JP5144029B2 - 空間光変調システム、その駆動方法及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、空間光変調システム、即ちＤＭＤ（Digital Micromirror Device：米国テキサスインスツルメンツ社の商標（以下、略))等のような空間光変調装置と、この空間光変調装置が光変調を行なうための光を発光する光源と、これらを制御する制御回路とを備えたシステム及びその駆動方法に関する。また本発明は上記のような本発明に係る空間光変調システムを組み込んだプロジェクタ、更には本発明に係る空間光変調システムの駆動方法を採用したプロジェクタに関する。

プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、コンピュータ又は種々の映像再生装置から入力された画像信号により表される画像を外部のスクリーン等へ投射するフロント投射方式のプロジェクタ、又は箱型の筐体内に設置されたプロジェクタから筐体の一側面に設けられたスクリーンへ画像を投射するリアプロジェクタＴＶ等のＤＬＰ（Digital Light Processing：米国テキサスインスツルメンツ社の商標（以下、略))システムが用いられている。このようなＤＬＰシステムは、空間光変調装置、具体的にはＤＭＤ等に画像信号をデジタルデータとして与えることにより、光源が発光した光を画像信号に基づいて変調した画像を表す変調光を生成し、生成された変調光をスクリーンへ投射するように構成されている。

ところで、上述のようなＤＬＰシステムでは従来は、１枚の板状の空間光変調装置にＲ（赤），Ｂ（青），Ｇ（緑）各色の光と場合によっては白色光とを時分割で投射することによりカラー画像を投射する方式と、一般的には３枚の空間光変調装置それぞれにＲ（赤），Ｂ（青），Ｇ（緑）各色の光を投射して各色別の変調光を発生させ、それらを合成することによりカラー画像を投射する方式とが存在する。

前者の方式を一般的に単板方式と称する。この単板方式では従来は各有彩色（Ｒ，Ｂ，Ｇ）光と場合によっては白色光とをそれぞれ透過させるフィルタセグメントが円周方向に配列されたカラーホィールを回転させることにより、光源が発光した光（白色光）を各有彩色と場合によっては白色とに分離して空間光変調装置へ時分割で与えられるようにしている。

ところで、上述のような単板方式のＤＬＰシステムでは、カラーホィールに３色又は４色の光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントを配列して空間光変調装置による変調周期（画像信号の各色の成分が分離されてそれぞれが空間光変調装置に与えられる周期）に同期させて回転させる必要がある。このような従来の単板方式のＤＬＰシステムではカラーセパレーション及びカラーブレイクアップと称される、画質を低下させる現象が知られている。

カラーセパレーションとは、上述したような単板方式のＤＬＰシステムからスクリーン等へ投射された画像上を観察者の視線が移動した場合にＲ，Ｂ，Ｇの３原色の画像が分離して視認される現象である。一方、カラーブレイクアップとは、スクリーン等へ動画像が投射された場合に観察者に３原色の画像が分離して視認される現象である。いずれも、カラーホィールの色分割数を多くするか、回転数を高くすることによって低減させることが可能ではある。しかしそのためには、カラーホィールの回転系の高精度化、画像表示の周波数の向上等が必要であり、コストアップ要因となる。このような問題は上述のような単板方式ではない方式、たとえば３板方式であればカラーホィールを使用しないので生じない問題ではある。しかし、３板方式は全体の構成が比較的大型であり、且つ複雑であり、従って高コストにならざるを得ない。このため、比較的構成が単純で小型である単板方式においても何らかの改善策が求められている。

このような事情からたとえば特許文献１には、単板方式であるにも拘わらずカラーホィールを使用しない空間光変調システムの発明が開示されている。この特許文献１に開示されている発明では、３原色それぞれのＬＥＤを順次的に発光させることによって、上述したカラーホィールの色分割数を多くした場合、又は回転数を高くした場合と実質的に同様の効果を得ている。

図７は従来の一般的なカラーホィールを使用する単板方式のＤＬＰシステムにおける画像信号の１フレーム分の各色の表示タイミングを示すタイミングチャートである。この例では、図７(a) に示す１フレームの期間が図７(b), (c), (d) にそれぞれ示すようにＲ，Ｂ，Ｇ各色を順次的に表示するための表示期間（サブフレームＳＦＲ，ＳＦＢ，ＳＦＧ）として３等分されており、図７(e), (f), (g) に示すようにそれぞれの色用のサブフレームＳＦＲ，ＳＦＢ，ＳＦＧの期間内においてカラーホィールの対応する各色（Ｒ，Ｂ，Ｇ）のフィルタセグメントを光源からの光が透過するようにカラーホィールの回転が同期される。従って、図７(h) に示すように、画像信号の１フレームの間の各サブフレームにおいて画像信号をＲ，Ｂ，Ｇの各色の成分に分解した画像がそれぞれの色で表示されるので、人間の目には１フレームの期間に画像信号の同一フレームのＲ，Ｂ，Ｇの各色別の画像が視認され、これらが残像現象によってカラー画像として視認される。

一方、図８は従来技術である特許文献１に開示されている発明の各色の表示タイミングを簡易的に示したタイミングチャートである。この特許文献１に開示されている発明では、図８(a) に示す画像信号の１フレームの期間が８個のサブフレームＳＦ１〜ＳＦ８に分割されており、各サブフレームにおいてＲ，Ｂ，Ｇの各色の成分が表示される。具体的には、図８(b) に示すＲ成分の第１の表示期間の次は図８(c) に示すようにＢ成分の第１の表示期間であり、その次は図８(d) に示すようにＧ成分の第１の表示期間である。これらのＲ，Ｂ，Ｇ各色の第１の表示期間により第１サブフレームＳＦ１が構成される。そして、第１サブフレームＳＦ１の最後のＧ成分の第１の表示期間の次は第２サブフレームＳＦ２になり、その最初がＲ成分の第２の表示期間であり、その次はＢ成分の第２の表示期間であり、更にその次はＧ成分の第２の表示期間である。以下、各サブフレームＳＦ３〜ＳＦ８において、Ｒ，Ｂ，Ｇそれぞれの色の表示期間が存在する。

一方、各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ８のＲ，Ｂ，Ｇ各色の表示期間において図８(e) 〜(g) に示すように、各色の光の発光期間が同期している。これらの各色の光の発光時間は図７に示したカラーホィールを使用する従来技術に比して非常に短く、しかも非常に高頻度であるが、前述したようにＲ，Ｂ，Ｇの各色の光をそれぞれ発光する光源としてのＬＥＤの光速応答性により実現可能である。

従って、図７に示したカラーホィールを使用する従来技術の場合のタイミングチャートでは、１フレームの期間に各色の表示期間がそれぞれ１回ずつであったのが、特許文献１に開示されている発明では図８(h) に示すようにそれぞれ８回に分散される。従って、特許文献１に開示されている発明では、カラーホィールを高速回転させた場合と実質的に同様の効果を得ることが可能になるのでカラーセパレーション及びカラーブレイクアップが発生する可能性は低減される。またこの特許文献１に開示されている発明では、回転駆動するカラーホィールを使用していないので、振動，騒音等が発生せず、また光源としても高熱を発生する白色光ランプを使用しないので冷却に関しても有利である。

ところで、従来のＤＬＰシステムでは、色の階調表現を行なうためには、各色の光が空間光変調装置に照射されている間に空間光変調装置が実際にその色の光を反射する時間の長さを調整する処理が行なわれていた。たとえば説明を簡単にするために、２ビットで階調を表現する場合を考えると、２ビット目に対応する時間が１ビット目に対応する時間の半分に設定されていた。これにより、１ビット目に対応する時間を「１」とした場合、１ビット目と２ビット目との組み合わせとして「０」、「０．５」、「１．０」、「１．５」の４段階の時間を設定することが可能になるので、４階調の表現が可能になる。

通常のＤＬＰシステムでは一般的には８ビットで各色の階調を制御しており、第１ビットから第８ビットの順に表示時間を半分ずつに短く、又は逆に２倍ずつに長くしているので２５６階調の表現が可能になる。一方、空間光変調装置は各画素を表示する素子が対応するデジタルデータでオン／オフされるので、単純に階調制御を行なった場合には入力画像データと変調光の明るさ（強度）との関係は直線対応するものの、いわゆるガンマカーブを表現することは出来ない。その理由は、ガンマカーブを表現するためには低階調の部分で変調光の明るさをより細かく変化させる必要があるが、そのためには２５６階調では階調数が不足するからである。

このような階調数の不足に対して従来は空間光変調装置にデータを与える前に画像処理することにより、たとえばいわゆる誤差分散法の一種である面積階調と称される技術を利用して対応していた。面積階調とは、たとえば同じ色の画素がマトリクス状に４個集合した領域が存在する場合に、その内のたとえば２個の画素のみを表示（オン）することによって４画素全体の明るさを１／２に低下させる、換言すれば階調値を１／２に変換する技術である。この場合、表示画素が固定されると４個の画素の内の２個の画素は連続して黒点として表示されることになるので、たとえば表示周期毎に表示する画素をランダムに変化させることにより黒点が識別されないようにする。但し、本来は同色に表示されるべき４個の画素の内のいずれか２個が表示されたりされなかったりすることになるので、画像がちらつくようなノイズが混入することになる。

なお、図８にはＲ，Ｂ，Ｇの各色のそれぞれ８回の表示期間を同一の長さとして示してあるが、実際には上述したような階調表現を行なうために各色それぞれの８回の表示期間の長さを異ならせてある。具体的には、図９のタイミングチャートに示すように、Ｒ，Ｂ，Ｇの第１の表示期間Ｒ１，Ｂ１，Ｇ１それぞれの時間を「１」とした場合、Ｒ，Ｂ，Ｇの第２の表示期間Ｒ２，Ｂ２，Ｇ２それぞれは「１／２」の時間となり、以下、「１／４」、「１／８」…と短くなる。引用文献１に記載の発明ではこのようにして階調表現を行なえるようにしている（上述の例とは逆に、２倍ずつ長くしてもよい）。
特開２００５−２５１６０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の発明では、カラーホィールを高速回転させた場合と実質的に同様の効果を得ることが可能であるので、カラーセパレーション及びカラーブレイクアップと称される現象が発生することに対する対策としては有効であるかもしれない。しかし、表示状態が低階調である場合には誤差拡散法に起因するノイズが目立ち、表示品質の低下を招来するという問題がある。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、従来の単板方式でカラーホィールを使用するＤＬＰシステムに存在していたカラーセパレーション及びカラーブレイクアップと称される現象の発生を低減させると共に、表示状態が低階調である場合に目立つ誤差拡散法に起因するノイズの発生を抑制することが可能な空間光変調システム及びその駆動方法の提供を主たる目的とする。また本発明は上記のような空間光変調システムを組み込んだプロジェクタ、更には空間光変調システムの駆動方法を採用したプロジェクタに関する。

本発明に係る空間光変調システムは、異なる有彩色の光をそれぞれ発光する複数の光源と、前記複数の光源がそれぞれ発光する有彩色の光に対応して画像信号を複数の有彩色の成分それぞれを表す変調光に変換すると共に、画像信号の１フレームの期間を、前記複数の有彩色別に、表示時間が順次的に変化する複数の期間に分割して各々サブフレームとし、各サブフレームで表示するか否かを制御して各有彩色の成分の階調を表現する空間光変調装置と、前記複数の光源がそれぞれ発光する有彩色の光に対応して画像信号を複数の有彩色の成分に分離して前記空間光変調装置に与える空間光変調装置制御手段と、前記空間光変調装置が画像信号を複数の有彩色の成分をそれぞれ表す変調光に変換するタイミングと前記複数の光源が対応する有彩色の光を発光するタイミングとを同期させる光源制御手段とを備えた空間光変調システムにおいて、前記光源制御手段は、各サブフレームに応じて異なる値に定めたデータを記憶した記憶手段と、サブフレームの各期間よりも短い周期を有し、且つ、該記憶手段が記憶しているデータに対応するデューティ比を有するパルス信号を発生するパルス信号発生手段と、該パルス信号発生手段が発生したパルス信号のデューティ比に応じて前記各光源それぞれに有彩色の光を発光させる駆動手段とを備えることを特徴とする。

このような本発明に係る空間光変調システムでは、各光源それぞれが発光する有彩色の光に対応する色の画像成分の表示に際して、対応する色の光の発光期間が変化する。
しかも、画像信号の１フレームを複数に分割したサブフレームに応じて異なる値に定めたデータに対応するデューティ比のパルス信号のデューティ比に応じて、各光源それぞれが有彩色の光を発光する。

更に本発明に係る空間光変調システムは上記の空間光変調システムの発明において、前記各光源それぞれが発光する有彩色の光を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に応じて前記各光源それぞれが発光する有彩色の光の発光期間を変更するための補正データを生成する補正手段と、該補正手段が生成した補正データを記憶する補正データ記憶手段とを更に備え、前記光源制御手段は、前記記憶手段が記憶しているデータを前記補正データ記憶手段が記憶している補正データで補正するデータ補正手段を備え、前記パルス信号発生手段は、前記データ補正手段が補正したデータに対応するデューティ比を有し、前記サブフレームの期間よりも短い周期を有するパルス信号を発生し、前記駆動手段は、前記パルス信号発生手段が前記データ補正手段が補正したデータに対応して発生したパルス信号のデューティ比に応じて前記各光源それぞれに有彩色の光を発光させるようにしてあることを特徴とする。

このような本発明に係る空間光変調システムでは前記の空間光変調システムの発明において、検出手段による検出結果に応じて各光源それぞれが発光する有彩色の光の発光期間を変更するための補正データが生成される。そして、補正データで補正されたデータに対応するデューティ比のパルス信号が発生され、このパルス信号のデューティ比に応じて各光源それぞれが有彩色の光を発光する。

更に本発明に係る空間光変調システムは上記の空間光変調システムの各発明のいずれか一つにおいて、前記複数の有彩色は赤，青，緑であり、前記光源制御手段は各色の光を発光する光源の全て、又はいずれか二つを選択的に発光させることにより、白色光又はシアン，マゼンタ，イエローのいずれかの色の光を発光させるように構成してあることを特徴とする。

このような本発明に係る空間光変調システムでは上記の空間光変調システムの発明のいずれか一つにおいて、赤，青，緑色の光を発光する光源の組み合わせによって白色光又はシアン，マゼンタ，イエローのいずれかの色の光を発光する。

本発明に係る空間光変調システムの駆動方法は、異なる有彩色の光をそれぞれ発光する複数の光源と、画像信号を前記複数の光源がそれぞれ発光する有彩色の光に対応した複数の有彩色の成分を表す変調光に変換すると共に、画像信号の１フレームの期間を、前記複数の有彩色別に、表示時間が順次的に変化する複数の期間に分割して各々サブフレームとし、各サブフレームで表示するか否かで各有彩色の成分の階調を表現する空間光変調装置とを備えた空間光変調システムの駆動方法において、前記サブフレームは、表示時間が同一である異なる色の表示期間が連続するようにしてあり、各サブフレームに含まれる各色の表示期間に同期して前記複数の光源の内の対応する色の光源を、前記サブフレームの各期間よりも短い周期を有し、各サブフレームに応じた異なるデューティ比のパルス信号で発光させることを特徴とする。

このような本発明に係る空間光変調システムの駆動方法では、画像信号の１フレームの間に複数の有彩色に分離された各色の画像が複数回にわたって表示され、しかもそれぞれにおいて光源の発光期間を変更することが可能であるので、従来に比してより精細な階調の画像を表示することが可能になる。

また本発明に係る空間光変調システムの駆動方法は上記の空間光変調システムの駆動方法の発明において、サブフレームの表示時間の長短に対応させて前記複数の光源を発光させるパルス信号のデューティ比の大小を調整することを特徴とする。

このような本発明に係る空間光変調システムでは上記の空間光変調システムの発明において、表示時間が長い場合には光源を発光させるパルス信号のデューティ比が大にされ、逆に表示時間が短い場合には光源を発光させるパルス信号のデューティ比が小にされるので、画像のコントラストが強くなる。

更に本発明に係る空間光変調システムの駆動方法は前記の空間光変調システムの駆動方法の発明において、各サブフレームの表示時間の長さに正比例して前記複数の光源を発光させるパルス信号のデューティ比を異ならせることを特徴とする。

このような本発明に係る空間光変調システムでは前記の空間光変調システムの発明において、表示時間が長い場合には光源を発光させるパルス信号のデューティ比を大にすることが可能になり、逆に表示時間が短い場合には光源を発光させるパルス信号のデューティ比を小にすることが可能になる。

また本発明に係る空間光変調システムの駆動方法は上記の空間光変調システムの駆動方法の各発明のいずれか一つにおいて、前記各光源それぞれが発光する有彩色の光を検出手段により検出し、前記検出手段による検出結果と所定値との差に応じて前記複数の光源を発光させるパルス信号のデューティ比を変更することを特徴とする。

このような本発明に係る空間光変調システムでは前記の空間光変調システムの発明のいずれか一つにおいて、検出手段による検出結果と所定値との差に応じて複数の光源を発光させるパルス信号のデューティ比が変更される。

更に本発明に係る空間光変調システムの駆動方法は上記の空間光変調システムの駆動方法の各発明のいずれか一つにおいて、前記複数の有彩色は赤，青，緑であり、前記光源の全て、又はいずれか二つを選択的に発光させることにより、白色光又はシアン，マゼンタ，イエローのいずれかの色の光を発光させることを特徴とする。

このような本発明に係る空間光変調システムでは前記の空間光変調システムの発明のいずれか一つにおいて、赤，青，緑色の光を発光する光源の組み合わせによって白色光又はシアン，マゼンタ，イエローのいずれかの色の光を発光することが可能になる。

更に本発明に係るプロジェクタは、前記のいずれか一つの空間光変調システムと、前記空間光変調装置が変換した変調光を投射する投射レンズとを備えたことを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは、前記のいずれか一つの空間光変調システムの特徴を有するプロジェクタが実現される。

また更に本発明に係るプロジェクタは、空間光変調システムと、前記空間光変調装置が変換した変調光を投射する投射レンズとを備えたプロジェクタであって、前記空間光変調システムが前記のいずれか一つの空間光変調システムの駆動方法により駆動されることを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは、前記のいずれか一つの空間光変調システムの駆動方法の特徴を有するプロジェクタが実現される。

前述のような本発明に係る空間光変調システムによれば、各光源それぞれが発光する有彩色の光に対応する色の画像成分の表示に際して、各色の表示時間と対応する色の光源の発光期間との組み合わせで画像の明るさを調整できるので、より精細な階調表現が可能になると共にいわゆるガンマカーブをも容易に表現することが可能になる。

また本発明に係る空間光変調システムによれば上記の空間光変調システムの発明において、画像信号の１フレームを複数に分割したサブフレームに応じて異なる値に定めたデータに対応するデューティ比のパルス信号のデューティ比に応じて、各光源それぞれが有彩色の光を発光するので、光源を一定の発光強度に維持して画像表示期間の長さを変化させる場合に比して電力使用量を削減することが可能になる。

更に本発明に係る空間光変調システムによれば前記の空間光変調システムの発明において、検出手段による検出結果に応じて各光源それぞれが発光する有彩色の光の発光期間を変更するための補正データが生成されるので、製造時の厳密な調整が不要になり、またＬＥＤの経年劣化を補償することも可能になる。

また更に本発明に係る空間光変調システムによれば上記の空間光変調システムの発明のいずれか一つにおいて、赤，青，緑色の光を発光する光源のみにて、白色光又はシアン，マゼンタ，イエローのいずれかの色の光が必要な場合にも対応可能になるので、いわゆるデータプロジェクタと称される画像の輝度が優先されるような用途にも光源の発光制御のみで対応することが可能になると共に、シアン，マゼンタ，イエロー等の中間色を使用してより精細な色表現を行なうことも容易に可能になる。

前述のような本発明に係る空間光変調システムの駆動方法によれば、画像信号の１フレームの間に複数の有彩色に分離された各色の画像が複数回にわたって表示され、しかもそれぞれにおいて光源の発光期間を変更することが可能であるので、各色の表示時間と対応する色の光源の発光期間との組み合わせで画像の明るさを調整できるので、より精細な階調表現が可能になると共に、いわゆるガンマカーブをも容易に表現することが可能になる。

また本発明に係る空間光変調システムの駆動方法によれば上記の空間光変調システムの駆動方法の発明において、表示時間が長い場合には光源の発光期間が長くなり、逆に表示時間が短い場合には光源の発光期間が短くされるので、よりコントラストの強い画像を表示することが可能になる。

また更に本発明に係る空間光変調システムの駆動方法によれば前記の空間光変調システムの駆動方法の発明において、特に画像の低階調度の部分においてより階調度を下げることができるので、事前の画像処理を行なうこと無しにガンマカーブを表現することが可能になる。

更に本発明に係る空間光変調システムの駆動方法によれば前記の空間光変調システムの駆動方法の発明において、各光源それぞれが発光する有彩色の光の発光期間を変更するための補正データが生成されるので、製造時の厳密な調整が不要になり、またＬＥＤの経年劣化を補償することも可能になる。

また更に本発明に係る空間光変調システムの駆動方法によれば、前記の空間光変調システムの駆動方法の発明のいずれか一つにおいて、Ｒ，Ｂ，Ｇ光を発光する光源のみにて、白色光又はシアン，マゼンタ，イエローのいずれかの色の光が必要な場合にも対応可能になるので、いわゆるデータプロジェクタと称される画像の輝度が優先されるような用途にも光源の発光制御のみで対応することが可能になり、更にシアン，マゼンタ，イエロー等の中間色を使用してより精細な色表現を行なうことも容易に可能になる。

また更に本発明に係るプロジェクタによれば、各色の表示時間と対応する色の光源の発光期間との組み合わせで画像の明るさを調整できるので、より精細な階調表現が可能になると共にいわゆるガンマカーブをも容易に表現することが可能になる。また、いわゆるデータプロジェクタと称される画像の輝度が優先されるような用途にも光源の発光期間の制御のみで対応することが可能になり、更にシアン，マゼンタ，イエロー等の中間色を使用してより精細な色表現を行なうことも容易に可能になり、また光源を一定の発光強度に維持して画像表示期間の長さを変化させる場合に比して電力使用量を削減することが可能になる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明に係る空間光変調システムの一実施の形態をＤＬＰシステムの一例としてのプロジェクタに組み込んだ場合の要部の構成例を示す模式図である。

本発明に係る空間光変調システムを組み込んだプロジェクタは、外部から入力された表示すべき画像信号の各フレームを複数の有彩色、たとえばＲ，Ｂ，Ｇ（赤，青，緑）の成分に分解して各有彩色別の画像データ信号DSを生成するＤＭＤ駆動回路１１と、このＤＭＤ駆動回路１１が生成したフレーム単位の各有彩色別の画像データ信号DSに従って多数のマイクロミラーの反射角を制御（オン／オフ）することにより、後述するＬＥＤ回路１５からの各有彩色別の投射光を空間光変調して各有彩色別の画像を表す投射光に変調する空間光変調装置としてのＤＭＤ１２と、ＤＭＤ１２により空間光変調された各有彩色別の変調光を外部のスクリーン等へ投射する投射レンズ１３とを備えている

投射レンズ１３から外部のスクリーン等へ時分割で投射された各有彩色別の変調光は人間の眼による残像効果により合成されてカラー画像として認識される。

また、本発明に係る空間光変調システムを組み込んだプロジェクタは、ＤＭＤ駆動回路１１が生成した各有彩色別の画像データに同期してＲ，Ｂ，Ｇの３色の光の発光タイミングを制御するＬＥＤ駆動回路１４と、このＬＥＤ駆動回路１４により制御されてＲ，Ｂ，Ｇの３色の光を発光するＬＥＤ回路１５と、ＬＥＤ回路１５が発光したＲ，Ｂ，Ｇの３色の光をＤＭＤ１２へ投射する光学系１６とを備えている。なお、ＬＥＤ駆動回路１４には、ＤＭＤ駆動回路１１が生成した各有彩色別のフレーム単位の画像データに同期して各有彩色別のＬＥＤの発光タイミングを制御するためのＬＥＤ制御信号LEDCS がＤＭＤ駆動回路１１から与えられている。詳細は後述するが、ＤＭＤ駆動回路１１からＬＥＤ駆動回路１４へ与えられるＬＥＤ制御信号LEDCS には、１フレームの期間内の各サブフレームを特定するサブフレーム信号SFS と、このサブフレーム信号SFS で特定される各サブフレーム期間内のＲ，Ｂ，Ｇの各色の光を発光すべき期間を特定するサブフレーム期間信号SFPSとが含まれている。従って、サブフレーム期間信号SFPSには、Ｒ光を発光すべき期間を特定するＲ光用のサブフレーム期間信号RSFPS と、Ｂ光を発光すべき期間を特定するＢ光用のサブフレーム期間信号BSFPS と、Ｇ光を発光すべき期間を特定するＧ光用のサブフレーム期間信号GSFPS とが含まれる。

なお、本発明に係る空間光変調システムは外部のスクリーン等へ画像を投射するいわゆるフロント投射方式にも、スクリーンの背面から投射するリア投射方式にも適用可能であり、更には他の用途、たとえば空間光変調装置としての液晶パネルに直接画像を表示するような用途にも適用可能である。また、本実施の形態では空間光変調装置としてＤＭＤ１２を備えているが、他の方式の空間光変調装置、たとえば液晶パネル等も高速応答可能であれば使用可能であることは勿論である。

なお、光学系１６はＬＥＤ回路１５が発光したＲ，Ｂ，Ｇの３色の光をＤＭＤ１２へ投射するために適宜のレンズ，ロッドインテグレータ，反射鏡等を備えているが、それ自体は公知の技術であるので詳細な説明は省略する。また、投射レンズ１３も一般的には複数のレンズで構成されており、焦点調整機構，ズーム機構等が組み込まれているが、それ自体は公知の技術であるので詳細な説明は省略する。更に、Ｒ，Ｂ，Ｇの３色の光の他に白色光も使用する場合には、ＬＥＤ回路１５においてＲ，Ｂ，Ｇの３色の光を同時に発光することにより白色光を発光させることも、いずれか２色を選択的に同時に発光することによりシアン，マゼンタ，イエローの中間色光を発光させることも可能である。

図２はＬＥＤ回路１５とＬＥＤ駆動回路１４との構成を示すブロック図である。図１ではＬＥＤ回路１５とＬＥＤ駆動回路１４とは便宜上、分離された構成として示されているが、両者は図２に示すように一体的に構成されている。ＬＥＤ駆動回路１４及びＬＥＤ回路１５はＲ，Ｂ，Ｇの各色の光用に個別の回路を含んでいるが、それぞれは同一の構成であるので以下においては一例としてＲ光用の回路について説明する。

Ｒ光用の回路は、個々に赤色光（Ｒ光）を発光するＲ光発光回路を複数並列接続して構成されている。各Ｒ光発光回路が発光したＲ光は同一光軸上をＲ光用集約反射鏡１５ＭＲ方向へ進行して合成Ｒ光となる。具体的には、赤色光（Ｒ光）を発光するＬＥＤ１５２Ｒと、ＬＥＤ１５２Ｒが発光したＲ光を上述したＲ光用集約反射鏡１５ＭＲ方向へ反射させる反射鏡１５１Ｒと、ＬＥＤ１５２Ｒのオン／オフを制御するスイッチ１５３Ｒとで一組のＲ光発光回路が構成されている。そして、各Ｒ光発光回路のスイッチ１５３Ｒの制御端子がＲ光用ドライブ回路１４Ｒにそれぞれ接続されている。また、各Ｒ光発光回路のＬＥＤ１５２Ｒの一端がＲ光用電源１５０Ｒに、他端がそれぞれのスイッチ１５３Ｒを介して接地端子に接続されている。

従って、Ｒ光用ドライブ回路１４Ｒがオン信号を出力して各スイッチ１５３Ｒの制御端子に入力されると、各スイッチ１５３Ｒに接続されている各ＬＥＤ１５２Ｒは一端がＲ光用電源１５０Ｒに、他端が接地端子にそれぞれ接続されるので、各ＬＥＤ１５２ＲはＲ光を発光する。なお、以下においては、各Ｒ光発光回路の内の集約反射鏡１５ＭＲに近い方を下流側、遠い方を上流側という。

各反射鏡１５１Ｒはそれぞれが属するＲ光発光回路のＬＥＤ１５２Ｒが発光したＲ光をＲ光用集約反射鏡１５ＭＲ方向へ反射すると共に、上流側のＬＥＤ１５２Ｒが発光したＲ光を直線的に透過させるハーフミラーが使用されている。従って、各ＬＥＤ１５２Ｒが発光したＲ光はそれぞれのＲ光発光回路の反射鏡１５１Ｒにより同一光軸上をＲ光用集約反射鏡１５ＭＲ方向へ反射されると共に下流側のＲ光発光回路の反射鏡１５１Ｒを透過させるが、この光軸の延長上にはＲ光用の集約反射鏡１５ＭＲが備えられている。従って、Ｒ光用回路に含まれる複数のＲ光発光回路の各ＬＥＤ１５２Ｒは同一タイミングで発光するので、その発光基間に応じて、集約反射鏡１５ＭＲへ達するＲ光（合成Ｒ光）の強度（明るさ）を調整することが可能になる。

換言すれば、Ｒ光用ドライブ回路１４Ｒから出力されるオン信号の期間に応じて合成Ｒ光の強度（明るさ）が制御される。

他のＢ光用回路及びＧ光用回路も上述したＲ光用回路と基本的には同様の構成である。但し、Ｂ光用の集約反射鏡１５ＭＢはＲ光用の集約反射鏡１５ＭＲが反射したＲ光を直線的に透過させると共にＢ光用の各ＬＥＤ１５２Ｂが発光したＢ光を自身が透過させたＲ光の光軸と同一光軸上で反射するハーフミラーである。一方、Ｇ光用の集約反射鏡１５ＭＧはＧ光用の各ＬＥＤ１５２Ｇが発光したＧ光を直線的に透過させると共にＲ光用の集約反射鏡１５ＭＲ及びＢ光用の集約反射鏡１５ＭＢにより反射されたＲ光及びＢ光をＧ光がＧ光用集約反射鏡１５ＭＧを透過した光軸上に反射させる。従って、最終的にはＧ光用集約反射鏡１５ＭＧからＲ，Ｂ，Ｇ光が同一光軸上に出射される。なお、Ｇ光用集約反射鏡１５ＭＧから出射されたＲ，Ｂ，Ｇ光は光学系１６を介してＤＭＤ１２へ投射される。

なお、前述したように、白色光が必要な場合にはＲ光用回路，Ｂ光用回路及びＧ光用回路で同時に各色の光を発光させることにより白色光をＤＭＤ１２へ投射することが可能になる。また、Ｒ，Ｂ，Ｇ光以外の中間色、即ちシアン，マゼンタ，イエローの光が必要な場合にもＲ光用回路，Ｂ光用回路及びＧ光用回路を選択的に同時発光させることによりそれぞれの色の光をＤＭＤ１２へ投射させることが可能になる。

図３はＬＥＤ回路１５と共にドライブ回路１４の具体的な構成例を示すブロック図である。但しここでは一例として、Ｒ光用ＬＥＤ回路１５Ｒと共にＲ光用ドライブ回路１４Ｒの具体的な構成例を示している。

Ｒ光用ドライブ回路１４Ｒは、ＤＭＤ駆動回路１１から出力されているＬＥＤ制御信号LEDCS に含まれるサブフレーム信号SFS が与えられるアドレスレコーダ１４１Ｒと、このアドレスレコーダ１４１Ｒのデコード結果に応じたアドレスに記憶されているデータ（調整データ）を出力する調整値メモリ１４２Ｒ及び補正値メモリ１４４Ｒと、この調整値メモリ１４２Ｒ及び補正値メモリ１４４Ｒから出力されたデータをそれぞれ一時記憶する読出レジスタ１４３Ｒ及び１４５Ｒと、両レジスタ１４３Ｒ及び１４５Ｒが一時記憶しているデータを加算する加算回路１４６Ｒと、この加算回路１４６Ｒによる加算結果のデータをロードして一時記憶するリロードレジスタ１４７Ｒと、所定のクロックＣＬＫを計数するカウンタ１４９Ｒと、リロードレジスタ１４７Ｒが一時記憶しているデータとカウンタ１４９Ｒの計数値とを比較して比較結果に応じた論理信号（比較結果信号RS）を出力するコンパレータ１４８Ｒと、このコンパレータ１４８Ｒが出力する比較結果信号RSとＤＭＤ制御駆動回路１１から出力されているＬＥＤ制御信号LEDCS に含まれるＲ光用のサブフレーム期間信号RSFPS とが与えられる２入力のアンドゲート１５５とを備えている。

なお、アンドゲート１５５Ｒの出力信号はプリドライバ１５６Ｒに与えられる。プリドライバ１５６Ｒは、アンドゲート１５５Ｒの出力信号が「Ｈ（有意）」である場合にトランジスタである各スイッチ１５３Ｒをオン状態にさせ得る電気信号を出力し、アンドゲート１５５Ｒの出力信号が「Ｌ（無為）」である場合にトランジスタである各スイッチ１５３Ｒをオン状態にさせ得る電気信号を出力しない、即ち各スイッチ１５３Ｒをオフ状態にするドライブ電流を出力するアンプである。

上述したサブフレーム信号SFS は画像データの１フレームを分割した各サブフレームの期間を示す信号である。また、Ｒ光用のサブフレーム期間信号RSFPS は上記のサブフレーム信号SFS で指定される各サブフレームの期間内のＲ光用に割り当てられた期間、より具体的にはＲ光を発光すべき期間を示す信号である。

なお、Ｒ光用以外のＧ光用及びＢ光用のドライブ回路１４Ｇ及び１４Ｂも同一の構成であり、それぞれの動作も以下に説明するＲ光用ドライブ回路１４Ｒと同様である。但し、サブフレーム信号SFS は各色の光用のアドレスデコーダ１４１Ｒ，１４１Ｂ，１４１Ｇに同一の信号が与えられるが、サブフレーム期間信号SFPSは各色別の信号(RSFPS, BSFPS, GSFPS) が各色別の光用ドライブ回路１４Ｒ，１４Ｂ，１４Ｇにそれぞれ与えられる。具体的には、Ｒ光用のサブフレーム期間信号RSFPS は各サブフレーム期間内のＲ光が発光すべき期間として割り当てられた期間に有意になる信号であり、Ｒ光用ドライブ回路１４Ｒに与えられる。Ｂ光用のサブフレーム期間信号BSFPS は各サブフレーム期間内のＢ光が発光すべき期間として割り当てられた期間に有意になる信号であり、Ｂ光用ドライブ回路１４Ｂに与えられる。Ｇ光用のサブフレーム期間信号GSFPS は各サブフレーム期間内のＧ光が発光すべき期間として割り当てられた期間に有意になる信号であり、Ｇ光用ドライブ回路１４Ｇに与えられる。

Ｒ光用ＬＥＤ回路１５Ｒは具体的には、それぞれの一端がＲ光用電源１５０Ｒに接続された複数の赤色光（Ｒ光）を発光するＬＥＤ１５２Ｒと、それぞれの一端が各ＬＥＤ１５２Ｒの他端に接続されたトランジスタであるスイッチ１５３Ｒとで構成されている。なお、各スイッチ１５３Ｒの他端は設置されており、また各スイッチ１５３Ｒのゲートはプリドライバ１５６Ｒの出力端子に接続されている。従って、プリドライバ１５６Ｒから出力されるドライブ電流に応じて、各スイッチ１５３Ｒがオン／オフし、この結果として各ＬＥＤ１５２Ｒが同時に発光する／発光しない状態に制御される。

アドレスデコーダ１４１ＲにはＤＭＤ駆動回路１１からサブフレーム信号SFS が与えられている。サブフレーム信号SFS は前述したように、各フレームを分割したそれぞれのサブフレームの期間であるとを示す信号である。アドレスデコーダ１４１Ｒはこのサブフレーム信号SFS をデコードすることにより、調整値メモリ１４２Ｒのいずれかのデータを読出レジスタ１４３Ｒへ出力させる。具体的には、調整値メモリ１４２Ｒ（及び補正値メモリ１４４Ｒ）は各色の階調を表現するためのビット数と同数の調整値データ（及び補正値データ）を記憶している。たとえば、４ビット階調である場合は調整値メモリ１４２Ｒ（及び補正値メモリ１４４Ｒ）には４個の調整値データ（及び補正値データ）が記憶されている。そして、アドレスデコーダ１４１Ｒがサブフレーム信号SFS をデコードした結果に応じた、換言すればその時点のサブフレームに応じた調整値のデータを読出レジスタ１４３Ｒへ出力させる。

なお、調整値メモリ１４２Ｒに記憶されている調整値データは、たとえば第１サブフレームに対しては「１００」、第２サブフレームに対しては「５０」、第３サブフレームに対しては「２５」、第４サブフレームに対しては「１２」というように、サブフレームの順序に従って順次的に小さくされている。但し、補正値メモリ１４４Ｒに記憶されている補正値データはサブフレームの順序とは関係なく設定されるが、詳細に付いては後述する。

調整値メモリ１４２Ｒから読み出されて読出レジスタ１４３Ｒに一時記憶された調整値データは加算器１４６Ｒを経てリロードレジスタ１４７Ｒに一時記憶された状態でコンパレータ１４８Ｒに読み出される。なお、ここでは加算器１４６Ｒでは加算は行なわれないものとして（補正値データが「０」であるとして）、加算が行なわれる場合の動作については後述する。

一方、カウンタ１４９Ｒは所定のクロックＣＬＫを計数しており、その計数値がコンパレータ１４８Ｒに読み出される。コンパレータ１４８Ｒはリロードレジスタ１４７Ｒが一時記憶しているデータ（調整値データと補正値データとの加算値）とカウンタ１４９Ｒの計数値とを比較する。コンパレータ１４８Ｒの動作は具体的には、カウンタ１４９Ｒの計数値がリロードレジスタ１４７Ｒが一時記憶しているデータに達するまでは「Ｈ（ハイレベル：有意）」の比較結果信号RSを出力し、それ以後は「Ｌ（ローレベル：無為）」の比較結果信号RSを出力する。なお、カウンタ１４９Ｒは自身の計数値が予め定められている値に達すると、即ちオーバフローするとそれまでの計数値が自動的にリセットされ、所定のクロックＣＬＫの計数を再度開始する。

ところで、上述した如く、４ビットで階調を表現する場合、１フレームは４個のサブフレームに分割される。この場合、カウンタ１４９Ｒがオーバフローする計数値に対応する期間は最も短いサブフレームの期間と同一又はより長く設定される。より具体的には、最も短いサブフレームの期間がカウンタ１４９Ｒがオーバフローする計数値に対応する期間と同一に設定されるか、又は整数倍に設定されることが望ましい。たとえば、カウンタ１４９Ｒが計数値「１２８」でオーバフローする場合、所定のクロックＣＬＫの１２８周期の期間が最も短いサブフレームの期間と同一に設定されるか、又は所定のクロックＣＬＫの１２８周期の期間が最も短いサブフレームの期間の整数分の１（１／２，１／４，１／８等）に設定されることが望ましい。

アンドゲート１５５Ｒは前述した如く２入力であり、上述したコンパレータ１４８Ｒの比較結果信号RSの他にＤＭＤ駆動回路から出力されているＬＥＤ制御信号LEDCS に含まれる前述したようなＲ光用のサブフレーム期間信号SFPSが与えられている。従って、アンドゲート１５５Ｒはコンパレータ１４８Ｒから出力される比較結果信号RSが「Ｈ（有意）」であり、且つＲ光用サブフレーム期間信号RSHPS が「Ｈ（有意）」である場合にのみ「Ｈ（有意）」の信号を出力する。そして、アンドゲート１５５Ｒから「Ｈ」の信号が出力されている間、プリドライバ１５６Ｒはトランジスタである各スイッチ１５３Ｒをオンさせ得る駆動信号DSをそれぞれのゲートに与える。

トランジスタである各スイッチ１５３Ｒはそれぞれのゲートにプリドライバ１５６Ｒからオン信号が与えられることにより、赤色光（Ｒ光）を発光する各ＬＥＤ１５２Ｒが発光する。いうまでもないが、アンドゲート１５５Ｒからの出力信号が「Ｌ」になるとプリドライバ１５６Ｒから出力されている駆動信号DSも「Ｌ」（オフ信号）になるので、各ＬＥＤ１５２Ｒの発光は停止する。

以上、Ｒ光用ドライブ回路１４Ｒの構成及び基本的な動作について説明したが、他のＢ光用ドライブ回路１４Ｂ及びＧ光用ドライブ回路１４Ｇも同一の構成であり、従ってそれぞれの基本的な動作も上述したＲ光用ドライブ回路１４Ｒのそれと同様である。

ところで、図３に示されているように、Ｒ光発光回路には、各ＬＥＤ１５２Ｒの発光量を検出するためのＲ光用の光センサ１５７Ｒが備えられている。このＲ光用の光センサ１５７ＲにはＲ光用のサブフレーム期間信号RSFPS が入力されている。そして、Ｒ光用の光センサ１５７Ｒは、Ｒ光用のサブフレーム期間信号RSFPS が入力されている期間においてのみ、Ｒ光用の各ＬＥＤ１２５Ｒの発光量（明るさ）を積分して検出するように構成されている。またこの光センサ１５７Ｒの検出結果は検出信号RFBSとしてＲ光用の補正回路１５８Ｒに与えられている。

Ｒ光用の補正回路１５８Ｒは、Ｒ光用の調整値メモリ１４２Ｒに各サブフレームに対応して記憶されている調整値データによって発光されるＲ光の光量の設計値を記憶している。従って、Ｒ光用の補正回路１５８Ｒは、Ｒ光用の光センサ１５７Ｒの検出信号RFBSと予め記憶している設計値とを比較することにより、Ｒ光発光回路の実際の発光量と設計値との間に所定値以上の差が存在する場合にはその差を補正するための補正値データを補正値メモリ１４４Ｒに記憶させる。

また、Ｒ光用の調整装置１５９Ｒはユーザによるマニュアル調整のために用意されている。即ち、ユーザが投射された画像の赤色の成分を増減したい場合、Ｒ光用の調整装置１５９Ｒを操作することにより、任意のの補正値データを補正値メモリ１４４Ｒに記憶させることが可能である。

なお、上述した光センサ１５７Ｒ、補正回路１５８Ｒ、調整装置１５９Ｒ等は他のＢ光用及びＧ光用発光回路にも同様に備えられている。ただし、これらの要素の動作については後述する。

図４はカウンタ１４９Ｒの計数値とコンパレータ１４８Ｒの出力信号との関係の一例を示すタイミングチャートである。

カウンタ１４９Ｒは、図４(a) に示すように、所定のクロックＣＬＫを計数値「０」から計数し始め、「１２８」まで計数するとオーバフローしてその計数値が「０」にリセットされ、再度計数を開始して計数値「１２８」でオーバフローして計数値が「０」にリセットされる、という動作を反復している。そしてたとえば調整値メモリ１４２Ｒから調整値データとして「１００」が読出レジスタ１４３Ｒに読み出され（補正値データの加算は行なわれないとする）、リロードレジスタ１４７Ｒに保持されている場合、図４(b) に示すように、コンパレータ１４８Ｒの出力信号は、カウンタ１４９Ｒの計数値が「０」から「１００」までの間は「Ｈ」であり、カウンタ１４９Ｒの計数値が「１０１」になると「Ｌ」に転じる。この後、カウンタ１４９Ｒの計数値が「１２８」に達してオーバフローするまではコンパレータ１４８Ｒの出力信号は「Ｌ」を維持し、カウンタ１４９Ｒの計数値が「１２８」に達してオーバフローするとカウンタ１４９Ｒはリセットされてその計数値が「０」になるので、コンパレータ１４８Ｒの出力信号は再度「Ｈ」に転じる。

同様に、たとえば調整値メモリ１４２Ｒから調整値データとして「５０」が読出レジスタ１４３Ｒに読み出されてリロードレジスタ１４７Ｒに保持されている場合、図４(c) に示すように、コンパレータ１４８Ｒの出力信号は、カウンタ１４９Ｒの計数値が「０」から「５０」までの間は「Ｈ」であり、カウンタ１４９Ｒの計数値が「５１」になると「Ｌ」に転じる。この後、カウンタ１４９Ｒの計数値が「１２８」に達してオーバフローするまではコンパレータ１４８Ｒの出力信号は「Ｌ」を維持し、カウンタ１４９Ｒの計数値が「１２８」に達してオーバフローするとカウンタ１４９Ｒはリセットされてその計数値が「０」になるので、コンパレータ１４８Ｒの出力信号は再度「Ｈ」に転じる。

以下、図４(d), (e)にそれぞれ示すように、調整値データが「２５」、「１２」である場合についても同様である。

以上のことから、リロードレジスタ１４７Ｒに保持されている調整値データに正比例して、コンパレータ１４８Ｒからの出力信号、換言すればプリドライバ１５６Ｒから出力されるオン信号のデューティが変化することになる。このことは、調整値メモリ１４２Ｒから出力された調整値データに正比例してＲ用の各ＬＥＤ１５２Ｒの発光がＰＷＭ制御されることを意味している。

図５はコンパレータ１４８Ｒの出力信号（図５(a))と、Ｒ光用サブフレーム期間信号RSFPS(図５(b))と、Ｒ光用の各ＬＥＤ１５２Ｒの発光期間（図５(c))との関係を示すタイミングチャートである。

図５(a) に示すコンパレータ１４８Ｒの出力信号は、図４(a) に示した調整値データが「１００」の場合を実線で、同じく「５０」、「２５」、「１２」の場合を破線でそれぞれ示してある。図５(b) に示すＲ光用のサブフレーム期間信号RSFPが「Ｈ（有意）」である期間において、サブフレーム信号SFS により指定される調整値データに応じたデューティ比のパルス信号がコンパレータ１４８Ｒから出力信号として出力されると、図５(c) に示したＲ光用の各ＬＥＤ１５２Ｒの発光期間もサブフレーム信号SFS により指定される調整値データに応じたデューティ比で発光することになる。即ち、調整値メモリ１４２Ｒに記憶されている調整値データの内のサブフレーム信号SFS で指定される調整値データ（サブフレーム信号SFS が示すサブフレームに対応する調整値データ）に応じたデューティ比でＲ光用の各ＬＥＤ１５２Ｒが発光する。換言すれば、調整値メモリ１４２Ｒに記憶されている調整値データの内のサブフレーム信号SFS で指定される調整値データ（サブフレーム信号SFS が示すサブフレームに対応する調整値データ）に応じたデューティ比に比例する明るさでＲ光用の各ＬＥＤ１５２Ｒが発光する。

なお、以上の説明はＲ光発光回路に関する説明であるが、他のＢ光発光回路及びＧ光用発光回路もＲ光発光回路と全く同様に動作することは明らかである。

以上のような本発明に係る空間光変調システムによれば、Ｒ，Ｂ，Ｇ各色の表示期間において各色に対応するＲ光用回路，Ｂ光用回路及びＧ光用回路による各色の光の発光強度をＰＷＭ制御することが可能になる。図６は本発明に係る空間光変調システムの駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。

たとえば図６(a) に示すように、１フレームの内の第１サブフレームＳＦ１において、第１サブフレームＳＦ１を示すサブフレーム信号SFS0の期間内の各色別の光用のサブフレーム期間信号RSFPS, BSFPS, BSFPS にてそれぞれ示される第１のＲ，Ｂ，Ｇ表示期間（Ｒ１，Ｂ１，Ｇ１）の長さ（時間）をそれぞれ「１」とした場合に、第２サブフレームＳＦ２を示すサブフレーム信号SFS1の期間内の各色別の光用のサブフレーム期間信号RSFPS, BSFPS, BSFPS にてそれぞれ示される第２のＲ，Ｂ，Ｇ表示期間（Ｒ２，Ｂ２，Ｇ２）の長さ（時間）がそれぞれ「１／２」に、第３サブフレームＳＦ３を示すサブフレーム信号SFS2の期間内の各色別の光用のサブフレーム期間信号RSFPS, BSFPS, BSFPS にてそれぞれ示される第３のＲ，Ｂ，Ｇ表示期間（Ｒ３，Ｂ３，Ｇ３）の長さ（時間）がそれぞれ「１／４」に、第４サブフレームＳＦ４を示すサブフレーム信号SFS3の期間内の各色別の光用のサブフレーム期間信号RSFPS, BSFPS, BSFPS にてそれぞれ示される第４のＲ，Ｂ，Ｇ表示期間（Ｒ４，Ｂ４，Ｇ４）の長さ（時間）がそれぞれ「１／８」になるような４ビットで階調表現する例を考える。この場合、図６(b) に示すように、各サブフレームＳＦ１〜ＳＦ４に対応する各色の光の発光強度を４段階に徐々に低下させることが可能になる。

具体的には、Ｒ光用回路，Ｂ光用回路及びＧ光用回路それぞれの調整値メモリ１４２Ｒ，１４２Ｂ，１４２Ｇに前述したように、第１サブフレームＳＦ１を示すサブフレーム信号SFS0に対応する調整値データとして「１００」が、第２サブフレームＳＦ２を示すサブフレーム信号SFS1に対応する調整値データとして「５０」が、第３サブフレームＳＦ３を示すサブフレーム信号SFS2に対応する調整値データとして「２５」が、第４サブフレームＳＦ４を示すサブフレーム信号SFS3に対応する調整値データとして「１２」がそれぞれ記憶されているとする。

このような場合に、第１サブフレームＳＦ１においては各色の第１の表示期間Ｒ１，Ｂ１，Ｇ１にそれぞれ「１００：１２６」のデューティ比で、第２サブフレームＳＦ２においては各色の第２の表示期間Ｒ２，Ｂ２，Ｇ２にそれぞ「５０：１２６」のデューティ比で、第３サブフレームＳＦ３においては各色の第３の表示期間Ｒ３，Ｂ３，Ｇ３にそれぞれ「２５：１２６」のデューティ比で、第４サブフレームＳＦ４においては各色の第４の表示期間Ｒ４，Ｂ４，Ｇ４にそれぞれ「１２：１２６」のデューティ比で各色別のＬＥＤ１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇを発光させるというように、Ｒ光用ドライブ回路１４Ｒ，Ｂ光用ドライブ回路１４Ｂ，Ｇ光用ドライブ回路１４Ｇがそれぞれに接続されているスイッチ１５３Ｒ，１５３Ｂ，１５３Ｇを制御する。

いうまでもないが、上述のような各ドライブ回路１４Ｒ，１４Ｂ，１４Ｇによる発光制御はＤＭＤ駆動回路１１から与えられるＬＥＤ制御信号LEDSC によって、ＤＭＤ駆動回路１１がＤＭＤ１２を駆動するタイミングと同期される。

このように、本来、画像の低階調度の部分を表現するための比較的表示時間が短いサブフレームにおいて各色の光の光源からの発光強度をＰＷＭ制御で低下させることにより、画像信号に含まれる階調度が低い部分を意図的により低階調度に表現することが可能になるので、ガンマカーブを表現することが可能になる。

ところで、図３に示されているＲ光用回路の光センサ１５７ＲはＲ光用の各ＬＥＤ１２５Ｒの発光量を検出するために備えられている。この光センサ１５７ＲにはＲ光用のサブフレーム期間信号RSFPS が入力されており、このＲ光用のサブフレーム期間信号RSFPS が入力されている期間のＲ光用の各ＬＥＤ１２５Ｒの発光量を積分して検出するように構成されている。またこの光センサ１５７Ｒの検出結果は検出信号RFBSとして補正回路１５８Ｒに与えられている。

従って、光センサ１５７Ｒのいずれかのサブフレームにおける検出結果がたとえば設計値と一致しないような場合には、補正回路１５８Ｒは設計値と発光量（明るさ）とが一致しないサブフレームに対応する補正値メモリ１４４Ｒのアドレスに補正値データを記憶させる。図３に示されている例では、第１サブフレームに対応する補正値メモリ１４４Ｒのアドレスには補正値データとして「＋３」が、第２サブフレームに対応する補正値メモリ１４４Ｒのアドレスには補正値データとして「−２」が、第３サブフレームに対応する補正値メモリ１４４Ｒのアドレスには補正値データとして「−１」が、第４サブフレームに対応する補正値メモリ１４４Ｒのアドレスには補正値データとして「０」がそれぞれ記憶されている。

また、Ｒ光用の調整装置１５９Ｒはユーザによるマニュアル調整のために用意されている。即ち、ユーザがスクリーン等に実際に投射された画像の赤色の成分を増減したい場合にはＲ光用の調整装置１５９Ｒを操作することにより、補正値メモリ１４４Ｒが記憶している調整値データを変更することが可能である。この結果、ユーザによる調整装置１５９Ｒの操作に応じて、投射画像の赤色成分が増減されることになる。

なお、上述の説明ではＲ光用回路について説明したが、他のＢ光用及びＧ光用回路に関しても同一の構成であり、またその動作も同様であることはいうまでもない。また、調整回路に関しては個々の色用に設けるのではなく、全体のカラーバランス等を調整するために共通の調整回路を設けるようにしてもよい。

以上に詳述したように本発明に係る空間光変調システム及びプロジェクタによれば、各色の表示時間とＰＷＭ制御による対応する色の光源の発光期間との組み合わせで画像の明るさを調整できるので、より精細な階調表現が可能になると共にいわゆるガンマカーブをも容易に表現することが可能になる。また、光源を一定の発光強度に維持して画像表示期間の長さを変化させる場合に比して電力使用量を削減することが可能になる。更に、Ｒ，Ｂ，Ｇ光を発光する光源のみにて、いわゆるデータプロジェクタと称される画像の輝度が優先されるような用途にも光源の発光制御のみで対応することが可能になると共に、シアン，マゼンタ，イエロー等の中間色を使用してより精細な色表現を行なうことも容易に可能になる。

また更に本発明に係る空間光変調システムの駆動方法及びプロジェクタによれば、画像信号の１フレームの間に複数の有彩色に分離された各色の画像が複数回にわたって表示され、しかもそれぞれにおいて光源の発光期間をＰＷＭ制御により変更することが可能であるので、各色の表示時間と対応する色の光源の発光期間との組み合わせで画像の明るさを調整できる。従って、より精細な階調表現が可能になると共にいわゆるガンマカーブをも容易に表現することが可能になると共に、よりコントラストの強い画像を表示することが可能になる。更に、事前の画像処理を行なうこと無しにガンマカーブを表現することが可能になる。また更に、光源を一定の発光強度に維持して画像表示期間の長さを変化させる場合に比して電力使用量を削減することが可能になる。更にまた、いわゆるデータプロジェクタと称される画像の輝度が優先されるような用途にも光源の発光期間のＰＷＭ制御のみで対応することが可能になると共に、シアン，マゼンタ，イエロー等の中間色を使用してより精細な色表現を行なうことも容易に可能になる。

更に本発明に係る空間光変調システム及びプロジェクタによれば、実際に発光される各色の光量を検出して設計値になるように自動的にフィードバック制御することが可能であるので、製造時の調整をそれほどには慎重に行なう必要はなく、またＬＥＤの経年劣化に対しても自動的に補正可能になる。

なお、上述した実施例では４ビットで階調表現を行なう場合を例示したがこれはあくまでも説明の便宜のためであり、実際のシステムの設計に際しては任意のビット数で階調表現を行なうことができる。また、図２に示したＬＥＤの数も必要な強度の合成光を得るために任意の数（１個又は４個以上でもよい）を備えることが可能である。また更に、上述した実施の形態ではＲ，Ｂ，Ｇの３色の光源を使用しているが、用途によっては他の色の光源を使用してもよい。

本発明に係る空間光変調システムの一実施の形態をＤＬＰシステムの一例としてのプロジェクタに組み込んだ場合の要部の構成例を示す模式図である。 本発明に係る空間光変調システムのＬＥＤ回路とＬＥＤ駆動回路との構成を示すブロック図である。 本発明に係る空間光変調システムのＬＥＤ回路と共にドライブ回路の具体的な構成例を示すブロック図である。 本発明に係る空間光変調システムのカウンタの計数値とコンパレータの出力信号との関係の一例を示すタイミングチャートである。 本発明に係る空間光変調システムのコンパレータの出力信号(a) と、Ｒ光用サブフレーム期間信号(b) と、Ｒ光用の各ＬＥＤの発光期間(c) との関係を示すタイミングチャートである。 本発明に係る空間光変調システムの駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。 従来の一般的なカラーホィールを使用する単板方式のＤＬＰシステムにおける画像信号の１フレーム分の各色の表示タイミングを示すタイミングチャートである。 従来技術の各色の表示タイミングを簡易的に示したタイミングチャートである。 従来技術の各色の表示タイミングを簡易的に示したタイミングチャートである。

符号の説明

１１ ＤＭＤ駆動回路
１２ ＤＭＤ
１３ 投射レンズ
１４ ＬＥＤ駆動回路
１４Ｒ，１４Ｂ，１４Ｇ ドライブ回路
１４２Ｒ，１４２Ｂ，１４２Ｇ 調整値レジスタ
１４４Ｒ，１４４Ｂ，１４４Ｇ 補正値レジスタ
１５Ｒ，１５Ｂ，１５Ｇ ＬＥＤ回路
１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇ ＬＥＤ
１４７Ｒ，１４７Ｂ，１４７Ｇ リロードレジスタ
１４８Ｒ，１４８Ｂ，１４８Ｇ コンパレータ
１４９Ｒ，１４９Ｂ，１４９Ｇ カウンタ
１５３Ｒ，１５３Ｂ，１５３Ｇ スイッチ
１５５Ｒ，１５５Ｂ，１５５Ｇ アンドゲート
１５８Ｒ，１５８Ｂ，１５８Ｇ 補正回路

Claims (10)

1. 異なる有彩色の光をそれぞれ発光する複数の光源と、前記複数の光源がそれぞれ発光する有彩色の光に対応して画像信号を複数の有彩色の成分それぞれを表す変調光に変換すると共に、画像信号の１フレームの期間を、前記複数の有彩色別に、表示時間が順次的に変化する複数の期間に分割して各々サブフレームとし、各サブフレームで表示するか否かを制御して各有彩色の成分の階調を表現する空間光変調装置と、前記複数の光源がそれぞれ発光する有彩色の光に対応して画像信号を複数の有彩色の成分に分離して前記空間光変調装置に与える空間光変調装置制御手段と、前記空間光変調装置が画像信号を複数の有彩色の成分をそれぞれ表す変調光に変換するタイミングと前記複数の光源が対応する有彩色の光を発光するタイミングとを同期させる光源制御手段とを備えた空間光変調システムにおいて、
   前記光源制御手段は、
   各サブフレームに応じて異なる値に定めたデータを記憶した記憶手段と、
   サブフレームの各期間よりも短い周期を有し、且つ、該記憶手段が記憶しているデータに対応するデューティ比を有するパルス信号を発生するパルス信号発生手段と、
   該パルス信号発生手段が発生したパルス信号のデューティ比に応じて前記各光源それぞれに有彩色の光を発光させる駆動手段と
   を備えることを特徴とする空間光変調システム。
2. 前記各光源それぞれが発光する有彩色の光を検出する検出手段と、
   該検出手段による検出結果に応じて前記各光源それぞれが発光する有彩色の光の発光期間を変更するための補正データを生成する補正手段と、
   該補正手段が生成した補正データを記憶する補正データ記憶手段と
   を更に備え、
   前記光源制御手段は、前記記憶手段が記憶しているデータを前記補正データ記憶手段が記憶している補正データで補正するデータ補正手段を備え、
   前記パルス信号発生手段は、前記データ補正手段が補正したデータに対応するデューティ比を有し、前記サブフレームの期間よりも短い周期を有するパルス信号を発生し、
   前記駆動手段は、前記パルス信号発生手段が前記データ補正手段が補正したデータに対応して発生したパルス信号のデューティ比に応じて前記各光源それぞれに有彩色の光を発光させるようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の空間光変調システム。
3. 前記複数の有彩色は赤，青，緑であり、前記光源制御手段は各色の光を発光する光源の全て、又はいずれか二つを選択的に発光させることにより、白色光又はシアン，マゼンタ，イエローのいずれかの色の光を発光させるように構成してあることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一つに記載の空間光変調システム。
4. 異なる有彩色の光をそれぞれ発光する複数の光源と、画像信号を前記複数の光源がそれぞれ発光する有彩色の光に対応した複数の有彩色の成分を表す変調光に変換すると共に、画像信号の１フレームの期間を、前記複数の有彩色別に、表示時間が順次的に変化する複数の期間に分割して各々サブフレームとし、各サブフレームで表示するか否かで各有彩色の成分の階調を表現する空間光変調装置とを備えた空間光変調システムの駆動方法において、
   前記サブフレームは、表示時間が同一である異なる色の表示期間が連続するようにしてあり、
   各サブフレームに含まれる各色の表示期間に同期して前記複数の光源の内の対応する色の光源を、前記サブフレームの各期間よりも短い周期を有し、各サブフレームに応じた異なるデューティ比のパルス信号で発光させること
   を特徴とする空間光変調システムの駆動方法。
5. サブフレームの表示時間の長短に対応させて前記複数の光源を発光させるパルス信号のデューティ比の大小を調整することを特徴とする請求項４に記載の空間光変調システムの駆動方法。
6. 各サブフレームの表示時間の長さに正比例して前記複数の光源を発光させるパルス信号のデューティ比を異ならせることを特徴とする請求項４に記載の空間光変調システムの駆動方法。
7. 前記各光源それぞれが発光する有彩色の光を検出手段により検出し、
   前記検出手段による検出結果と所定値との差に応じて前記複数の光源を発光させるパルス信号のデューティ比を変更すること
   を特徴とする請求項４乃至６のいずれか一つに記載の空間光変調システムの駆動方法。
8. 前記複数の有彩色は赤，青，緑であり、前記光源の全て、又はいずれか二つを選択的に発光させることにより、白色光又はシアン，マゼンタ，イエローのいずれかの色の光を発光させることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一つに記載の空間光変調システムの駆動方法。
9. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の空間光変調システムと、前記空間光変調装置が変換した変調光を投射する投射レンズとを備えたことを特徴とするプロジェクタ。
10. 空間光変調システムと、前記空間光変調装置が変換した変調光を投射する投射レンズとを備えたプロジェクタであって、前記空間光変調システムが請求項４乃至８のいずれか一つに記載の空間光変調システムの駆動方法により駆動されることを特徴とするプロジェクタ。

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