JP2008015296A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】広いダイナミックレンジで、かつ高品質な画像を表示することが可能なプロジェクタを提供すること。
【解決手段】光を供給する光源部であるＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂと、光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂと、を有し、空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂに固有の極性反転周波数に応じて極性を反転させた印加電圧を用いて駆動され、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、極性反転周波数に基づいて基本周波数が設定されたパルス幅変調により変調された光を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタ、特に、空間光変調装置である液晶表示装置を備えるプロジェクタの技術に関する。

プロジェクタは、画像信号に応じて変調された光を投写することで画像を表示する。従来、プロジェクタ等において、空間光変調装置による変調と併せて、空間光変調装置へ入射させる光を変調する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。空間光変調装置へ入射させる光を変調することで、空間光変調装置の制御に応じたダイナミックレンジよりも広いダイナミックレンジで画像を表示することが可能となる。

特開２００４−３５４７１７号公報

空間光変調装置としては、例えば、液晶表示装置を用いることができる。液晶表示装置は、焼き付きと呼ばれる液晶物質の劣化を低減するため、所定時間おきに印加電圧の極性を反転させた交流電圧による駆動が行われる。印加電圧の極性を反転させる場合、プラス極性とマイナス極性とで、像の明るさが若干変化する場合がある。明るさに若干の変化があったとしても、光源部を常時点灯させる場合には、プラス極性における像とマイナス極性における像とが偏り無く積分されることにより平均化された明るさの像が観察者に認識される。これに対して、パルス幅変調（Pulse Width Modulation、ＰＷＭ）等により光源部の点灯及び消灯を切り換える場合、プラス極性による表示期間とマイナス極性による表示期間との間に偏りが生じることがある。プラス極性における像とマイナス極性における像とが等しく積分されず明るさの変化が認識される場合、階調ずれ、表示ムラ等により高品質な画像を表示することが困難となる。このように、従来の技術によると、広いダイナミックレンジで、かつ高品質な画像を表示することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、広いダイナミックレンジで、かつ高品質な画像を表示することが可能なプロジェクタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光を供給する光源部と、光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有し、空間光変調装置は、空間光変調装置に固有の極性反転周波数に応じて極性を反転させた印加電圧を用いて駆動され、光源部は、極性反転周波数に基づいて基本周波数が設定されたパルス幅変調により変調された光を供給することを特徴とするプロジェクタを提供することができる。

ＰＷＭの基本周波数は、極性反転周波数に基づいて、プラス極性における光源部の点灯期間とマイナス極性における光源部の点灯期間が同等になるように設定できる。プラス極性における像とマイナス極性における像が残像として偏り無く積分されることにより、プラス極性とマイナス極性とでの明るさの差を打ち消すことが可能となる。像の明るさ差を打ち消すことで、階調ずれや表示ムラが低減された高品質な画像を表示することが可能となる。これにより、広いダイナミックレンジで、かつ高品質な画像を表示することが可能なプロジェクタを得られる。

また、本発明の好ましい態様としては、基本周波数が極性反転周波数の偶数倍であること、及び、極性反転周波数に応じて極性を反転させる周期ごとにパルス幅変調における位相を逆転させること、の少なくとも一方を満足することが望ましい。プラス極性における像とマイナス極性における像との積分により平均化された明るさを観察者に認識させるには、極性反転の２周期程度の間に明るさ差が打ち消されることが望ましい。ＰＷＭの基本周波数を極性反転周波数の偶数倍とする場合、極性反転の１周期間において明るさ差を打ち消すことが可能である。この他、極性反転の周期ごとにＰＷＭにおける位相を逆転させる場合、極性反転の２周期間において明るさ差を打ち消すことが可能である。これにより、プラス極性とマイナス極性とでの像の明るさの差を打ち消すことができる。

また、本発明の好ましい態様としては、全画面に対して画像信号の書き込みを１回行うごとに、パルス幅変調における位相を反転させることが望ましい。例えば、液晶表示装置は、信号の書き込みから液晶分子が印加電圧に応じた状態となるまでにある程度の応答時間を要する。全画面に対する１回の書き込み中に光源部を点灯又は消灯させる場合、光源部の点灯時と消灯時とで信号の書き込みからの経過時間に差があることにより明るさムラが現れる場合がある。全画面に対する１回の書き込みごとにＰＷＭの位相を反転させることで、液晶の応答が不十分である部分を目立たなくすることが可能となる。これにより、特に動画における明るさムラを低減することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、パルス幅変調信号を平滑化させた平滑化信号に応じた光を供給することが望ましい。これにより、ＰＷＭ信号に位相ずれが生じた場合であってもその影響を低減し、正確な表示を行うことができる。

また、本発明の好ましい態様としては、複数の光源部を有し、光源部は、光源部の出力差に応じて制御されることが望ましい。これにより、各光源部の出力差に応じた制御ができる。また、各色間における光源部の出力差に応じた調整を行うことで、良好なホワイトバランスを得ることもできる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、固体光源を備えることが望ましい。高速な点灯及び消灯が可能である固体光源を用いることにより、ＰＷＭにより変調された光を正確に供給することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、空間光変調装置は、液晶表示装置を備えることが望ましい。これにより、画像信号に応じて光を変調することができる。液晶表示装置は、所定の極性反転周波数に応じて極性を反転させた印加電圧を用いて駆動される。液晶表示装置を用いる構成において、極性反転駆動に起因する階調ずれや表示ムラを低減することで、広いダイナミックレンジ、かつ高品質な画像を表示することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係るプロジェクタ１０の概略構成を示す。プロジェクタ１０は、スクリーン１８に光を供給し、スクリーン１８で反射する光を観察することで画像を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。固体光源である赤色（Ｒ）光用ＬＥＤ１１Ｒは、Ｒ光を供給する光源部である。Ｒ光用ＬＥＤ１１ＲからのＲ光は、コリメータレンズ１２で平行化された後、Ｒ光用空間光変調装置１３Ｒへ入射する。Ｒ光用空間光変調装置１３Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置１３Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１４へ入射する。

固体光源である緑色（Ｇ）光用ＬＥＤ１１Ｇは、Ｇ光を供給する光源部である。Ｇ光用ＬＥＤ１１ＧからのＧ光は、コリメータレンズ１２で平行化された後、Ｇ光用空間光変調装置１３Ｇへ入射する。Ｇ光用空間光変調装置１３Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置１３Ｇで変調されたＧ光は、Ｒ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム１４へ入射する。

固体光源である青色（Ｂ）光用ＬＥＤ１１Ｂは、Ｂ光を供給する光源部である。Ｂ光用ＬＥＤ１１ＢからのＢ光は、コリメータレンズ１２で平行化された後、Ｂ光用空間光変調装置１３Ｂへ入射する。Ｂ光用空間光変調装置１３Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置１３Ｂで変調されたＢ光は、Ｒ光、Ｇ光とは異なる側からクロスダイクロイックプリズム１４へ入射する。なお、プロジェクタ１０は、光束の強度分布を均一化させる均一化光学系、例えば、ロッドインテグレータやフライアイレンズを配置しても良い。

クロスダイクロイックプリズム１４は、互いに略直交するように配置された２つのダイクロイック膜１５、１６を有する。第１ダイクロイック膜１５は、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜１６は、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム１４は、それぞれ異なる側から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ１７の方向へ出射させる。投写レンズ１７は、クロスダイクロイックプリズム１４で合成された光をスクリーン１８へ投写する。

図２は、液晶表示装置である空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの駆動について説明するものである。液晶を駆動する場合、極性が一定である直流電圧を印加し続けると、液晶物質の劣化である焼き付きが発生する。焼き付きを防ぐために、空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、交流電圧による駆動が行われる。例えば、液晶表示装置に固有の極性反転周波数が６０Ｈｚと設定されているとする。空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、極性を反転させる周期である極性反転周期Ｔが１／６０秒である交流電圧により駆動される。１画面の書き込み期間が極性反転周期Ｔと同じ１／６０秒である場合、１画面の書き込み期間内において極性の反転がなされる。プラス極性による書き込み位置Ｌ１が通過した画素には、次にマイナス極性による書き込み位置Ｌ２が通過するまでの間、プラス電位が残存している。マイナス極性による書き込み位置Ｌ２が通過した画素には、次にプラス極性による書き込み位置Ｌ１が通過するまでの間、マイナス電位が残存している。

像の明るさは、プラス極性とマイナス極性とで若干変化する場合がある。ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを常時点灯させる場合、１画面の書き込み期間中において、プラス極性における像とマイナス極性における像とが偏り無く積分される。このため、プラス極性とマイナス極性とで明るさの若干の変化があったとしても、平均化された明るさの像が観察者に認識される。

図３は、ＰＷＭによるＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの点灯（ＯＮ）及び消灯（ＯＦＦ）の切り換えについて説明するものである。ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、ＰＷＭにより制御される。ＰＷＭ制御は、ディジタル回路を用いて制御が容易に行える、安定した制御が可能である等の特長を有する。観察者は、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの点灯期間における像を積分したものを画像として認識する。ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの点灯期間に応じて画像の明るさを調節することにより、空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの制御に応じたダイナミックレンジよりも広いダイナミックレンジで画像を表示することが可能となる。

ＰＷＭによりＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢのＯＮ、ＯＦＦを切り換える場合、プラス極性による表示期間とマイナス極性による表示期間との間に偏りが生じることがある。例えば、図３に示すように、極性反転周期Ｔの間にＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢのＯＮ、ＯＦＦが３回繰り返されるとする。ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの点灯期間における像を積分すると、図４に示すように、画像には、プラス極性における明るさに偏る部分とマイナス極性における明るさに偏る部分とが生じることとなる。プラス極性における明るさに偏った部分とマイナス極性における明るさに偏った部分との組合せが３つ並ぶことにより、３つの帯状の表示ムラが認識されることとなる。

図５は、１画面の書き込み期間を極性反転周期Ｔの１／２倍に相当する１／１２０秒とする場合について説明するものである。この場合、極性の反転は、１画面の書き込み期間中にはなされず、１画面の書き込みごとになされる。図３の場合と同様、極性反転周期Ｔの間にＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢのＯＮ、ＯＦＦが３回繰り返されるとする。ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの点灯期間における像を積分すると、画像全体がプラス極性の明るさに偏ることとなる。この場合、図４に示すような表示ムラは生じない代わりに、階調ずれが生じることとなる。ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの制御が原因となって表示ムラや階調ずれが生じる場合、広いダイナミックレンジによる表示が可能であっても、高品質な画像を表示することが困難となる。

本発明のプロジェクタ１０は、プラス極性におけるＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの点灯期間とマイナス極性におけるＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの点灯期間が同等になるように、極性反転周波数に基づいてＰＷＭの基本周波数を設定する。ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢのＰＷＭの基本周波数をｆｐ、空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの極性反転周波数をｆｒ、任意の正の整数をｎ、とすると、以下の式（１）及び（２）の少なくとも一方を満足する。
ｆｐ＝２×ｎ×ｆｒ （１）
ｆｐ＝（ｎ＋１／２）×ｆｒ （２）

式（１）は、ＰＷＭの基本周波数ｆｐが空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの極性反転周波数ｆｒの偶数倍であることを示す。式（２）は、極性反転周期ごとにＰＷＭにおける位相が逆転していることを示す。

図６は、本発明における極性反転とＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの駆動との関係を説明するものである。極性反転周波数ｆｒは、６０Ｈｚであるとする。図６の場合、ＯＮ、ＯＦＦを１サイクルとするＰＷＭの基本周波数ｆｐは、１２０Ｈｚである。この場合、基本周波数ｆｐは極性反転周波数ｆｒの２倍であって、上記式（１）の条件を満足する（ｎ＝１）。この場合、図７に示すように、極性反転周期Ｔの間において、プラス極性における点灯期間とマイナス極性における点灯期間とが等しくなる。プラス極性における像とマイナス極性における像とが残像として偏り無く積分されることにより、プラス極性とマイナス極性とでの像の明るさ差を打ち消すことが可能となる。上記式（１）においてｎが２以上の場合も、ｎ＝１の場合と同様である。なお、図６ではＯＮ、ＯＦＦのそれぞれの期間がＰＷＭの基本周期である１／ｆｐ秒間の５０％ずつを占める場合について説明しているが、ＰＷＭのＯＮ、ＯＦＦのそれぞれの期間が適宜決定される場合であっても同様に明るさ差を打ち消すことができる。

図８及び図９は、基本周波数ｆｐの他の設定例について説明するものである。図８の場合、基本周波数ｆｐは９０Ｈｚであって、上記式（２）の条件を満足する（ｎ＝１）。ある極性反転周期ＴにおいてＰＷＭの位相がＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮと変化しているとすると、その次の周期Ｔでは、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦと位相は逆転する。さらに次の周期Ｔでは、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮと元の位相に戻る。この場合、極性反転の２周期（Ｔ×２）間において、プラス極性における点灯期間とマイナス極性における点灯期間とが等しくなる。プラス極性における像とマイナス極性における像とが残像として偏り無く積分されることにより、プラス極性とマイナス極性とでの像の明るさ差を打ち消すことが可能となる。

図９の場合、基本周波数ｆｐは、１５０Ｈｚであって、上記式（２）の条件を満足する（ｎ＝２）。ある極性反転周期ＴにおいてＰＷＭの位相がＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮと変化しているとすると、その次の周期Ｔでは、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦと位相は逆転する。さらに次の周期Ｔでは、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮと元の位相に戻る。この場合も、極性反転の２周期（Ｔ×２）間において、プラス極性における点灯期間とマイナス極性における点灯期間とが等しくなる。この場合も、プラス極性とマイナス極性とでの像の明るさ差を打ち消すことが可能となる。上記式（２）においてｎが３以上である場合も、ｎが１又は２である場合と同様である。

図１０は、本実施例との比較例であって、上記式（１）、（２）のいずれも満足しない場合について説明するものである。ここでは、基本周波数ｆｐが１８０Ｈｚである場合について説明する。ｆｐ＝１８０Ｈｚは、上記式（１）、（２）のいずれも満足しない。プラス極性における像とマイナス極性における像との積分により平均化された明るさを観察者に認識させるには、極性反転の２周期程度の間に明るさ差が打ち消されることが望ましい。図１０に示すケースでは、極性反転の２周期（Ｔ×２）間において、プラス極性における表示期間がマイナス極性における表示期間を上回る。このため、プラス極性に偏った明るさが認識されることとなる。

このように、式（１）及び（２）の少なくとも一方を満足するとは、少なくとも極性反転の２周期間においてプラス極性とマイナス極性とでの像の明るさ差が打ち消されることを意味する。像の明るさの差を打ち消すことで、階調ずれや表示ムラが低減された高品質な画像を表示することが可能となる。これにより、広いダイナミックレンジで、かつ高品質な画像を表示することができるという効果を奏する。なお、制御信号へのノイズの影響を考慮すると、式（１）及び（２）における整数ｎは、５以上とすることが望ましく、例えば１００程度とすることができる。また、図６から図９では１画面の書き込み期間中に極性の反転がなされる場合について説明しているが、極性反転を１画面の書き込み期間中に行わず１画面の書き込みごとに行うこととしても良い。

図１１は、プロジェクタ１０を駆動するためのブロック構成を示す。ＡＤコンバータ２０は、外部機器等によりアナログ信号として入力された画像信号をディジタル信号へ切り換える。ディジタル信号処理回路であるＤＳＰ（１）２１は、ディジタル信号に変換された画像信号から、像の明るさを制御するための明るさパラメータを抽出する。ディジタル信号処理回路であるＤＳＰ（２）２２は、ＤＳＰ（１）２１で抽出された明るさパラメータを、ＰＷＭのｄｕｔｙ比へ変換する。明るさパラメータからｄｕｔｙ比への変換には、例えばＬＵＴ（look up table）を用いることができる。

また、ＤＳＰ（２）２２は、外部からＤＳＰ（２）２２へ直接入力された光源制御信号に応じたｄｕｔｙ比の変換も行う。ＤＳＰ（２）２２へ直接入力される光源制御信号は、各ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの出力差に応じて予め設定されている。例えば、Ｒ光用ＬＥＤ１１Ｒの点灯期間を最大で８０％とする調整を行う場合、ＬＵＴの出力に８０％を乗じる演算がなされる。各ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの各色光の強度調整を行うことで、良好なホワイトバランスを得ることができる。また、各色光につき複数のＬＥＤを用いる構成とする場合には、光源制御信号を用いることで、同色のＬＥＤ間における出力差に応じた制御も可能となる。

ＰＷＭ信号生成部２６は、ＤＰＳ（２）２２からの出力に基づいてパルス幅が変調されたＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号生成部２６で生成されるＰＷＭ信号の基本周波数は、極性反転周波数に応じて決定される。ＬＥＤ駆動部２７は、ＰＷＭ信号生成部２６からのＰＷＭ信号に応じて、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを駆動する。ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、ＰＷＭ信号に応じて変調された光を供給する。これにより、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、画像信号及び光源制御信号に応じた制御がなされる。

ディジタル信号処理回路であるＤＳＰ（３）２３は、ＤＳＰ（１）２１で抽出された明るさパラメータに基づき、画像信号の階調範囲の伸張を行う。階調範囲の伸張を行うことで、空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂのダイナミックレンジを最大限に活用した高コントラストな画像を表示することが可能となる。ＤＡコンバータ２４は、ＤＳＰ（３）２３で伸張処理が施された画像信号をアナログ信号に変換する。空間光変調駆動部２５は、アナログ信号に変換された画像信号に応じて、空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂを駆動する。空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、画像信号に応じてＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光を変調する。なお、プロジェクタ１０は、画像信号の明るさパラメータ及び光源制御信号に基づいて光量を調節する構成に限られず、明るさパラメータ及び光源制御信号のいずれか一方に基づいて光量を調節する構成としても良い。

図１２は、液晶表示装置における液晶の応答特性について説明するものであって、電圧印加を開始してから経過した時間ｔと液晶層を透過する光の光量Ｉとの関係を表す。液晶は、電圧印加の開始から所定時間ｔ１が経過したとき印加電圧に応じた配向状態への変化が完了し、印加電圧に応じた光量Ｉ１の光を透過させる。電圧の印加開始から所定時間ｔ１が経過する前には印加電圧に応じた配向状態への変化が完了していないため、印加電圧に応じた光量Ｉ１とは異なる光量Ｉとなる。液晶表示装置は、信号の書き込みから応答までにある程度の応答時間を要する。

図１３は、液晶の応答特性により生じる明るさムラについて説明するものである。例えば、全画面の１回の書き込み期間において画面全体を黒から白へ切り換えるとする。全画面の１回の書き込み期間とは、全走査電極に対して１回書き込みを行う走査周期である。白を表示するための書き込み位置Ｌ３は、走査周期Ｓの間に全走査電極上を走査する。全画素が黒を表示している液晶表示装置に対して書き込み位置Ｌ３が順次走査していくため、書き込み位置Ｌ３が通過する前の領域ＡＲ０は黒を表示したままである。また、書き込み位置Ｌ３が通過した後液晶の応答時間が経過した領域ＡＲ２は完全に白の表示となる。これに対して、書き込み位置Ｌ３が通過してから液晶の応答時間が経過する前の領域ＡＲ１では、黒から白への十分な切り換わりがなされないこととなる。よって、領域ＡＲ１には、書き込み位置Ｌ３から離れるに従って黒から白へ変化するようなグラデーションが現れることになる。

画面全体を黒から白へ切り換えた後白を表示するままとなる場合、白を表示する状態で安定するためにグラデーションを瞬時に取り消すことが可能である。このため、静止画を表示する場合は、液晶の応答特性による明るさムラは認識されにくいこととなる。これに対して、周囲とは異なる明るさの像が動くような動画の場合には、液晶の応答特性による明るさムラが認識される場合がある。例えば、図１４に示すように黒を背景として白の像が矢印の向きへ移動していく場合、黒から白に切り換わる境界線Ｍ１の近傍、及び白から黒に切り換わる境界線Ｍ２の近傍にそれぞれ明るさムラが現れることがある。

ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを常時点灯させる場合、境界線Ｍ１、Ｍ２が通過した直後に白又は黒を表示する状態で安定することによりグラデーションを認識させにくくすることが可能である。これに対して、ＰＷＭによりＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢのＯＮ、ＯＦＦを切り換える場合、液晶の応答が不十分である部分が強調されることによりグラデーションが認識され易くなることがある。例えば、境界線Ｍ１が通過する画素では、図１３の場合と同様に黒から白への切り換えがなされる。１画面の書き込み期間のうち前半でＯＦＦ、後半でＯＮとする位相のＰＷＭが継続する場合、図１３と同様のグラデーションが強調されることになる。

また、境界線Ｍ２が通過する画素では、図１３の場合とは逆に白から黒への切り換えがなされる。この場合、書き込み位置が通過してから液晶の応答時間が経過した部分は黒に切り換わるのに対して、書き込み位置に近い部分は白が残ることとなる。よって、１画面の書き込み期間のうち前半でＯＦＦ、後半でＯＮとする位相のＰＷＭが継続する場合、図１３の場合とは上下が逆であるグラデーションが強調されることになる。このように、グラデーションとなって現れる明るさムラは、画像鑑賞の妨げとなり得る。

図１５は、液晶の応答特性に起因する明るさムラを低減するための制御について説明するものである。図１５の場合、ＰＷＭの基本周波数ｆｐは３３０Ｈｚであって、上記式（２）の条件を満足する（ｎ＝５）。ＰＷＭのパルス幅は、基本周期Ｐ（＝１／３３０秒）を最大パルス幅として決定される。極性反転周期Ｔは、１／６０秒である。全走査電極に対して書き込みを行う走査周波数をｆｓとすると、以下の式（３）を満足する。
ｆｐ＝（ｎ＋１／２）×ｆｓ （３）

式（３）は、全画面に対して画像信号の書き込みを１回行うごとに、ＰＷＭによる位相を逆転させることを示す。図１５に示す例では、全走査電極に対して１回書き込みを行う走査周期Ｓを、極性反転周期Ｔと同じ１／６０秒としている。走査周波数ｆｓは極性反転周波数ｆｒと同じ６０Ｈｚであって、上記（３）式の条件を満足する（ｎ＝５）。

走査周期ＳごとにＰＷＭにおける位相を反転させることで、例えば、図１４に示す境界線Ｍ１近傍では、グラデーションが生じている像と白に切り換わった像とが積分される。グラデーションが生じている像と白に切り換わった像との積分により若干のボケが生じることはあり得るのに対して、画像鑑賞の妨げとなるような不自然なグラデーションの発生を低減することが可能となる。境界線Ｍ２近傍でも同様に、グラデーションが生じている像と黒に切り換わった像とを積分させ、グラデーションを目立たなくすることができる。これにより、特に動画における明るさムラを低減することができる。

極性反転周波数ｆｒと走査周波数ｆｓとをいずれも６０Ｈｚとする場合、式（２）及び（３）を満足する基本周波数ｆｐは、９０Ｈｚ、１５０Ｈｚ、・・・[（ｎ＋１／２）×６０]Ｈｚである。極性反転周波数ｆｒと走査周波数ｆｓとを同じとすることにより、極性反転に基づく表示ムラと液晶の応答特性に基づく明るさムラとを同時に低減可能な基本周波数ｆｐを決定することが可能となる。

図１６は、プロジェクタ１０を駆動するためのブロック構成の変形例を示す。本変形例は、低域通過フィルタ(Low-pass filter、ＬＰＦ)３０を有することを特徴とする。ＬＰＦ３０は、ＰＷＭ信号生成部２６からのＰＷＭ信号を平滑化させた平滑化信号を生成し、ＬＥＤ駆動部２７へ出力する。ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、ＬＰＦ３０からの平滑化信号に応じた光を供給する。ＬＰＦ３０は、ＲＣ回路等により実装できる。ＬＰＦ３０は、ＰＷＭ信号生成部２６又はＬＥＤ駆動部２７へ組み込むこととしても良い。

図１７は、ＬＰＦ３０から出力される平滑化信号について説明するものである。ＬＰＦ３０は、破線で示すＰＷＭ信号のうち基準値以上のピーク部分をカットし、ボトム部分を埋め合わせることで平滑化を行う。クロックに対してＰＷＭ信号に位相ずれが生じた場合、プラス極性による像とマイナス極性による像との間の明るさ差が大きいほど、位相ずれの影響が顕著となる。ＬＰＦ３０によりＰＷＭ信号の平滑化を行う場合、空間光変調装置１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの駆動とＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの駆動とを正確に対応させることを可能とし、ＰＷＭ信号の位相ずれに対するロバスト性を高めることができる。

なお、プロジェクタ１０は、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を用いるものに限らず、反射型液晶表示装置を用いるものであっても良い。プロジェクタ１０は、フロント投写型のプロジェクタに限られない。スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリーンの他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタであっても良い。また、本発明は、液晶表示装置を用いる直視型のディスプレイに適用しても良い。

以上のように、本発明に係るプロジェクタは、固体光源と液晶表示装置とを組み合わせて用いる場合に適している。

本発明の実施例に係るプロジェクタの概略構成を示す図。 空間光変調装置の駆動について説明する図。 ＬＥＤのＯＮ、ＯＦＦの切り換えについて説明する図。 表示ムラについて説明する図。 １画面の書き込み期間を極性反転周期の１／２倍とする場合の説明図。 本発明における極性反転とＬＥＤの駆動との関係を説明する図。 プラス極性における点灯期間及びマイナス極性における点灯期間の説明図。 基本周波数の他の設定例について説明する図。 基本周波数の他の設定例について説明する図。 本実施例との比較例について説明する図。 プロジェクタを駆動するためのブロック構成を示す図。 液晶の応答特性について説明する図。 液晶の応答特性により生じる明るさムラについて説明する図。 動画における明るさムラの発生について説明する図。 明るさムラを低減するための制御について説明する図。 プロジェクタを駆動するためのブロック構成の変形例を示す図。 ＬＰＦから出力された平滑化信号について説明する図。

符号の説明

１０ プロジェクタ、１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ ＬＥＤ、１２ コリメータレンズ、１３Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、１３Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、１３Ｂ Ｂ光用空間光変調装置、１４ クロスダイクロイックプリズム、１５ 第１ダイクロイック膜、１６ 第２ダイクロイック膜、１７ 投写レンズ、１８ スクリーン、Ｌ１、Ｌ２ 書き込み位置、２０ ＡＤコンバータ、２１ ＤＳＰ（１）、２２ ＤＳＰ（２）、２３ ＤＳＰ（３）、２４ ＤＡコンバータ、２５ 空間光変調駆動部、２６ ＰＷＭ信号生成部、２７ ＬＥＤ駆動部、Ｌ３ 書き込み位置、ＡＲ０、ＡＲ１、ＡＲ２ 領域、Ｍ１、Ｍ２ 境界線、３０ ＬＰＦ

Claims (7)

1. 光を供給する光源部と、
   前記光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有し、
   前記空間光変調装置は、前記空間光変調装置に固有の極性反転周波数に応じて極性を反転させた印加電圧を用いて駆動され、
   前記光源部は、前記極性反転周波数に基づいて基本周波数が設定されたパルス幅変調により変調された光を供給することを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記基本周波数が前記極性反転周波数の偶数倍であること、及び、
   前記極性反転周波数に応じて前記極性を反転させる周期ごとに前記パルス幅変調における位相を逆転させること、
   の少なくとも一方を満足することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 全画面に対して前記画像信号の書き込みを１回行うごとに、前記パルス幅変調における位相を反転させることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記光源部は、パルス幅変調信号を平滑化させた平滑化信号に応じた光を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
5. 複数の前記光源部を有し、
   前記光源部は、前記光源部の出力差に応じて制御されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
6. 前記光源部は、固体光源を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
7. 前記空間光変調装置は、液晶表示装置を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロジェクタ。

Images