(57)【要約】【課題】プロジェクタ装置の投影画像の画質を向上する。【解決手段】プロジェクタ装置は、光源制御信号に基づいて光を発する光源部１１と、ＰＷＭ制御に基づくＤＭＤ制御信号にしたがって光を反射するＤＭＤ１３と、ＤＭＤ１３で反射された光をスクリーンに投影する投影レンズ１５等の光学系を含む投影部１０と、映像データから、光源制御信号とＤＭＤ制御信号とを作成する制御信号作成部２０とを備える。制御信号作成部２０は、ＤＭＤの応答時間である限界制御時間よりも短い時間の階調信号と限界制御時間よりも長い時間の階調信号とが隣接するように、映像データに対応する明度を表す階調信号を作成する階調信号作成部２１と、限界制御時間よりも短い時間の階調信号の時間を限界制御時間の時間に置き換えたＤＭＤ制御信号を作成するＤＭＤ制御信号作成部２２と、階調信号の時間に基づいて光源制御信号を作成するＬＥＤ制御信号作成部２３と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源制御信号に基づいて光を発する光源部と、
ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御に基づくＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）制御信号にしたがって前記光を反射するＤＭＤと、
前記ＤＭＤで反射された光をスクリーンに投影する光学系を含む投影部と、
映像データから、前記光源制御信号と前記ＤＭＤ制御信号とを作成する制御信号作成部と、
を備えるプロジェクタ装置であって、
前記制御信号作成部は、
前記ＤＭＤの応答時間である限界制御時間よりも短い時間の階調信号と前記限界制御時間よりも長い時間の階調信号とが隣接するように、前記映像データに対応する明度を表す階調信号を作成する階調信号作成部と、
前記限界制御時間よりも短い時間の階調信号の時間を前記限界制御時間の時間に置き換えた前記ＤＭＤ制御信号を作成するＤＭＤ制御信号作成部と、
前記階調信号の時間に基づいて前記光源制御信号を作成する光源制御信号作成部と、
を備えるプロジェクタ装置。
【請求項２】
前記制御信号作成部は、前記光源制御信号の波形立ち上がり時間と波形立ち下がり時間とに応じて、前記光源制御信号の波形立ち上がりタイミングと波形立ち下がりタイミングとを調整する光源制御信号作成部を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
【請求項３】
温度を測定する温度測定部を備え、
前記光源制御信号作成部は、測定した温度に基づいて、前記光源制御信号の波形立ち上がりタイミングと波形立ち下がりタイミングとを決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ装置。
【請求項４】
前記制御信号作成部は、前記光源部を点灯させる光源制御信号と前記光源部を消灯させる光源制御信号との間にガードタイムを設ける、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のプロジェクタ装置。
【請求項５】
前記ガードタイムの時間は、前記光源制御信号の波形立ち上がり時間と波形立ち下がり時間とを加算した時間よりも長い、
ことを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ装置。
【請求項６】
前記制御信号作成部は、測定した温度に基づいて、前記ガードタイムの時間を決定する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載のプロジェクタ装置。
【請求項７】
映像データ供給装置との間で映像データをＳｃａｔｔｅｒＧａｔｈｅｒＤＭＡ転送する外部インタフェース部を備える、
ことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のプロジェクタ装置。
【請求項８】
ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたプロジェクタ装置の光源およびＤＭＤを制御する制御用デバイスであって、
映像データからプロジェクタ装置の光源の点灯および消灯を制御する光源制御信号とＤＭＤを制御するＤＭＤ制御信号とを作成する制御信号作成部を備え、
前記制御信号作成部は、
前記ＤＭＤの応答時間である限界制御時間よりも短い時間の階調信号と前記限界制御時間よりも長い時間の階調信号とが隣接するように、前記映像データに対応する明度を表す階調信号を作成する階調信号作成部と、
前記限界制御時間よりも短い時間の階調信号の時間を前記限界制御時間の時間に置き換えた前記ＤＭＤ制御信号を作成するＤＭＤ制御信号作成部と、
前記階調信号の時間に基づいて前記光源制御信号を作成する光源制御信号作成部と、
を備える制御用デバイス。
【請求項９】
プロジェクタ装置の光源およびＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を制御する制御方法であって、
映像データからプロジェクタ装置の光源の点灯および消灯を制御する光源制御信号とＤＭＤを制御するＤＭＤ制御信号とを作成する制御信号作成工程、を含み、
前記制御信号作成工程では、前記光源制御信号の波形立ち上がり時間と波形立ち下がり時間とに応じて、前記光源制御信号の波形立ち上がりタイミングと波形立ち下がりタイミングとを調整する処理を行う、
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ装置、制御用デバイスおよび制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたプロジェクタ装置は、ＤＭＤを高速にオン・オフ制御することにより、階調付映像を高速投影する。階調精度を高めるためには、ＤＭＤを高速に制御する必要がある。しかし、ＤＭＤは内部の鏡面を機械的に動作させているので、その制御速度には限界がある。そのため、階調精度を高めることが困難であるという問題があった。
【０００３】
非特許文献１は、ＬＥＤのオン・オフ制御とＤＭＤのオン・オフ制御とを組み合わせることにより、階調精度を高める技術を開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】成田岳、江連悠貴、湯浅剛、角野究、渡辺義浩、石川正俊、「１０００ｆｐｓ・８ｂｉｔ階調と低レイテンシ投影を実現する高速プロジェクタの開発」、第２０回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集（２０１５年９月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１が開示する技術では、画像の階調度を上げると制御信号のパルス幅が細くなり、制御信号の伝搬時の波形なまりに起因して、階調度の線形性を確保することが出来ず、プロジェクタ装置の投影画像の画質が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、投影画像の画質を向上することが可能なプロジェクタ装置、制御用デバイスおよび制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るプロジェクタ装置は、
光源制御信号に基づいて光を発する光源部と、
ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御に基づくＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）制御信号にしたがって前記光を反射するＤＭＤと、
前記ＤＭＤで反射された光をスクリーンに投影する光学系を含む投影部と、
映像データから、前記光源制御信号と前記ＤＭＤ制御信号とを作成する制御信号作成部と、
を備えるプロジェクタ装置であって、
前記制御信号作成部は、
前記ＤＭＤの応答時間である限界制御時間よりも短い時間の階調信号と前記限界制御時間よりも長い時間の階調信号とが隣接するように、前記映像データに対応する明度を表す階調信号を作成する階調信号作成部と、
前記限界制御時間よりも短い時間の階調信号の時間を前記限界制御時間の時間に置き換えた前記ＤＭＤ制御信号を作成するＤＭＤ制御信号作成部と、
前記階調信号の時間に基づいて前記光源制御信号を作成する光源制御信号作成部と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る制御用デバイスは、
ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたプロジェクタ装置の光源およびＤＭＤを制御する制御用デバイスであって、
映像データからプロジェクタ装置の光源の点灯および消灯を制御する光源制御信号とＤＭＤを制御するＤＭＤ制御信号とを作成する制御信号作成部を備え、
前記制御信号作成部は、
前記ＤＭＤの応答時間である限界制御時間よりも短い時間の階調信号と前記限界制御時間よりも長い時間の階調信号とが隣接するように、前記映像データに対応する明度を表す階調信号を作成する階調信号作成部と、
前記限界制御時間よりも短い時間の階調信号の時間を前記限界制御時間の時間に置き換えた前記ＤＭＤ制御信号を作成するＤＭＤ制御信号作成部と、
前記階調信号の時間に基づいて前記光源制御信号を作成する光源制御信号作成部と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る制御方法は、
プロジェクタ装置の光源およびＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を制御する制御方法であって、
映像データからプロジェクタ装置の光源の点灯および消灯を制御する光源制御信号とＤＭＤを制御するＤＭＤ制御信号とを作成する制御信号作成工程、を含み、
前記制御信号作成工程では、前記光源制御信号の波形立ち上がり時間と波形立ち下がり時間とに応じて、前記光源制御信号の波形立ち上がりタイミングと波形立ち下がりタイミングとを調整する処理を行う、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プロジェクタ装置の投影画像の画質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係るプロジェクタ装置の構成図
【図２】実施形態１に係るプロジェクタ装置の詳細構成図
【図３】ＤＭＤについて説明をするための図
【図４】階調信号について説明するための図
【図５】階調信号の時間について説明するための図
【図６】実施形態１に係る階調信号の作成方法について説明するための図
【図７】実施形態１に係るＤＭＤ制御信号とＬＥＤ制御信号１の作成方法について説明するための図
【図８】実施形態１に係るＬＥＤ制御信号２の作成方法について説明するための図
【図９】実施形態１に係るプロジェクタ装置による制御信号作成処理について説明するためのフローチャート
【図１０】実施形態２に係るプロジェクタ装置の詳細構成図
【図１１】実施形態２に係るＤＭＤ制御信号とＬＥＤ制御信号１の作成方法について説明するための図
【図１２】実施形態２に係るＤＭＤ制御信号とＬＥＤ制御信号１の作成方法について説明するための図
【図１３】実施形態２に係るＬＥＤ制御信号１の作成方法について説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態に係るプロジェクタ装置は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の映像データ供給装置から映像データを取得して、取得した映像データを画像としてスクリーンに投影するＤＭＤを用いたプロジェクタ装置である。ここでは、プロジェクタ装置が、毎秒１０００フレームの画像を投影する場合について説明する。また、このプロジェクタ装置は、８ビットの階調画像を使用して２５６段階の階調値に画像の明度を区分して表示することが出来る。階調値とは、画素のいちばん明るい状態からいちばん暗い状態までを段階に分けて表した値をいう。このプロジェクタ装置は、１０００×１０００ピクセルの解像度で画像を投影することが出来ることとする。以下、本発明の実施形態に係るプロジェクタ装置ついて、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施形態１）
実施形態１では、理解を容易にするために、プロジェクタ装置１００が、白黒の画像を投影するプロジェクタ装置である場合について説明する。本発明の実施形態１に係るプロジェクタ装置１００は、図１に示すように、投影部１０、制御信号作成部２０、外部インタフェース部３０、記憶部４０、温度測定部５０を備える。プロジェクタ装置１００は、ＰＣ等の映像データ供給装置２００から映像データを取得して、取得した映像データを画像としてスクリーンに投影する。
【００１４】
投影部１０は、制御信号作成部２０が作成した制御信号に基づいて、スクリーンに画像を投影する。投影部１０は、図２に示すように、光源部１１、反射ミラー１２、ＤＭＤ１３、プリズム１４、投影レンズ１５を備える。光源部１１、反射ミラー１２、プリズム１４、投影レンズ１５は、光学系を形成している。
【００１５】
光源部１１は、白色のＬＥＤ(Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ)から構成される。光源部１１のＬＥＤは、制御信号作成部２０が作成したＬＥＤ制御信号２に基づいてオン・オフする。ＬＥＤ制御信号２は、光源制御信号に該当する。
【００１６】
光源部１１から照射された光は、反射ミラー１２で反射されて、プリズム１４を透過してＤＭＤ１３に至る。
【００１７】
ＤＭＤ１３は、ピクセルに対応する鏡面を備え、ＬＥＤの光を投影レンズ１５側に反射するか否かを切り替える。プロジェクタ装置１００は、１０００×１０００ピクセルの解像度を実現するために、ＤＭＤ１３は、各ピクセルに対応する１０００×１０００の鏡面を備えている。ＤＭＤ１３は、制御信号作成部２０が作成したＤＭＤ制御信号によるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御に基づいてオン・オフする。
【００１８】
図３を参照して、ＤＭＤ１３の動作原理について説明する。図３（ａ）に示すように、ＤＭＤ１３は、ミラー１３１、ベース１３２、軸１３３を備える。ミラー１３１は、ベース１３２上に設けられている軸１３３を中心に、シーソーのように左右に傾くことが出来る。
【００１９】
ここでは、ＤＭＤ制御信号が１（ハイレベル）の場合にＤＭＤ１３をオン状態に、ＤＭＤ制御信号が０（ローレベル）の場合にＤＭＤ１３をオフ状態に制御する場合について説明する。図３（ｂ）にＤＭＤ１３がオン状態のイメージを示す。ＤＭＤ１３は、ＤＭＤ制御信号が１（ハイレベル）の場合、反射ミラー１２から到来した光をプリズム１４側に反射する。プリズム１４側に反射された光は、投影レンズ１５を介してスクリーンに投影される。図３（ｃ）にＤＭＤ１３がオフ状態のイメージを示す。ＤＭＤ１３は、ＤＭＤ制御信号が０（ローレベル）の場合、反射ミラー１２から到来した光を図示しない光吸収板側に反射する。図示しない光吸収板側に反射された光は、スクリーンに投影されない。このＤＭＤ１３のオン・オフは、制御信号作成部２０が作成するＤＭＤ制御信号に基づいて制御される。
【００２０】
ＤＭＤ１３のオン・オフに要する動作時間は、このように機械的な制御を伴うので、ＬＥＤのような半導体のオン・オフに要する動作時間と比べると長い。
【００２１】
図２に戻って、制御信号作成部２０は、映像データ供給装置２００から外部インタフェース部３０を介して取得した映像データから、ＬＥＤ制御信号２およびＤＭＤ制御信号を作成する。ＬＥＤ制御信号作成部２３は、光源制御信号作成部に該当する。制御信号作成部２０は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等で構成され、記憶部４０に記憶されたプログラムを実行することにより、後述する各部（階調信号作成部２１，ＤＭＤ制御信号作成部２２，ＬＥＤ制御信号作成部２３）の機能を実現する。
【００２２】
制御信号作成部２０は、機能的には、図２に示すように、階調信号作成部２１、ＤＭＤ制御信号作成部２２、ＬＥＤ制御信号作成部２３から構成される。
【００２３】
階調信号作成部２１は、後述するＬＥＤ制御信号２およびＤＭＤ制御信号の元となる階調信号２を作成する。そのために、階調信号作成部２１は、信号作成部２１１と配列変換部２１２を備える。
【００２４】
信号作成部２１１は、取得した映像データを２５６段階のグレースケールで表示するための階調信号１を作成する。信号作成部２１１は、図４に示すように、１画像を８ビットの階調信号１で表す。この階調信号１に対応してＤＭＤ制御信号を作成し、ＬＥＤ制御信号２がＬＥＤを常時オン状態とする制御をしている場合、階調信号１の各ビットのオン・オフ状態により、時間Ｔに対するＬＥＤのオン時間の割合（デューティ）が定まる。画像は、このオン状態の時間割合に応じた明度のグレースケールで表示される。ここでは、階調信号１が１（ハイレベル）の場合をオン状態、階調信号１が０（ローレベル）の場合をオフ状態として説明する。信号作成部２１１は、８ビットを使用してこのオン時間の割合を設定するので、プロジェクタ装置１００は、画像の明度を２５６段階に分けて表示することが出来る。信号作成部２１１は、元となる映像データに対応する１０００×１０００ピクセルについて、この階調信号１を作成する。図４に示すビット毎の画像をここでは階調画像と呼ぶこととする。１フレームの画像は、８枚の階調画像で構成されていることになる。
【００２５】
例えば、ＬＥＤを常時オン状態とし、ＤＭＤ制御信号のＭＳＢ(Ｍｏｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  Ｂｉｔ)からＬＳＢ(Ｌｅａｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  Ｂｉｔ)までの８ビットの全てが１の場合、ＤＭＤは常時ＯＮ状態となり、そのピクセルの色は最も明るい白色となる。一方、ＭＳＢからＬＳＢまでの８ビットの全てが０の場合、ＤＭＤは常時ＯＦＦ状態となり、そのピクセルの色は最も暗い黒色となる。ＭＳＢのみが１で他のビットが０の場合、時間Ｔの５０％がＯＮ状態となるので、中間の明度となる。
【００２６】
各ビットの幅は、図５に示すように、基準時間ｔ１に対して２のべき乗の時間とする。つまり、１画像を表示する時間Ｔは、２５６ｔ１で表される。このプロジェクタ装置１００は、１秒に１０００枚の画像を表示するので、１枚の画像を表示する時間Ｔは、Ｔ＝１０００μｓとなる。そして、基準時間ｔ１は、ｔ１＝１０００μｓ÷２５６（≒３．９μｓ）となる。
【００２７】
１秒間に投影する画像枚数を増やし、もしくは、階調数を増すことにより、投影する画像の分解能を向上させることが出来る。そのためには、基準時間ｔ１を短く設定する必要がある。しかし、ＤＭＤ１３のオン・オフ時間のみで画像の明度を確定させる場合、基準時間ｔ１をＤＭＤ１３のオン・オフ制御に要する時間（限界制御時間ＴＬ）以下に設定することは出来ない。
【００２８】
そこで、基準時間ｔ１を限界制御時間ＴＬよりも短くする場合、ＤＭＤ１３をオン状態にしたままで、ＬＥＤのオン・オフにより投影する画像の明度を制御する。なお、プロジェクタ装置１００は、ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも長い階調信号１のビット区間については、ＬＥＤをオン状態にしたままで、ＤＭＤ１３のオン・オフ制御により投影する画像の明度を制御する。ＬＥＤのオン・オフ回数を減らして、ＬＥＤの寿命を伸ばすためである。
【００２９】
配列変換部２１２は、ＤＭＤの応答時間である限界制御時間ＴＬよりも短い時間の階調信号１と限界制御時間ＴＬよりも長い時間の階調信号１とが隣接するように、信号作成部２１１が作成した階調信号１の配列を変換した階調信号２を作成する。上述したように、プロジェクタ装置１００は、ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短い時間のビットについては、ＤＭＤ１３を常時オン状態として、ＬＥＤのオン時間で階調信号１のオン時間を実現する。したがって、ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短い階調信号１（下位ビット）が連続すると、ＬＥＤのオン・オフ回数が増えることになる。ＬＥＤのオン・オフ回数が増えるとＬＥＤが劣化しやすくなる。また、限界制御時間ＴＬよりも短い階調信号１が連続する回数を削減する事により、ＬＥＤ制御信号１の立ち上がりや立ち下りでビット幅に増減が生じる事による画質の劣化を防止する事ができる。詳細については後述する。この問題を改善するために、配列変換部２１２は、階調信号１を構成するビットの配列変更を行う。
【００３０】
図５に示した例では、ＭＳＢ−４以下の下位ビットの時間はＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短く、ＭＳＢ−３以上の上位ビットの時間はＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも長い。配列変換部２１２は、下位ビットの隣接を減らすために、例えば、図６に示すように、ＭＳＢ−１，ＭＳＢ−６，ＭＳＢ−４，ＭＳＢ，ＬＳＢ，ＭＳＢ−５，ＭＳＢ−３，ＭＳＢ−２の順に各ビットを並べ替える。図６に示す例では、最上位ビットの階調信号１をＭＳＢ、次のビットの階調信号１をＭＳＢ−１、その次のビットの階調信号１をＭＳＢ−２、最下位ビットの階調信号１をＬＳＢで表している。
【００３１】
図２に戻って、ＤＭＤ制御信号作成部２２は、階調信号作成部２１が作成した階調信号２からＤＭＤ１３を制御するＤＭＤ制御信号を作成する。具体的には、ＤＭＤ制御信号作成部２２は、階調信号２の時間がＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短い場合、限界制御時間ＴＬよりも短い時間の階調信号２の時間を限界制御時間ＴＬに置き換えたＤＭＤ制御信号を作成する。ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短い時間の階調信号２でＤＭＤ１３をオン・オフ制御しても、ＤＭＤ１３の制御が不十分となり、ＤＭＤ１３がオンしているのかオフしているのかを確定できないからである。
【００３２】
具体例について図７を参照して説明する。例えば、ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬが４４μｓであった場合、図５に示したように、ＭＳＢ−４以下の下位ビットの時間はＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短い。ＤＭＤ制御信号作成部２２は、図７に示すように、ＭＳＢ−４以下の階調信号２の時間をＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬである４４μｓとする。ＤＭＤ１３でのオン・オフ制御を可能にするためである。
【００３３】
上位ビットの時間を変更しないで、下位ビットの時間を４４μｓと広くすると、ＤＭＤ制御信号の１フレーム長が１フレーム分の画像の時間Ｔを超えることになる。ＤＭＤ制御信号作成部２２は、ＤＭＤ制御信号の１フレームの長さが時間Ｔを超えないという条件を満たし、階調信号２の各ビットの時間比率を確保可能な最下位ビット（ＬＳＢ）の時間となる単位時間ｔを算出する。単位時間ｔは、前述した基準時間ｔ１より短い時間となる。具体的には、１フレームの時間Ｔ（１０００μｓ）から、ＭＳＢ−４以下の下位ビット４個に必要なＤＭＤ１３のオン時間（４４μｓ×４）を引いた時間について、ＭＳＢ−３以上の上位ビットの時間比率を確保可能な単位時間ｔを算出する。つまり、単位時間ｔ＝（１０００−４４×４）／（１２８＋６４＋３２＋１６）≒３．４３μｓとなる。ＤＭＤ制御信号作成部２２は、単位時間ｔを基準として、図７に示すようなＤＭＤ制御信号を作成する。
【００３４】
図２に戻って、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、単位時間ｔを基準とし、階調信号作成部２１が作成した階調信号２の時間の比率を確保したＬＥＤ制御信号１を作成する。ＬＥＤ制御信号作成部２３は、階調信号作成部２１が作成した階調信号２の時間がＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも長いビット区間については、ＬＥＤが常時オン状態となるようにＬＥＤ制御信号１を作成する。ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも長いビット区間については、上述したように、ＤＭＤ１３のオン・オフにより階調信号２のオン時間を制御するからである。
【００３５】
図７に、ＬＥＤ制御信号作成部２３が作成したＬＥＤ制御信号１と前述したＤＭＤ制御信号との関係を示す。ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも時間が長いＬＥＤ制御信号１の上位ビットの時間は、ＤＭＤ制御信号の時間と同じである。ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも時間が短いＬＥＤ制御信号１の下位ビットの時間は、対応するＤＭＤ制御信号の時間より短い。
【００３６】
ところで、制御信号作成部２０の出力インピーダンス、光源部１１の入力容量、制御信号作成部２０から光源部１１までの間の配線の浮遊容量等に起因して、光源部１１の入力部に到達した制御信号の波形は、制御信号作成部２０から出力された波形に対して変形する。具体的には、図８の光源部入力波形１に示すように、ＬＥＤ制御信号１の立ち上がりは徐々に立ち上がる。また、制御信号の立ち下がりは徐々に立ち下がる。仮に、制御信号の波高値の中央値でＬＥＤがオン・オフするとした場合、図８に示すように、ＭＳＢ−４に対応する光源部入力波形１の時間は、波形の立ち上がり時間Δｔｓだけ短くなる。また、ＬＳＢに対応する光源入力波形１の時間は、波形の立ち下がり時間Δｔｄだけ長くなる。プロジェクタ装置１００は、ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短いビットについては、ＬＥＤのオン・オフ時間で明暗を表現するので、上記のようにＬＥＤのオン時間がΔｔｓ、Δｔｄずれると、元となる映像データの明暗に対して誤差を生じる原因となる。これは、投影画像の画質の劣化要因となる。
【００３７】
波形の変形によって生じる波形の立ち上がり時間の遅れΔｔｓと波形の立ち下がり時間の遅れΔｔｄとは、使用するデバイス、基板の配線、周囲温度によって決まる。このΔｔｓとΔｔｄを予め実験によって測定し、記憶部４０に記憶しておく。
【００３８】
ＬＥＤ制御信号作成部２３は、この誤差を補正するために、ＬＥＤ制御信号１の時間を補正する。具体的には、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、記憶部４０に記憶されているΔｔｓとΔｔｄを読み出す。そして、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、図８に示すように、光源部入力波形２の中央値の幅がＬＥＤ制御信号１の時間と同じになるように、ＬＥＤ制御信号１のスタートをΔｔｓ早め、ＬＥＤ制御信号１のエンドをΔｔｄ早めたＬＥＤ制御信号２を作成する。
【００３９】
図２に戻って、外部インタフェース部３０は、映像データ供給装置２００から映像データを取得し、制御信号作成部２０に取得した映像データを供給する。外部インタフェース部３０は、例えば、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓで構成され、制御信号作成部２０との間で映像データをＳｃａｔｔｅｒ  Ｇａｔｈｅｒ  ＤＭＡで高速転送する。
【００４０】
記憶部４０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。ＲＯＭには制御部１１０を構成するＣＰＵ、ＦＰＧＡ等が実行するプログラムや、プログラムを実行する上で予め必要なデータが記憶されている。ＲＡＭには、プログラム実行中に作成されたり変更されたりするデータが記憶される。
【００４１】
温度測定部５０は、温度センサから構成され、プロジェクタ装置１００内の温度を測定し、測定した温度情報を制御信号作成部２０に供給する。好ましくは、温度測定部５０は、制御信号作成部２０近くの温度もしくは制御信号作成部２０を構成する部品の表面温度を測定する。
【００４２】
次に、上記の構成を有するプロジェクタ装置１００における制御信号の作成処理について、図９を参照しながら説明する。ユーザが、プロジェクタ装置１００を映像データ供給装置２００に接続し、任意の映像データを選択して、プロジェクタ装置１００の投影開始ボタンを押下することにより、図９に示す制御信号作成処理はスタートする。
【００４３】
ユーザが上記の設定を行うと、映像データ供給装置２００は、プロジェクタ装置１００に選択された映像データを転送する。プロジェクタ装置１００の外部インタフェース部３０は、転送された映像データを取得し（ステップＳ１１）、制御信号作成部２０に供給する。
【００４４】
次に、信号作成部２１１は、供給された映像データを２５６段階の明度で投影するために、図４と図５を用いて説明した階調信号１を作成する（ステップＳ１２）。信号作成部２１１は、１０００×１０００のピクセルごとに階調信号１を作成する。次に、配列変換部２１２は、図６を用いて説明したように、階調信号１を構成する各ビットを並べ替えて、階調信号２を作成する（ステップＳ１３）。具体的には、配列変換部２１２は、ＤＭＤの応答時間である限界制御時間ＴＬよりも短い時間の階調信号１と限界制御時間ＴＬよりも長い時間の階調信号１とが隣接するように並び替える。
【００４５】
次に、ＤＭＤ制御信号作成部２２は、階調信号作成部２１が作成した階調信号２からＤＭＤ１３を制御するＤＭＤ制御信号を作成する（ステップＳ１４）。具体的には、ＤＭＤ制御信号作成部２２は、図７を用いて説明したように、ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短い時間のビットを限界制御時間ＴＬの期間常時オン状態となるようにＤＭＤ制御信号を作成する。図７に示す例では、階調信号２のＭＳＢ−４，ＭＳＢ−５，ＭＳＢ−６，ＬＳＢに対応する時間についてＤＭＤ１３をオン状態にしている。
【００４６】
同時に、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、階調信号作成部２１が作成した階調信号２の時間がＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短いビットについて、ＬＥＤをオン・オフ制御するＬＥＤ制御信号１を作成する（ステップＳ１５）。さらに、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、制御信号波形の変形に起因するＬＥＤ制御時間の誤差を補正するために、ＬＥＤ制御信号１に時間補正したＬＥＤ制御信号２を作成する（ステップＳ１６）。
【００４７】
具体的には、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、記憶部４０に記憶されているΔｔｓとΔｔｄを読み出す。そして、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、図８を用いて説明したように、光源部入力波形２の中央値の時間が、ＬＥＤ制御信号１の時間と同じになるように、ＬＥＤ制御信号１のスタートをΔｔｓ早め、ＬＥＤ制御信号１のエンドをΔｔｄ早めたＬＥＤ制御信号２を作成する。
【００４８】
ここで、図８に示すように、ＬＥＤ制御信号２の立ち上がりタイミングをＬＥＤ制御信号１の立ち上がりタイミングよりも早く設定する必要がある。したがって、ＬＥＤ制御信号２の立ち上がりタイミングを図７に示すＤＭＤ制御信号の立ち上がりタイミングよりも早く設定する必要がある。制御信号作成部２０は、ＤＭＤ制御信号の立ち上がりタイミングをΔＴｓ遅らせることにより、相対的にＬＥＤ制御信号２の立ち上がりタイミングをＤＭＤ制御信号の立ち上がりタイミングよりも進める処理を行う。詳細には、シフトレジスタ、タイマー制御等を用いてＤＭＤ制御信号を所定の時間遅らせる。同様にして、制御信号作成部２０は、ＤＭＤ制御信号の立ち下がりタイミングをΔＴｄ遅らせることにより、相対的にＬＥＤ制御信号２の立ち下がりタイミングを進める処理を行う。
【００４９】
制御信号作成部２０は、作成したＤＭＤ制御信号をＤＭＤ１３に供給し、ＬＥＤ制御信号２を光源部１１に供給する。これにより、プロジェクタ装置１００は、投影レンズ１５を介してスクリーンに画像を投影する。
【００５０】
プロジェクタ装置１００は、次の映像データの有無を判別し、次の映像データが存在する場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に戻って、次の映像データについてステップＳ１１からステップＳ１７の処理を行って、画像の投影を継続する。一方、次の映像データが存在しない場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、制御信号作成処理を終了する。
【００５１】
（変形例１）
実施形態１の説明では、波形の変形によって生じる波形の立ち上がり時間の遅れΔｔｓと波形の立ち下がり時間の遅れΔｔｄとが一律であるとして説明した。波形の変形によって生じる波形の立ち上がり時間の遅れΔｔｓと波形の立ち下がり時間の遅れΔｔｄとは、使用するデバイスと基板の配線が同じであっても周囲温度によって変化する。変形例１では、周囲温度に適したΔｔｓ、Δｔｄを設定する方法について説明する。
【００５２】
変形例１に係るプロジェクタ装置１００は、図１に示す温度測定部５０を制御信号作成部２０の近くに備える。また、実験により温度ごとのΔｔｓ、Δｔｄを測定し、これをテーブルにして予め記憶部４０に記憶しておく。
【００５３】
温度測定部５０は、例えば１分おきに装置内の温度を計測する。ＬＥＤ制御信号作成部２３は、計測した周囲温度に対応するΔｔｓ、Δｔｄを記憶部４０内のテーブルから取得する。そして、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、取得したΔｔｓ、Δｔｄに基づいて、図８を用いて説明したように、光源部入力波形２の中央値の時間が、ＬＥＤ制御信号１の時間と同じになるように、ＬＥＤ制御信号１のスタートをΔｔｓ早め、ＬＥＤ制御信号１のエンドをΔｔｄ早めたＬＥＤ制御信号２を作成する。
【００５４】
詳細には、制御信号作成部２０は、シフトレジスタ、タイマー制御等を用いてＤＭＤ制御信号の立ち上がりタイミングをΔＴｓ遅らせることにより、相対的にＬＥＤ制御信号２の立ち上がりタイミングをＤＭＤ制御信号の立ち上がりタイミングよりも進める処理を行う。同様にして、制御信号作成部２０は、ＤＭＤ制御信号の立ち下がりタイミングをΔＴｄ遅らせることにより、相対的にＬＥＤ制御信号２の立ち下がりタイミングをＤＭＤ制御信号の立ち下がりタイミングよりも進める処理を行う。他の動作については、実施形態１の説明と同じである。
【００５５】
なお、温度補正の仕方は、テーブル引きに限定する必要は無い。例えば、実験で求めた周囲温度とΔｔｓ、Δｔｄとの関係を近似する関数を作成し、プログラム内にその関数を保有しておく。そして、測定した周囲温度をその関数に代入して、Δｔｓ、Δｔｄを計算するようにしても良い。
【００５６】
また、上記の説明では、ΔｔｓとΔｔｄを予め実験によって測定し、記憶部４０に記憶しておく説明をしたが、ＰＣ等の外部記憶装置に記憶するようにしても良い。
【００５７】
（実施形態２）
実施形態１では、プロジェクタ装置１００が、白黒の画像を投影するプロジェクタ装置である場合について説明した。実施形態２では、プロジェクタ装置１００が、カラー画像を投影するプロジェクタ装置である場合について説明する。実施形態２に係るプロジェクタ装置１００は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源を備え、実施形態１に係るプロジェクタ装置１００の時間をＲＧＢの光源で３分割し、光源部１１のＬＥＤおよびＤＭＤ１３を制御する。
【００５８】
実施形態２に係るプロジェクタ装置１００は、図１０に示すように、光源部１１は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のＬＥＤから構成される。ＲＧＢの３色のＬＥＤは、ダイクロイックミラー１６により同一の光軸を形成して反射ミラー１２に照射するように配置される。他の構成は、実施形態１の説明と同じである。
【００５９】
実施形態２に係るプロジェクタ装置１００は、ＲＧＢのＬＥＤのオン時間とそれに対応するＤＭＤ１３のオン時間とを制御することにより、各ピクセルの色を作成する。そのために、階調信号作成部２１は、映像データに対応するＲＧＢの３つの階調信号２を作成する。つまり、赤の度合いを２５６段階の階調を表す階調信号２を作成する。同様に、緑の度合いを２５６段階の階調を表す階調信号２を作成する。また、青の度合いを２５６段階の階調を表す階調信号２を作成する。この３つの階調信号２を時分割で表示することにより、様々な色を表示する。階調信号１から階調信号２を作成する説明は、実施形態１の説明と同じである。
【００６０】
ＤＭＤ制御信号作成部２２は、ＲＧＢの３つの階調信号２から図１１に示すようなＲＧＢの３つのＤＭＤ制御信号を作成する。階調信号２からＤＭＤ制御信号を作成する説明は、実施形態１の説明と同じである。そして、ＤＭＤ制御信号作成部２２は、図１２に示すように、作成したＲＧＢの３つのＤＭＤ制御信号をシリアルに接続して、最終的なＤＭＤ制御信号を作成する。ＤＭＤ制御信号作成部２２は、最終的なＤＭＤ制御信号のフレーム長を１画像のフレーム時間ＴにあわせるようにＤＭＤ制御信号を作成する。つまり、図１１に示すＲＧＢのＤＭＤ制御信号のそれぞれの時間を１／３にして結合する。
【００６１】
また、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、ＲＧＢの３つの階調信号２から図１１に示すようなＲＧＢの３つのＬＥＤ制御信号を作成する。階調信号２からＬＥＤ制御信号を作成する説明は、実施形態１の説明と同じである。そして、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、図１２に示すように、作成したＲＧＢの３つのＬＥＤ制御信号をシリアルに接続して、ＬＥＤ制御信号１を作成する。ＬＥＤ制御信号作成部２３は、ＬＥＤ制御信号１のフレーム長を１画像のフレーム時間ＴにあわせるようにＬＥＤ制御信号１を作成する。なお、ＬＥＤのオン・オフ制御は、図１１に示すように、上位ビット（ＭＳＢ）から下位ビット（ＬＳＢ）の全ビットについて、ＤＭＤ１３のオン・オフと同様にビット毎にオン・オフ制御する必要がある。ビット毎にＲＧＢのオン・オフを切り替えることにより、映像データの色を再現する必要があるからである。
【００６２】
また、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、ＬＥＤ制御信号１を作成する際に、図１３に示すように、ＬＥＤ制御信号１の各ビット間にガードタイムを設ける。このガードタイムの時間は、ＬＥＤ制御信号１の波形立ち上がり時間と波形立ち下がり時間とを加算した時間よりも長い時間に設定する。つまり、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、各ビット間に時間Δｔ＝Δｔｓ＋Δｔｄのガードタイムを設けたＬＥＤ制御信号１を作成する。そして、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、ＬＥＤ制御信号１の各ビットの立ち上がりタイミングをΔｔｓ早め、各ビットの立ち下がりタイミングをΔｔｄ早める操作をして、ＬＥＤ制御信号２を作成する。ＬＥＤ制御信号１からＬＥＤ制御信号２を作成する説明は、実施形態１の説明と同じである。
【００６３】
なお、実施形態２の説明では、図１２に示すように、ＲＧＢの３つの制御信号をシリアルに連結して、最終的なＬＥＤ制御信号１およびＤＭＤ制御信号を作成する説明をした。しかし、最終的なＬＥＤ制御信号１およびＤＭＤ制御信号の作成方法はこれに限定する必要は無い。例えば、各色のビットを順番に配列しても良い。具体的には、ＭＳＢ（Ｒ）、ＭＳＢ（Ｇ）、ＭＳＢ（Ｂ）、ＭＳＢ−１（Ｒ）、ＭＳＢ−１（Ｇ）、ＭＳＢ−１（Ｂ）、・・・、ＬＳＢ（Ｒ）、ＬＳＢ（Ｇ）、ＬＳＢ（Ｂ）のように交互に色を変えて配列しても良い。
【００６４】
以上に説明したように、プロジェクタ装置１００は、ＤＭＤの応答時間である限界制御時間ＴＬよりも短い時間の階調信号１と限界制御時間ＴＬよりも長い時間の階調信号１とが隣接するように、映像データに対応する明度を表す階調信号２を作成する階調信号作成部２１を備える。これにより、ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短い時間の下位ビットが連続することを低減し、ＬＥＤのオン・オフ回数を減らすことができ、ＬＥＤの劣化を防止することが出来る。
【００６５】
また、プロジェクタ装置１００は、ＬＥＤ制御信号１の波形立ち上がり時間と波形立ち下がり時間とに応じて、ＬＥＤ制御信号１の波形立ち上がりタイミングと波形立ち下がりタイミングとを調整するＬＥＤ制御信号作成部を備える。これにより、光源部１１の入力波形の幅をＬＥＤ制御信号１の幅と同じにすることができ、プロジェクタ装置１００が投影する画像の画質を向上することができる。
【００６６】
また、プロジェクタ装置１００は、装置内の温度を測定する温度測定部５０を備え、ＬＥＤ制御信号作成部２３は、測定した温度に基づいて、ＬＥＤ制御信号２の波形立ち上がりタイミングと波形立ち下がりタイミングとを決定する。これにより、装置内の温度変化により、ＬＥＤ制御信号１の波形立ち上がり時間および波形立ち下がり時間が変化しても、光源部１１の入力波形（ＬＥＤ制御信号２）の幅をＬＥＤ制御信号１の幅と同じにすることができ、プロジェクタ装置１００が投影する画像の画質を向上することができる。
【００６７】
また、プロジェクタ装置１００の外部インタフェース部３０は、映像データ供給装置２００との間で映像データをＳｃａｔｔｅｒＧａｔｈｅｒＤＭＡ転送する。これにより、データ転送を早くすることができ、画像を投影するまでの処理遅延時間を短くすることが出来る。
【００６８】
また、実施形態２に係るプロジェクタ装置１００の制御信号作成部２０は、光源部１１を点灯させるＬＥＤ制御信号２と光源部１１を消灯させるＬＥＤ制御信号２との間にガードタイムを設ける。そのために、ＬＥＤ制御信号１の各ビット間にガードタイムを設ける。これにより、ＤＭＤ１３の限界制御時間ＴＬよりも短い時間の階調信号２を作成しても、階調信号２の上位ビットから下位ビットまでの時間の線形性を確保でき、プロジェクタ装置１００が投影する画像の画質を向上することができる。
【００６９】
また、上記の説明では、１フレームの画像の階調値を８ビットの階調画像を使用して２５６段階に区分して表示する場合を例にして説明した。しかし、階調値の設定はこれに限定する必要は無い。例えば、階調値を表すビット数を４ビット、１６ビット、３２ビットのように設定しても良い。
【００７０】
また、上記の説明では、ＬＥＤ制御信号１の波形なまりを補正する説明をしたが、ＤＭＤ制御信号の波形なまりを補正する機能を設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１０    投影部
１１    光源部
１２    反射ミラー
１３    ＤＭＤ
１４    プリズム
１５    投影レンズ
１６    ダイクロイックミラー
２０    制御信号作成部
２１    階調信号作成部
２２    ＤＭＤ制御信号作成部
２３    ＬＥＤ制御信号作成部
３０    外部インタフェース部
４０    記憶部
５０    温度測定部
１００    プロジェクタ装置
１３１    ミラー
１３２    ベース
１３３    軸
２００    映像データ供給装置
２１１    信号作成部
２１２    配列変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018128497.tif 000011
【図１０】
2018128497.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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