing an irradiation light amount; and a spatial light modulator capable of performing spatial light modulation in synchronization with the light source. Value Em
The minimum unit value Emin of the irradiation light amount of the light source that substantially satisfies Emax = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1) with respect to ax
An irradiation light amount control means for changing the irradiation light amount of the light source for every variable number m of steps, and a unit time in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner as one field, and the number of subfields in one field Where n is n, and an irradiation timing control means for controlling the irradiation timing while varying the irradiation light amount of the light source within a range of m / n ≦ 0.5 in one field period. apparatus.
期して空間光変調可能な空間光変調手段を有する空間光
変調装置において、 光源の照射光量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅm
axに対して実質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整
数、ｍ≧１）となる光源の照射光量の最小単位値Ｅmin
との間で可変段数ｍ毎に光源の照射光量を可変する照射
光量制御手段と、単一の空間光情報が積算的に空間光変
調される単位時間Ｔｆを１フィールドとし、１フィール
ドの期間に光源の照射光量が最小値minと最大値Ｅmaxと
の間で変化する実質的な期間をＴｇとし、１フィールド
の期間でＴｇ／Ｔｆ≦０．５となる範囲で光源の照射光
量を可変するとともに照射タイミングを制御する照射タ
イミング制御手段を有することを特徴とする空間光変調
装置。2. A spatial light modulator comprising a light source capable of varying an irradiation light amount and spatial light modulation means capable of performing spatial light modulation in synchronization with the light source, comprising: a maximum value Emax of the irradiation light amount of the light source; Value Em
The minimum unit value Emin of the irradiation light amount of the light source that substantially satisfies Emax = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1) with respect to ax
An irradiation light amount control means for changing the irradiation light amount of the light source for every variable number m of steps, and a unit time Tf in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner as one field, Let Tg be a substantial period during which the irradiation light amount of the light source changes between the minimum value min and the maximum value Emax, and vary the irradiation light amount of the light source within a range where Tg / Tf ≦ 0.5 in one field period. A spatial light modulation device comprising irradiation timing control means for controlling irradiation timing.
期して空間光変調可能な空間光変調手段を有し、２ｘ階
調（ｘは整数、ｘ≧０）に空間光変調する空間光変調装
置において、 光源の照射光量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅm
axに対して実質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整
数、ｍ≧１）となる光源の照射光量の最小単位値Ｅmin
との間で可変段数ｍ毎に光源の照射光量を可変する照射
光量制御手段と、単一の空間光情報が積算的に空間光変
調される単位時間を１フィールドとし、１フィールドの
サブフィールド数をｎとしたとき、１フィールドの期間
でｍ／ｎ≦０．５及びｎ≧（ｘ＋４）と（ｘ−２）≧ｍ
の範囲で光源の照射光量を可変するとともに照射タイミ
ングを制御する照射タイミング制御手段を有することを
特徴とする空間光変調装置。3. A light source capable of changing an irradiation light amount, and a spatial light modulator capable of performing spatial light modulation in synchronization with the light source, and spatial light modulates to 2 × gradations (x is an integer, x ≧ 0). In the spatial light modulator, the maximum value Emax of the irradiation light amount of the light source and the maximum value Em of the irradiation light amount
The minimum unit value Emin of the irradiation light amount of the light source that substantially satisfies Emax = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1) with respect to ax
An irradiation light amount control means for changing the irradiation light amount of the light source for every variable number m of steps, and a unit time in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner as one field, and the number of subfields in one field Is n, m / n ≦ 0.5 and n ≧ (x + 4) and (x−2) ≧ m in one field period
A spatial light modulator comprising: an irradiation timing control unit that varies an irradiation light amount of a light source in a range of and controls an irradiation timing.
期して空間光変調可能な空間光変調手段を有し、ほぼ６
４階調に空間光変調する空間光変調装置において、 光源の照射光量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅm
axに対して実質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整
数、ｍ≧１）となる光源の照射光量の最小単位値Ｅmin
との間で可変段数ｍ毎に光源の照射光量を可変する照射
光量制御手段と、単一の空間光情報が積算的に空間光変
調される単位時間を１フィールドとし、１フィールドの
サブフィールド数をｎとしたとき、１フィールドの期間
でｍ／ｎ≦０．５及びｎ≧１７の範囲で光源の照射光量
を可変するとともに照射タイミングを制御する照射タイ
ミング制御手段を有することを特徴とする空間光変調装
置。4. A light source having a variable irradiation light amount and a spatial light modulation means capable of performing spatial light modulation in synchronization with the light source.
In a spatial light modulator that spatially modulates light into four gradations, a maximum value Emax of the irradiation light amount of the light source and a maximum value Em of the irradiation light amount
The minimum unit value Emin of the irradiation light amount of the light source that substantially satisfies Emax = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1) with respect to ax
An irradiation light amount control means for changing the irradiation light amount of the light source for every variable number m of steps, and a unit time in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner as one field, and the number of subfields in one field Where n is n, and the irradiation timing control means controls the irradiation timing while varying the irradiation light amount of the light source within the range of m / n ≦ 0.5 and n ≧ 17 during one field period. Light modulation device.
期して空間光変調可能な空間光変調手段を有し、ほぼ２
５６階調に空間光変調する空間光変調装置において、 光源の照射光量の最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅm
axに対して実質的にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整
数、ｍ≧１）となる光源の照射光量の最小単位値Ｅmin
との間で可変段数ｍ毎に光源の照射光量を可変する照射
光量制御手段と、単一の空間光情報が積算的に空間光変
調される単位時間を１フィールドとし、１フィールドの
サブフィールド数をｎとしたとき、１フィールドの期間
でｍ／ｎ≦０．５及びｎ≧１９の範囲で光源の照射光量
を可変するとともに照射タイミングを制御する照射タイ
ミング制御手段を有することを特徴とする空間光変調装
置。5. A light source having a variable irradiation light amount and a spatial light modulation means capable of spatial light modulation in synchronization with the light source.
In a spatial light modulator that spatially modulates light into 56 gradations, the maximum value Emax of the irradiation light amount of the light source and the maximum value Em of the irradiation light amount
The minimum unit value Emin of the irradiation light amount of the light source that substantially satisfies Emax = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ 1) with respect to ax
An irradiation light amount control means for changing the irradiation light amount of the light source for every variable number m of steps, and a unit time in which a single spatial light information is spatially modulated in a cumulative manner as one field, and the number of subfields in one field Where n is an illumination timing control unit that varies the illumination light amount of the light source in the range of m / n ≦ 0.5 and n ≧ 19 during one field period and controls the illumination timing. Light modulation device.
を変調する空間光変調方法において、 単一の空間光情報が積算的に空間光変調される単位時間
を１フィールドとし、１フィールドのサブフィールド数
をｎとしたとき、１フィールドの期間でｍ／ｎ≦０．５
となる範囲で光源の照射光量を、照射光量の最大値Ｅma
xと、照射光量の最大値Ｅmaxに対して実質的にＥmax＝
Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）となる照射光量
の最小単位値Ｅminとの間で可変段数ｍ毎に可変すると
ともに照射タイミングを制御することを特徴とする空間
光変調方法。6. A spatial light modulation method for modulating irradiation light from a light source capable of changing the irradiation light amount, wherein a unit time in which a single spatial light information is spatially modulated in an integrated manner is defined as one field. When the number of subfields is n, m / n ≦ 0.5 in one field period
The irradiation light quantity of the light source is set to the maximum value Ema
x and Emax = Emax =
A spatial light modulation method characterized in that the irradiation timing is controlled by varying the number of variable stages between the minimum unit value Emin of the irradiation light amount and Emin × 2 m-1 (m is an integer, m ≧ 1). .
を変調する空間光変調方法において、 単一の空間光情報が積算的に空間光変調される単位時間
Ｔｆを１フィールドとし、１フィールドの期間に光源の
照射光量が最小値minと最大値Ｅmaxとの間で変化する実
質的な期間をＴｇとし、１フィールドの期間でＴｇ／Ｔ
ｆ≦０．５となる範囲で光源の照射光量を、照射光量の
最大値Ｅmaxと、照射光量の最大値Ｅmaxに対して実質的
にＥmax＝Ｅmin×２ｍ−１（ｍは整数、ｍ≧１）となる
照射光量の最小単位値Ｅminとの間で可変するとともに
照射タイミングを制御することを特徴とする空間光変調
方法。7. A spatial light modulation method for modulating irradiation light from a light source capable of changing the irradiation light amount, wherein a unit time Tf in which a single piece of spatial light information is spatially modulated in an integrated manner is defined as one field. Tg is a substantial period during which the irradiation light amount of the light source changes between the minimum value min and the maximum value Emax during the period of Tg.
In the range where f ≦ 0.5, the irradiation light amount of the light source is substantially equal to the maximum value Emax of the irradiation light amount and the maximum value Emax of the irradiation light amount, where Emax = Emin × 2 m−1 (m is an integer, m ≧ A spatial light modulation method characterized in that the irradiation light amount is varied between the minimum unit value Emin of the irradiation light amount and the irradiation timing is controlled.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007078866A (en) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Sharp Corp | Spatial optical modulation system, driving method for same, and projector |
| JP2008268895A (en) * | 2007-03-05 | 2008-11-06 | Miradia Inc | Increased color depth modulation using fast response light source |
| JP2009097902A (en) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Sony Corp | Reaction control device and reaction control method |
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| WO2014112032A1 (en) * | 2013-01-15 | 2014-07-24 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | Image display device and image display method |
| JP2015180970A (en) * | 2015-07-09 | 2015-10-15 | セイコーエプソン株式会社 | Image display unit, control method thereof and electronic apparatus |
-
2001
- 2001-03-16 JP JP2001075610A patent/JP2002278516A/en active Pending
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