(57)【要約】【課題】小型で簡易な構成を実現できる２重変調方式プロジェクタを提供する。【解決手段】２重変調方式プロジェクタ１は、光源１１と、色分解部１２と、ＤＭＤ素子１３０，１４０と、反射鏡１５Ｂ，１５Ｇと、色合成部１６と、投射レンズ１７と、制御装置２０とを備え、制御装置２０が、パラメータ設定部２１と、処理ブロック毎にＤＭＤ素子１３０を駆動する第１変調制御部２３と、画素毎にＤＭＤ素子１４０を駆動する第２変調制御部２５とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、平面状に配列された微小鏡面が前記光源からの入射光をクロック単位で反射又は遮蔽することで前記入射光を変調する第１微小鏡面素子と、平面状に配列された微小鏡面が前記第１微小鏡面素子からの反射光をクロック単位で反射又は遮蔽することで前記反射光を前記クロック単位で変調する第２微小鏡面素子と、前記第２微小鏡面素子からの光を投射する投射レンズとを備える２重変調方式プロジェクタの制御装置であって、
映像信号が入力され、入力された前記映像信号に基づいて、複数の前記微小鏡面で構成される処理ブロック毎に前記第１微小鏡面素子を駆動する第１変調制御部と、
前記映像信号に基づいて、前記微小鏡面毎に前記第２微小鏡面素子を駆動する第２変調制御部と、
を備えることを特徴とする２重変調方式プロジェクタの制御装置。
【請求項２】
前記処理ブロックの大きさを微小鏡面数で表す処理ブロックサイズと、前記映像信号の１フレームを表示するクロック数を表す１フレーム期間と、前記第１微小鏡面素子から前記第２微小鏡面素子までの間に光が拡大する大きさを微小鏡面数で表す光拡大サイズと、を予め設定するパラメータ設定部、をさらに備え、
前記第１変調制御部は、前記処理ブロックサイズを前記光拡大サイズだけ拡大した拡大ブロックに含まれる前記映像信号の各画素の最大画素値を求め、前記１フレーム期間のうち、求めた前記最大画素値に応じたクロック数だけ前記第１微小鏡面素子に前記入射光を反射させ、
前記第２変調制御部は、前記１フレーム期間のうち、前記映像信号の各画素の画素値に応じたクロック数だけ前記第２微小鏡面素子に前記反射光を反射させることを特徴とする請求項１に記載の２重変調方式プロジェクタの制御装置。
【請求項３】
前記処理ブロックの大きさを微小鏡面数で表す処理ブロックサイズと、前記映像信号の１フレームを表示するクロック数を表す１フレーム期間と、前記第１微小鏡面素子から前記第２微小鏡面素子までの間に光が拡大する大きさを微小鏡面数で表す光拡大サイズと、前記２重変調方式プロジェクタに要求される要求階調数と、を予め設定するパラメータ設定部と、
前記処理ブロック内の全微小鏡面で光を反射する全体駆動パターンと、前記全体駆動パターンに対する輝度比が予め設定した値だけ減少するように一部の前記微小鏡面で光を反射する複数の部分駆動パターンと、前記複数の部分駆動パターンのうちの最小輝度比単位で前記映像信号の１階調を表現可能な部分駆動パターンの組み合わせである階調拡張駆動と、を予め設定する駆動パターン設定部と、をさらに備え、
前記第１変調制御部は、前記処理ブロックサイズを前記光拡大サイズだけ拡大した拡大ブロックに含まれる前記映像信号の各画素の最大画素値を求め、前記１フレーム期間において、求めた前記最大画素値に応じたクロック数の前記全体駆動パターンと、前記階調拡張駆動に含まれる部分駆動パターン数に等しいクロック数の前記階調拡張駆動とで前記第１微小鏡面素子を駆動し、
前記第２変調制御部は、前記要求階調数を前記１フレーム期間のクロック数で除算した階調比を求め、前記映像信号の各画素の画素値を前記階調比で除算した駆動クロック数を求め、前記第１微小鏡面素子の前記全体駆動パターンに同期して、前記駆動クロック数の整数値に応じたクロック数だけ前記第２微小鏡面素子を駆動し、前記駆動クロック数の小数値に前記輝度比の合計が等しくなる１以上の前記部分駆動パターンを求め、前記第１微小鏡面素子の前記階調拡張駆動に同期して、求めた１以上の前記部分駆動パターンで前記第２微小鏡面素子を駆動することを特徴とする請求項１に記載の２重変調方式プロジェクタの制御装置。
【請求項４】
前記駆動パターン設定部は、
前記部分駆動パターンとして、前記全体駆動パターンに対して前記輝度比が１／３になる第１部分駆動パターン、前記全体駆動パターンに対して前記輝度比が１／９になる第２部分駆動パターン、前記全体駆動パターンに対して前記輝度比が１／１８になる第３部分駆動パターン、及び、前記全体駆動パターンに対して前記輝度比が１／３６になる第４部分駆動パターンが予め設定され、
前記階調拡張駆動として、２クロックの前記第１部分駆動パターンと、２クロックの前記第２部分駆動パターンと、１クロックの前記第３部分駆動パターンと、２クロックの前記第４部分駆動パターンとの組み合わせが予め設定されたことを特徴とする請求項３に記載の２重変調方式プロジェクタの制御装置。
【請求項５】
前記駆動パターン設定部は、それぞれの前記部分駆動パターンにおいて、光を反射する前記微小鏡面の位置がランダムに設定されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の２重変調方式プロジェクタの制御装置。
【請求項６】
コンピュータを、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の制御装置として機能させるための２重変調方式プロジェクタの制御プログラム。
【請求項７】
光源と、
平面状に配列された微小鏡面が前記光源からの入射光をクロック単位で反射又は遮蔽することで前記入射光を変調する第１微小鏡面素子と、
平面状に配列された微小鏡面が前記第１微小鏡面素子からの反射光をクロック単位で反射又は遮蔽することで前記反射光を前記クロック単位で変調する第２微小鏡面素子と、
前記第２微小鏡面素子からの光を投射する投射レンズと、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の制御装置と、
を備えることを特徴とする２重変調方式プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２重変調方式プロジェクタの制御装置及びそのプログラム、並びに、２重変調方式プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＨＤＲ（High Dynamic Range）の表示装置としては、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置や、ローカルディミング法を用いた液晶表示装置（ＬＣＤ：liquid crystal display）が知られている。現在、これらの表示装置では、製造技術の制約により、１００インチを超える大画面を実現することが困難である。
【０００３】
ここで、大画面表示にはプロジェクタが適しているが、通常のプロジェクタでは、光の漏れがあるため、ＨＤＲ表示を実現するには問題がある。そこで、光の漏れを大幅に低減したＨＤＲ対応のプロジェクタが提案されている（非特許文献１）。このＨＤＲ対応プロジェクタは、２回の変調を行う２重変調方式を採用したものである。
【０００４】
以下、図２２〜図２４を参照し、従来の２重変調方式プロジェクタ９０について説明する。
なお、図２２では、説明を簡易にするため、２重変調方式プロジェクタ９０をモノクロ表示用としたが、カラー表示を行うには、同一構成をＲＧＢの３チャンネル分組み合わせればよい。
【０００５】
図２２に示すように、２重変調方式プロジェクタ９０は、レーザ光を出射する光源９１と、１回目の変調を行う第１変調部９２と、リレーレンズ９３と、２回目の変調を行う第２変調部９４と、第２変調部９４からの光を投射する投射レンズ９５とを備える。このリレーレンズ９３は、第１変調部９２からの光を効率よく第２変調部９４に出力するという重要な機能を担っており、その光損失が大きくなると２重変調方式プロジェクタ９０全体の光出力が低下してしまう。
【０００６】
以下、第１変調部９２及び第２変調部９４が備えるＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子９を詳細に説明する。以下、第１変調部９２が備える１段目のＤＭＤ素子９をＤＭＤ素子９１とし、第２変調部９４が備える２段目のＤＭＤ素子９をＤＭＤ素子９２とする。
【０００７】
ＤＭＤ素子９は、微小鏡面素子とも呼ばれ、図２３に示すように、画素としての微小鏡面９Ａ及び駆動回路９Ｂの組を２次元方向で平面状に配列したものである（図２３には１つのＤＭＤ素子９のみ図示）。このＤＭＤ素子９は、微小鏡面９Ａの方向を高速に変化させることにより、階調を表現することができる。すなわち、ＤＭＤ素子９は、微小鏡面９Ａをある方向に駆動すると光が反射され（図２３（ａ））、微小鏡面９Ａを別の方向に駆動すると光が光吸収板（不図示）でカットされる（図２３（ｂ））。以後、図２３（ａ）のように光を反射して出力する状態を「Ｏｎ」と記載し、以後、図２３（ｂ）のように光をカットして出力しない状態を「Ｏｆｆ」と記載する。
【０００８】
ここで、Ｏｎ−Ｏｆｆの動作を１フレーム期間にＮクロック（例えば、数百回）を行う場合を考える。ＤＭＤ素子９において、ある画素をｎ回だけＯｎにする場合、この画素の光出力（輝度）Ｐ１は、下記の式（１）となる。このとき、ダイナミックレンジＤＲ１は、最大輝度になる白表示（ｎ＝Ｎ）と、最小輝度になる黒表示（ｎ＝０）との比で表されるので、下記の式（２）となる。なお、Ｂは、Ｏｆｆの状態で発生する光の漏れ量を表し、Ｏｎときの輝度の１／１０００程度である。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
【数２】
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【００１１】
２重変調方式プロジェクタ９０は、２重変調方式を採用しているので、ＤＭＤ素子９１，９２で対応する画素を同時にＯｎにしないと、光を出力できない。すなわち、図２４（ａ）のようにＤＭＤ素子９１がＯｎのとき、図２４（ｂ）のようにＤＭＤ素子９２をＯｎにすると、図２４（ｃ）のように２重変調方式プロジェクタ９０が光を出力する。このとき、光の漏れ量ＢがＤＭＤ素子９１だけでなく、ＤＭＤ素子９２でも低減されるので、２重変調方式における各画素の光出力Ｐ２が下記の式（３）となり、ダイナミックレンジＤＲ２が下記の式（４）となる。
なお、図２４では、縦軸が光出力（輝度）を表し、横軸が時間（クロック）を表す。
【００１２】
【数３】
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【００１３】
【数４】
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【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】「スーパーハイビジョン用の２重変調方式広ダイナミックレンジプロジェクター」、日下部裕一、ＮＨＫ技研  Ｒ＆Ｄ／Ｎｏ．１３７／２０１３．１、Ｐ．４９−５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、前記した従来技術では、リレーレンズを必要とするため、２重変調方式プロジェクタが大型化及び複雑化するという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、小型で簡易な構成を実現できる２重変調方式プロジェクタの制御装置及びそのプログラム、並びに、２重変調方式プロジェクタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記した課題に鑑みて、本発明にかかる２重変調方式プロジェクタの制御装置は、光源と、平面状に配列された微小鏡面が光源からの入射光をクロック単位で反射又は遮蔽することで入射光を変調する第１微小鏡面素子と、平面状に配列された微小鏡面が第１微小鏡面素子からの反射光をクロック単位で反射又は遮蔽することで反射光をクロック単位で変調する第２微小鏡面素子と、第２微小鏡面素子からの光を投射する投射レンズとを備える２重変調方式プロジェクタの制御装置であって、第１変調制御部と、第２変調制御部と、を備える構成とした。
【００１８】
かかる２重変調方式プロジェクタの制御装置によれば、第１変調制御部は、映像信号が入力され、入力された映像信号に基づいて、複数の微小鏡面で構成される処理ブロック毎に第１微小鏡面素子を駆動する。このように、第１変調制御部は、第１微小鏡面素子を処理ブロック毎に駆動することで、量子力学の不確定性原理により、第１微小鏡面素子からの反射光の拡がりを抑えることができる。
そして、第２変調制御部は、映像信号に基づいて、微小鏡面毎に第２微小鏡面素子を駆動する。
【００１９】
ここで、２重変調方式プロジェクタの制御装置は、処理ブロックの大きさを微小鏡面数で表す処理ブロックサイズと、映像信号の１フレームを表示するクロック数を表す１フレーム期間と、第１微小鏡面素子から第２微小鏡面素子までの間に光が拡大する大きさを微小鏡面数で表す光拡大サイズと、を予め設定するパラメータ設定部、をさらに備え、第１変調制御部は、処理ブロックサイズを光拡大サイズだけ拡大した拡大ブロックに含まれる映像信号の各画素の最大画素値を求め、１フレーム期間のうち、求めた最大画素値に応じたクロック数だけ第１微小鏡面素子に入射光を反射させ、第２変調制御部は、１フレーム期間のうち、映像信号の各画素の画素値に応じたクロック数だけ第２微小鏡面素子に反射光を反射させてもよい。
【００２０】
さらに、２重変調方式プロジェクタの制御装置は、処理ブロックの大きさを微小鏡面数で表す処理ブロックサイズと、映像信号の１フレームを表示するクロック数を表す１フレーム期間と、第１微小鏡面素子から第２微小鏡面素子までの間に光が拡大する大きさを微小鏡面数で表す光拡大サイズと、２重変調方式プロジェクタに要求される要求階調数と、を予め設定するパラメータ設定部と、処理ブロック内の全微小鏡面で光を反射する全体駆動パターンと、全体駆動パターンに対する輝度比が予め設定した値だけ減少するように一部の微小鏡面で光を反射する複数の部分駆動パターンと、複数の部分駆動パターンのうちの最小輝度比単位で映像信号の１階調を表現可能な部分駆動パターンの組み合わせである階調拡張駆動と、を予め設定する駆動パターン設定部と、をさらに備え、第１変調制御部は、処理ブロックサイズを光拡大サイズだけ拡大した拡大ブロックに含まれる映像信号の各画素の最大画素値を求め、１フレーム期間において、求めた最大画素値に応じたクロック数の全体駆動パターンと、階調拡張駆動に含まれる部分駆動パターン数に等しいクロック数の階調拡張駆動とで第１微小鏡面素子を駆動し、第２変調制御部は、要求階調数を１フレーム期間のクロック数で除算した階調比を求め、映像信号の各画素の画素値を階調比で除算した駆動クロック数を求め、第１微小鏡面素子の全体駆動パターンに同期して、駆動クロック数の整数値に応じたクロック数だけ第２微小鏡面素子を駆動し、駆動クロック数の小数値に輝度比の合計が等しくなる１以上の部分駆動パターンを求め、第１微小鏡面素子の階調拡張駆動に同期して、求めた１以上の部分駆動パターンで第２微小鏡面素子を駆動してもよい。
【００２１】
なお、輝度比とは、全体駆動パターンの輝度と各部分駆動パターンの輝度との比のことである。つまり、輝度比は、処理ブロックの全微小鏡面数と、各部分駆動パターンで光を反射して出力する微小鏡面数との比になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本発明にかかる２重変調方式プロジェクタの制御装置は、第１微小鏡面素子を処理ブロック毎に駆動することで、第１微小鏡面素子からの反射光の拡がりを抑えられるので、リレーレンズを不要とし、小型で簡易な構成を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】各実施形態にかかる２重変調方式プロジェクタの原理を説明する説明図である。
【図２】各実施形態において、２重変調方式プロジェクタにおける輝度制御を説明する説明図である。
【図３】各実施形態において、光の広がり幅と、連続でＯｎになる画素数との関係を示すグラフである。
【図４】第１実施形態にかかる２重変調方式プロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態におけるＤＭＤ素子の駆動と光出力との関係を説明する説明図であり、（ａ）は１段目のＤＭＤ素子の光出力を表し、（ｂ）は２段目のＤＭＤ素子の光出力を表し、（ｃ）はプロジェクタ装置全体の光出力を表す。
【図６】図４の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図２の２重変調方式プロジェクタにおいて、（ａ）は処理ブロックを全画素Ｏｎとした状態の光出力を表し、（ｂ）は２段目のＤＭＤ素子の光分布を表す。
【図８】図２の２重変調方式プロジェクタにおいて、（ａ）は処理ブロックを２画素おきにＯｎとした状態の光出力を表し、（ｂ）は２段目のＤＭＤ素子の光分布を表す。
【図９】図２の２重変調方式プロジェクタにおいて、（ａ）は処理ブロックを５画素おきにＯｎとした状態の光出力を表し、（ｂ）は２段目のＤＭＤ素子の光分布を表す。
【図１０】図２の２重変調方式プロジェクタにおいて、（ａ）は処理ブロックで中央の３０画素の部分を２画素おきにＯｎとした状態の光出力を表し、（ｂ）は２段目のＤＭＤ素子の光分布を表す。
【図１１】第２実施形態にかかる２重変調方式プロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図１２】第２実施形態において、第１部分駆動パターン（駆動Ｂ）を説明する説明図である。
【図１３】第２実施形態において、第２部分駆動パターン（駆動Ｃ）を説明する説明図である。
【図１４】第２実施形態において、第３部分駆動パターン（駆動Ｄ）を説明する説明図である。
【図１５】第２実施形態において、第４部分駆動パターン（駆動Ｅ）を説明する説明図である。
【図１６】第２実施形態におけるＤＭＤ素子の駆動を説明する説明図である。
【図１７】第２実施形態におけるＤＭＤ素子の駆動と光出力との関係を説明する説明図であり、（ａ）は１段目のＤＭＤ素子の光出力を表し、（ｂ）は２段目のＤＭＤ素子の光出力を表す。
【図１８】図１１の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１９】変形例において、第１部分駆動パターン（駆動Ｂ）を説明する説明図である。
【図２０】変形例において、第２部分駆動パターン（駆動Ｃ）を説明する説明図である。
【図２１】変形例において、第４部分駆動パターン（駆動Ｅ）を説明する説明図である。
【図２２】従来の２重変調方式プロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２３】従来の微小鏡面素子の説明図であり、（ａ）は微小鏡面素子が光を反射するＯｎの状態を表し、（ｂ）は微小鏡面素子が光を反射しないＯｆｆの状態を表す。
【図２４】従来の２重変調方式プロジェクタにおけるＤＭＤ素子の駆動と光出力との関係を説明する説明図であり、（ａ）は１段目のＤＭＤ素子の光出力を表し、（ｂ）は２段目のＤＭＤ素子の光出力を表し、（ｃ）はプロジェクタ装置全体の光出力を表す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
まず、本発明の第１実施形態にかかる２重変調方式プロジェクタの原理を説明した後、２重変調方式プロジェクタの具体的な構成を説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
［２重変調方式プロジェクタの原理］
一般的には、直線状に進んできた光は、鏡面で反射されると、その反射方向に直線状に進む。このとき、鏡面サイズが光の波長の数倍程度にまで小さくなると、量子力学の不確定性原理の影響を受ける。そこで、２重変調方式プロジェクタでは、光の伝搬に関する量子力学の不確定性原理を用いて、小型で簡易な構成を実現している。
【００２６】
図１に示すように、波長λの光が幅ｄのスリット９６を通過した場合を考える。この場合、光が角度φで広がるので、スリット９６から距離Ｄだけ離れた位置では、光の広がり幅がＰとなる。これらの関係は、量子力学の不確定性原理により導かれ、下記の式（５）及び式（６）で表される。
【００２７】
【数５】
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【００２８】
【数６】
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【００２９】
ＤＭＤ素子での反射は、スリット９６での拡散と同様に扱われる。以下、ＤＭＤ素子が備える微小鏡面を単に「画素」と記載する。例えば、ＤＭＤ素子では、解像度４Ｋ（横４０９６画素×横２１６０画素）、対角長１．４インチ（１６．６ｍｍ×３１．５ｍｍ）の場合、１画素（１微小鏡面）の大きさが７．６μｍとなる。このとき、波長０．５５μｍの光をＤＭＤ素子が１画素だけＯｎの状態で反射すると、幅ｄ＝７．６μｍのスリット９６を通過したときと同様、光の広がる角度φ＝４．２°となり、距離Ｄ＝４００ｍのとき、光の広がり幅Ｐ＝５８．７ｍｍとなる。
【００３０】
すなわち、ＤＭＤ素子を１画素だけＯｎにした場合、式（５）の分母ｄが小さいので、光の拡がり角度φが大きくなり、その反射光が広範囲を照射する。一方、ＤＭＤ素子でＯｎにする画素数を多くするほど、式（５）の分母ｄが大きくなるので、光の広がる角度φが減少する。このように、ＤＭＤ素子を、多数の画素（微小鏡面）で構成される処理ブロック単位でＯｎにすることで、反射光の広がりを抑えることができる。
なお、処理ブロックとは、複数の画素が連続して形成される矩形状（正方形状）の領域のことであり、複数設定される。
【００３１】
図２の２重変調方式プロジェクタ９０Ｂのように、従来の２重変調方式プロジェクタ９０（図２２）においてリレーレンズ９３を除いた構成を考える。ここで、ＤＭＤ素子９１，９２の間隔は、光学部品などが光路を遮らないといった条件に依存するもので、理想的な状態でも７０ｍｍ以下にすることは困難であり、ここでは余裕をみて４００ｍｍとした。この他、２段のＤＭＤ素子９１，９２が同一構成であり、解像度や対角長の具体的数値は前記したとおりである。
【００３２】
前記したように、１段目のＤＭＤ素子９１を１画素のみＯｎにすると、ＤＭＤ素子９１からの光は、２段目のＤＭＤ素子９２を全範囲以上に広がる。一方、１段目のＤＭＤ素子９１を１画素ではなく、複数画素が連続した処理ブロックでＯｎにすると、光がスリット９６（図１）を通過したときと同様、光の広がり幅が減少する。
【００３３】
ここで、光の広がり幅と、連続でＯｎになる画素数（処理ブロックの一辺の画素数）との関係を図３に示す。図３に示すように、連続でＯｎになる画素数が８６画素のとき、光の広がり幅が１．３３ｍｍとなる。この光の広がり幅は、２段目のＤＭＤ素子９２の１／１２程度の大きさになる。つまり、１００画素程度の処理ブロック単位で１段目のＤＭＤ素子９１をＯｎ、Ｏｆｆすると、２段目のＤＭＤ素子９２で１／１２程度の画素領域を制御できる。この制御により、液晶表示装置のＨＤＲ表示で用いられるローカルディミングと同様の効果が得られ、ＨＤＲに対応することができる。
なお、前記した具体的数字が異なる場合でも、同様の結果となる。
【００３４】
［２重変調方式プロジェクタの構成］
図４を参照し、本発明の第１実施形態にかかる２重変調方式プロジェクタ１の構成について説明する。
図４に示すように、２重変調方式プロジェクタ１は、ＨＤＲに対応した２重変調方式のプロジェクタであり、プロジェクタ装置１０と、制御装置２０とを備える。
【００３５】
＜プロジェクタ装置＞
プロジェクタ装置１０は、光源１１と、色分解部１２と、第１変調部１３と、第２変調部１４と、反射鏡１５Ｂ，１５Ｇと、色合成部１６と、投射レンズ１７とを備える。
光源１１は、例えば、一般的なレーザ光源である。
色分解部１２は、光源１１からの入射光をＲＧＢの３色に分解するものであり、例えば、ダイクロイックミラーである。
【００３６】
第１変調部１３は、後記する第１変調制御部２３からの駆動指令に基づいて、色分解部１２で分解された各色の光を変調するものであり、１段目のＤＭＤ素子（第１微小鏡面素子）１３０を備える。ここで、ＤＭＤ素子１３０Ｒが赤色に対応し、ＤＭＤ素子１３０Ｇが緑色に対応し、ＤＭＤ素子１３０Ｂが青色に対応する。
【００３７】
第２変調部１４は、後記する第２変調制御部２５からの駆動指令に基づいて、第１変調部１３からの各色の反射光を変調するものであり、２段目のＤＭＤ素子（第１微小鏡面素子）１４０を備える。ここで、ＤＭＤ素子１４０Ｒが赤色に対応し、ＤＭＤ素子１４０Ｇが緑色に対応し、ＤＭＤ素子１４０Ｂが青色に対応する。
なお、ＤＭＤ素子１３０，１４０の構成自体は、従来のＤＭＤ素子９（図２３）と同様のため、これ以上の説明を省略する。
【００３８】
反射鏡１５Ｇは、ＤＭＤ素子１４０Ｇで変調された光を色合成部１６に向けて反射するミラーである。
反射鏡１５Ｂは、ＤＭＤ素子１４０Ｂで変調された光を色合成部１６に向けて反射するミラーである。
【００３９】
色合成部１６は、ＤＭＤ素子１４０Ｒからの光と、反射鏡１５Ｇで反射された光と、反射鏡１５Ｂで反射された光とを合成するものであり、例えば、ダイクロイックプリズムである。
投射レンズ１７は、色合成部１６で合成された光を投射するレンズである。
このように、プロジェクタ装置１０は、リレーレンズ９３（図２２）を備えていない。
【００４０】
＜制御装置＞
図４に示すように、制御装置２０は、プロジェクタ装置１０を制御するものであり、パラメータ設定部２１と、第１変調制御部２３と、第２変調制御部２５とを備える。本実施形態では、制御装置２０には、映像信号として、４Ｋ映像（横３８４０画素×縦２１６０画素）が入力されることとする。
【００４１】
パラメータ設定部２１は、プロジェクタ装置１０の制御に必要な各種パラメータを予め設定するものである。本実施形態では、パラメータ設定部２１は、２重変調方式プロジェクタ１の利用者からパラメータの入力を受け付けて、入力されたパラメータを設定することとする。
【００４２】
このパラメータは、第１変調制御部２３及び第２変調制御部２５によって参照される。例えば、このパラメータとしては、処理ブロックサイズ、１フレーム期間及び光拡大サイズをあげることができる。
【００４３】
処理ブロックサイズは、処理ブロックの大きさを画素数（微小鏡面数）で表すパラメータである。この例では、処理ブロックサイズは、１００画素程度の計算し易いサイズとするため、横１２０画素×縦１２０画素であることとする。従って、４Ｋ映像には、横３２個×縦１８個の処理ブロックが含まれることになる。
処理ブロックとは、ＤＭＤ素子１３０を制御する単位となるブロックのことであり、連続する複数の画素で構成されている。
【００４４】
１フレーム期間は、４Ｋ映像を構成する１枚のフレーム画像を表示するクロック数を表すパラメータである。この例では、１フレーム期間が２５６クロックであることとする（Ｎ＝２５６）。
【００４５】
光拡大サイズとは、ＤＭＤ素子１３０からＤＭＤ素子１４０までの間に光が拡大する大きさを画素数で表すパラメータである。この例では、光拡大サイズが横３０画素×縦３０画素であることとする。
【００４６】
第１変調制御部２３は、４Ｋ映像が入力され、入力された４Ｋ映像に基づいて、処理ブロック毎にＤＭＤ素子１３０を駆動するものである。
第２変調制御部２５は、４Ｋ映像が入力され、入力された４Ｋ映像に基づいて、画素毎にＤＭＤ素子１４０を駆動するものである。
【００４７】
＜＜ＤＭＤ素子の駆動方法＞＞
図５を参照し、第１変調制御部２３及び第２変調制御部２５によるＤＭＤ素子１３０，１４０の駆動方法について詳細に説明する（適宜図４参照）。
なお、説明を簡易にするため、ＲＧＢの各色のうち、何れか１色（例えば、緑色）を説明するが、残り２色（赤色、青色）も同様である。
【００４８】
最初に、第１変調制御部２３によるＤＭＤ素子１３０の駆動方法について説明する。
具体的には、第１変調制御部２３は、処理ブロックサイズを光拡大サイズだけ拡大した拡大ブロックを求める。また、第１変調制御部２３は、各拡大ブロックに含まれる４Ｋ映像の各画素の最大画素値を求める。
【００４９】
そして、第１変調制御部２３は、１フレーム期間のうち、求めた最大画素値に応じたクロック数だけＤＭＤ素子１３０に入射光を反射させる。本実施形態では、第１変調制御部２３は、前記したパラメータを参照し、下記の式（７）で表されるクロック数Ｃ１（ｉ，ｊ）を求める。
【００５０】
【数７】
2019032487.tif 000009
【００５１】
ここで、（ｉ，ｊ）は、ＤＭＤ素子１３０の処理ブロックの位置を表す（例えば、０≦ｉ≦３１、０≦ｊ≦１７）。
また、Ｃ０（ｎ，ｍ）が４Ｋ映像の画素位置（ｎ，ｍ）の画素値を表す（例えば、０≦ｎ≦３８３９、０≦ｍ≦２１５９）。
また、Ｍａｘは、引数のうち最大となるものを返す関数である。
【００５２】
この式（７）の右辺第２項では、「１２０」が横方向の処理ブロックサイズを表す。また、拡大ブロックは、処理ブロックサイズ「１２０」を上下左右に光拡大サイズ「３０」だけ拡大した横１８０画素×縦１８０画素のサイズとなる。従って、式（７）の右辺第２項では、処理ブロックの左端位置「０」から光拡大サイズ「３０」を減算した「−３０」が、拡大ブロックの左端位置を表す。さらに、処理ブロックの右端位置「１２０」に光拡大サイズ「３０」を加算した「１５０」が、拡大ブロックの右端位置を表す。
【００５３】
また、式（７）の右辺第３項では、「１２０」が縦方向の処理ブロックサイズを表す。さらに、式（７）の右辺第３項では、横方向と同様、縦方向において、拡大ブロックの上端位置「−３０」と、拡大ブロックの下端位置「１５０」とを表す。
【００５４】
すなわち、式（７）の右辺では、第２項及び第３項で特定される拡大ブロックにおいて、その拡大ブロックに含まれる４Ｋ映像の各画素（ｎ，ｍ）の画素値Ｃ０（ｎ，ｍ）のうち、最大画素値Ｍａｘ｛Ｃ０（ｎ，ｍ）｝を求めている。従って、式（７）のＣ１（ｉ，ｊ）は、図５（ａ）に示すように、ＤＭＤ素子１３０の各処理ブロック（ｉ，ｊ）に含まれる全画素を、最大画素値に等しいクロック数だけＯｎにすることを意味する。このとき、１フレーム期間からＣ１クロックを減算したクロック数（Ｎ−Ｃ１）だけＯｆｆの状態となり、光の漏れ量がＢとなる。
なお、図５では、縦軸が光出力（輝度）を表し、横軸が時間（クロック）を表す（後記する図１６，図１７も同様）。
【００５５】
次に、第２変調制御部２５によるＤＭＤ素子１４０の駆動方法について説明する。
具体的には、第２変調制御部２５は、１フレーム期間のうち、４Ｋ映像の各画素の画素値に応じたクロック数だけＤＭＤ素子１４０に反射光を反射させる。
【００５６】
本実施形態では、第２変調制御部２５は、下記の式（８）で表されるクロック数Ｃ２（ｎ，ｍ）を求める。この式（８）のＣ２（ｎ，ｍ）は、図５（ｂ）に示すように、ＤＭＤ素子１４０の各画素（ｎ，ｍ）を、４Ｋ映像の各画素（ｎ，ｍ）の画素値Ｃ０（ｎ，ｍ）に等しいクロック数だけＯｎにすることを意味する。このとき、残りのクロック数（Ｎ−Ｃ２）だけＯｆｆの状態となり、光の漏れ量がＢとなる。
【００５７】
【数８】
2019032487.tif 000010
【００５８】
ここで、プロジェクタ装置１０における各画素（ｎ，ｍ）の光出力Ｐｏ（ｎ，ｍ）を図５（ｃ）に示す。この出力Ｐｏ（ｎ，ｍ）は、下記の式（９）で表すことができる。この式（９）では、Ｃ１（ｉ，ｊ）＝０、Ｃ２（ｎ，ｍ）＝０のとき、出力Ｐｏ（ｎ，ｍ）が最小輝度Ｂ２となり、式（４）と同じダイナミックレンジを実現できる。
【００５９】
【数９】
2019032487.tif 000011
【００６０】
なお、前記したように、ＲＧＢの各色とも同様の処理である。つまり、第１変調制御部２３は、４Ｋ映像の各画素のＲＧＢ値をそれぞれ用いて、ＤＭＤ素子１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂをそれぞれ駆動する。また、第２変調制御部２５は、第１変調制御部２３と同様、４Ｋ映像の各画素のＲＧＢ値をそれぞれ用いて、ＤＭＤ素子１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂをそれぞれ駆動する。
【００６１】
なお、図５（ａ）では、Ｏｎとなるクロックを１フレーム期間の先頭側に連続して図示したが、Ｏｎとなるクロック数がＣ１回となるように、１フレーム期間内で何れのクロックをＯｎとしてもよい。
また、図５（ｂ）では、Ｏｎとなるクロックを１フレーム期間の先頭側に連続して図示したが、Ｏｎとなるクロック数がＣ２回となるように、図５（ａ）でＯｎとなるクロックに合わせて、１フレーム期間内で何れのクロックをＯｎとしてもよい。
【００６２】
また、前記した例では、ＤＭＤ素子１３０，１４０が横４０９６画素×横２１６０画素である一方、４Ｋ映像が横３８４０画素×縦２１６０画素なので、ＤＭＤ素子１３０，１４０に余分な画素が生じてしまう。この場合、ＤＭＤ素子１３０，１４０の余分な画素は、Ｏｆｆとすればよい。
【００６３】
［制御装置の動作］
図６を参照し、図４の制御装置２０の動作について説明する。
パラメータ設定部２１は、プロジェクタ装置１０の制御に必要なパラメータとして、処理ブロックサイズ、１フレーム期間及び光拡大サイズを設定する（ステップＳ１）。
【００６４】
第１変調制御部２３は、入力された４Ｋ映像に基づいて、第１変調部１３（ＤＭＤ素子１３０）を駆動する。ここで、第１変調制御部２３は、１フレーム期間のうち、前記した式（７）で表されるＣ１クロックだけ、処理ブロック毎にＤＭＤ素子１３０をＯｎとする（ステップＳ２）。
【００６５】
第２変調制御部２５は、入力された４Ｋ映像に基づいて、第２変調部１４（ＤＭＤ素子１４０）を駆動する。ここで、第２変調制御部２５は、１フレーム期間のうち、前記した式（８）で表されるＣ２クロックだけ、画素毎にＤＭＤ素子１４０をＯｎとする（ステップＳ３）。
【００６６】
なお、ステップＳ１〜Ｓ３の処理を順に説明したが、実際には、ステップＳ１の処理をステップＳ２，Ｓ３の前に実行しておく。そして、クロック単位でＤＭＤ素子１３０，１４０が同期して駆動するように、ステップＳ２，Ｓ３の処理を実行することが好ましい。
【００６７】
［作用・効果］
以上のように、本発明の第１実施形態にかかる２重変調方式プロジェクタ１は、ＤＭＤ素子１３０を処理ブロック毎に駆動することで、ＤＭＤ素子１３０からの反射光の拡がりを抑えられるので、リレーレンズを不要とし、簡易な構成を実現することができる。
つまり、２重変調方式プロジェクタ１は、従来に比べ、ＤＭＤ素子１３０，１４０の間隔を短くできるので、プロジェクタ装置１０を小型化することができる。さらに、２重変調方式プロジェクタ１は、リレーレンズを必要としないので、低コストである。
【００６８】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態にかかる２重変調方式プロジェクタ１Ｂ（図１１）について、第１実施形態と異なる点を説明する。
この２重変調方式プロジェクタ１Ｂは、表現できる階調数が増加した点が第１実施形態と異なる。
【００６９】
［２重変調方式プロジェクタにおける輝度制御］
本実施形態の前提として、図２の２重変調方式プロジェクタ９０Ｂにおける輝度制御のシミュレーションについて説明する。具体的には、１段目のＤＭＤ素子９１の輝度を変化させたときの、２段目のＤＭＤ素子９２に入射する光の分布をシミュレーションした。
【００７０】
ここで、シミュレーション条件は、ＤＭＤ素子９が解像度４Ｋ（横４０９６画素×横２１６０画素）、対角長１．４インチ（１６．６ｍｍ×３１．５ｍｍ）であり、ＤＭＤ素子９１，９２の間隔が４００ｍｍであり、光源９１からの出射光の波長が０．５５μｍであり、処理ブロックのサイズが横６０画素×縦６０画素である。
【００７１】
図７（ａ）に示すように、ＤＭＤ素子９１の中央に位置する１処理ブロックに含まれる全画素をＯｎとし、他の画素を全てＯｆｆとした。この場合、図７（ｂ）に示すように、ＤＭＤ素子９２では、その中央付近に光が分布する。
【００７２】
なお、図７（ａ）では、横軸が処理ブロックの画素位置を表し、縦軸がＯｎ／Ｏｆｆの状態を表す。また、図７（ｂ）では、横軸がＤＭＤ素子９２の画素位置を表し、縦軸が強度（振幅）を表す（図８〜図１０も同様）。
また、図７では、垂直方向のシミュレーション結果を図示したが、水平方向でも同様の結果となる。
【００７３】
次に、図８（ａ）に示すように、ＤＭＤ素子９１の中央に位置する１処理ブロックにおいて、２画素おきにＯｎとし、他の画素を全てＯｆｆとした。つまり、１処理ブロックで垂直方向６０画素のうち、３画素につき１画素がＯｎになるので、垂直方向で２０画素がＯｎとなる。
【００７４】
この場合、図８（ｂ）に示すように、ＤＭＤ素子９２では、その中央付近に光が分布するが、図７（ｂ）に比べて光の強度が約１／３となる。これを水平方向及び垂直方向の２次元で考えると、１処理ブロックが横６０画素×縦６０画素なので、横３画素×縦３画素の合計９画素のうち１画素をＯｎとすれば、全画素をＯｎとした場合に比べて、輝度を１／９にできる。
【００７５】
次に、図９（ａ）に示すように、ＤＭＤ素子９１の中央に位置する１処理ブロックにおいて、５画素おきにＯｎとし、他の画素を全てＯｆｆとした。つまり、１処理ブロックで垂直方向６０画素のうち、６画素につき１画素がＯｎになるので、垂直方向で１０画素がＯｎとなる。
この場合、図９（ｂ）に示すように、ＤＭＤ素子９２では、その中央以外の部分にも光の分布が生じてしまう。
【００７６】
そこで、図１０（ａ）に示すように、ＤＭＤ素子９１の中央に位置する１処理ブロックにおいて、中央３０画素の領域のみを２画素おきにＯｎとし、他の画素を全てＯｆｆとした。つまり、１処理ブロックで垂直方向３０画素のうち、３画素につき１画素がＯｎになるので、垂直方向で１０画素がＯｎとなる。
【００７７】
この場合、図１０（ｂ）に示すように、光の分布範囲はやや広がるが、図７（ｂ）に比べて光の強度が約１／６となる。これを２次元で考えると、横６０画素×縦６０画素の処理ブロックのうちの横３０画素×縦３０画素の部分において、横３画素×縦３画素の合計９画素のうち１画素をＯｎとすることになる。この場合、１処理ブロックの全画素をＯｎとした場合に比べて、輝度を１／３６にできる。すなわち、Ｏｎとする画素領域を適切に設定することで、光分布の範囲を制御できる。
【００７８】
このように、ＤＭＤ素子９１において、１処理ブロックでＯｎにする画素間隔及び領域を適切に設定することで、ＤＭＤ素子９２での輝度を制御できることがわかる。
なお、このシミュレーションの結果は、処理ブロックを横１２０画素×縦１２０画素とした場合にも適用できることは言うまでもない。
【００７９】
［２重変調方式プロジェクタの構成］
図１１を参照し、本発明の第２実施形態にかかる２重変調方式プロジェクタ１Ｂの構成について説明する。
図１１に示すように、２重変調方式プロジェクタ１Ｂは、ＨＤＲに対応した２重変調方式のプロジェクタであり、プロジェクタ装置１０と、制御装置２０Ｂとを備える。
なお、プロジェクタ装置１０は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００８０】
＜制御装置＞
制御装置２０Ｂは、プロジェクタ装置１０を制御するものであり、パラメータ設定部２１Ｂと、第１変調制御部２３Ｂと、第２変調制御部２５Ｂと、駆動パターン設定部２７とを備える。
【００８１】
パラメータ設定部２１Ｂは、プロジェクタ装置１０の制御に必要な各種パラメータを予め設定するものである。このパラメータとしては、要求階調数と、処理ブロックサイズ、１フレーム期間及び光拡大サイズをあげることができる。
【００８２】
要求階調数とは、ＨＤＲ対応のプロジェクタ装置１０に要求される階調数のことであり、４Ｋ映像の階調数及びガンマ関数により定まる。ＨＤＲに対応するには、ＲＧＢの１チャンネルにつき、階調数１０２４（１０ビット）が必要となる。さらに、ＤＭＤ素子１３０，１４０が光を扱うことから、映像信号と光の関係も考慮しなければならない。ここで、映像信号と光の関係は非線形なガンマ関数で定義され、映像信号の４倍以上の細かな精度が要求される。例えば、要求階調数は、ＨＤＲ対応も考慮して９倍の精度を確保するため、映像信号の階調数１０２４×９＝９２１６に設定することとする。
他の点、パラメータ設定部２１Ｂは、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００８３】
以下、駆動パターン設定部２７を先に説明した後、第１変調制御部２３Ｂ及び第２変調制御部２５Ｂを説明する。
駆動パターン設定部２７は、ＤＭＤ素子１３０の駆動に必要な駆動パターン情報を予め設定するものである。本実施形態では、駆動パターン設定部２７は、利用者から駆動パターン情報の入力を受け付けて、入力された駆動パターン情報を設定する。
【００８４】
＜駆動パターン情報＞
図１２〜図１５を参照し、駆動パターン情報を詳細に説明する。
この駆動パターン情報は、第１変調制御部２３Ｂによって参照される。例えば、この駆動パターン情報としては、全体駆動パターン、部分駆動パターン及び階調拡張駆動をあげることができる。
なお、処理ブロックが横１２０画素×縦１２０画素であることとする。
【００８５】
全体駆動パターンとは、処理ブロック内の全画素で光を反射する駆動方法、つまり、処理ブロック内の全画素をＯｎとする駆動方法のことである。以後、全体駆動パターンを駆動Ａと記載する。駆動Ａでは、１クロックの間、処理ブロックに含まれる横１２０画素×縦１２０画素が全てＯｎとなる。
【００８６】
部分駆動パターンとは、駆動Ａに対する輝度比が予め設定した値だけ減少する駆動方法のことであり、異なる輝度比で複数の部分駆動パターンが設定される。本実施形態では、部分駆動パターンとして、４つの第１部分駆動パターン〜第４部分駆動パターンが設定されることとする。
なお、輝度比とは、駆動Ａの輝度と各部分駆動パターンとの比を表す。つまり、輝度比は、処理ブロックの全画素数と、各部分駆動パターンでＯｎになる画素数との比になる。
【００８７】
第１部分駆動パターンは、駆動Ａに対して輝度比が１／３になる駆動方法のことである。以後、第１部分駆動パターンを駆動Ｂと記載する。図１２に示すように、駆動Ｂでは、１クロックの間、横１２０画素×縦１２０画素の処理ブロックにおいて、２列おきで画素がＯｎとなる。
なお、図１２では、Ｏｎの画素を白色とし、Ｏｆｆの画素をハッチングで図示した。
また、図１２では、図面を見やすくするため、処理ブロックの一部のみを図示した。
【００８８】
第２部分駆動パターンは、駆動Ａに対して輝度比が１／９になる駆動方法のことである。以後、第２部分駆動パターンを駆動Ｃと記載する。図１３に示すように、駆動Ｃでは、１クロックの間、横１２０画素×縦１２０画素の処理ブロックにおいて、水平方向及び垂直方向で２画素おきにＯｎとなる（つまり、９画素のうち１画素がＯｎ）。
【００８９】
第３部分駆動パターンは、駆動Ａに対して輝度比が１／１８になる駆動方法のことである。以後、第３部分駆動パターンを駆動Ｄと記載する。図１４に示すように、駆動Ｄでは、１クロックの間、横１２０画素×縦１２０画素の処理ブロックのうち、横６０画素×縦１２０画素の画素領域（図１４の破線領域）において、水平方向及び垂直方向で２画素おきにＯｎとなる。つまり、駆動Ｄは、１処理ブロックの半分を駆動Ｃとすることである。
なお、図１４では、図面を見やすくするため、Ｏｎとなる画素の一部を省略した（正確には破線内部の８００画素がＯｎとなる）。
【００９０】
第４部分駆動パターンは、駆動Ａに対して輝度比が１／３６になる駆動方法のことである。以後、第４部分駆動パターンを駆動Ｅと記載する。図１５に示すように、駆動Ｅでは、１クロックの間、横１２０画素×縦１２０画素の処理ブロックのうち、横６０画素×縦６０画素の画素領域（図１５の破線領域）において、水平方向及び垂直方向で２画素おきにＯｎとなる。つまり、駆動Ｅは、１処理ブロックの１／４を駆動Ｃとすることである。
なお、図１５では、図面を見やすくするため、Ｏｎとなる画素の一部を省略した（正確には破線内部の４００画素がＯｎとなる）。
【００９１】
階調拡張駆動とは、複数の部分駆動パターンのうちの最小輝度比単位で４Ｋ映像の１階調を表現可能な部分駆動パターンの組み合わせである。
ここで、駆動Ｂ〜駆動Ｅのうち、駆動Ｅの輝度比が１／３６で最小となるため、最小輝度比単位が１／３６となる。従って、階調拡張駆動は、４Ｋ映像の１階調（０／３６〜３５／３６）を最小輝度比単位１／３６で表現可能な駆動Ｂ〜駆動Ｅの組み合わせとなる。
【００９２】
具体的には、２クロックの駆動Ｂ、２クロックの駆動Ｃ、１クロックの駆動Ｄ、２クロックの駆動Ｅを組み合わせることで、４Ｋ映像の１階調に対応する１／３６〜３５／３６を表現可能となる。つまり、階調拡張駆動は、図１６に示すように、１フレーム期間のうち、２クロックの駆動Ｂと、２クロックの駆動Ｃと、１クロックの駆動Ｄと、２クロックの駆動Ｅとで構成された合計７クロックとなる。
【００９３】
例えば、輝度比１／３６の駆動Ｅを１クロックを行うと、階調１／３６を表現できる。これを１／３６＝駆動Ｅ×１とする。また、例えば、輝度比１／３６の駆動Ｅを１クロックを行い、輝度比１／１８の駆動Ｄを１クロックを行うと、階調３／３６を表現できる。これを３／３６＝駆動Ｅ×１＋駆動Ｄ×１とする。以下、階調１／３６〜３５／３６の表現に必要な駆動Ｂ〜駆動Ｅの組み合わせを列挙する。
【００９４】
１／３６＝駆動Ｅ×１
２／３６＝駆動Ｄ×１
３／３６＝駆動Ｄ×１＋駆動Ｅ×１
４／３６＝駆動Ｃ×１
５／３６＝駆動Ｃ×１＋駆動Ｅ×１
６／３６＝駆動Ｃ×１＋駆動Ｄ×１
７／３６＝駆動Ｃ×１＋駆動Ｄ×１＋駆動Ｅ×１
８／３６＝駆動Ｃ×２
９／３６＝駆動Ｃ×２＋駆動Ｅ×１
１０／３６＝駆動Ｃ×２＋駆動Ｄ×１
１１／３６＝駆動Ｃ×２＋駆動Ｄ×１＋駆動Ｅ×１
【００９５】
１２／３６＝駆動Ｂ×１
１３／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｅ×１
１４／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｄ×１
１５／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｄ×１＋駆動Ｅ×１
１６／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｃ×１
１７／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｃ×１＋駆動Ｅ×１
１８／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｃ×１＋駆動Ｄ×１
１９／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｃ×１＋駆動Ｄ×１＋駆動Ｅ×１
２０／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｃ×２
２１／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｃ×２＋駆動Ｅ×１
２２／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｃ×２＋駆動Ｄ×１
２３／３６＝駆動Ｂ×１＋駆動Ｃ×２＋駆動Ｄ×１＋駆動Ｅ×１
【００９６】
２４／３６＝駆動Ｂ×２
２５／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｅ×１
２６／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｄ×１
２７／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｄ×１＋駆動Ｅ×１
２８／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｃ
２９／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｃ×１＋駆動Ｅ×１
３０／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｃ×１＋駆動Ｄ×１
３１／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｃ×１＋駆動Ｄ×１＋駆動Ｅ×１
３２／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｃ×２
３３／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｃ×２＋駆動Ｅ×１
３４／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｃ×２＋駆動Ｄ×１
３５／３６＝駆動Ｂ×２＋駆動Ｃ×２＋駆動Ｄ×１＋駆動Ｅ×１
【００９７】
図１１に戻り、２重変調方式プロジェクタ１Ｂの構成について説明を続ける。
第１変調制御部２３Ｂは、４Ｋ映像が入力され、入力された４Ｋ映像に基づいて、処理ブロック毎にＤＭＤ素子１３０を駆動するものである。
第２変調制御部２５Ｂは、４Ｋ映像が入力され、入力された４Ｋ映像に基づいて、画素毎にＤＭＤ素子１４０を駆動するものである。
【００９８】
＜ＤＭＤ素子の駆動方法＞
図１７を参照し、第１変調制御部２３Ｂ及び第２変調制御部２５ＢによるＤＭＤ素子１３０，１４０の駆動方法について詳細に説明する（適宜図１１参照）。
【００９９】
この例では、処理ブロックサイズが横１２０画素×縦１２０画素であり、１フレーム期間が２５６クロックであり（Ｎ＝２５６）、光拡大サイズが横３０画素×縦３０画素であり、要求階調数が９２１６であることとする。
また、前記した駆動Ａ〜駆動Ｅが設定されたこととする。さらに、階調拡張駆動として、２クロックの駆動Ｂ、２クロックの駆動Ｃ、１クロックの駆動Ｄ、２クロックの駆動Ｅの組み合わせが設定されたこととする。
また、４Ｋ映像に含まれる画素（ｎ，ｍ）の画素値Ｃｏ（ｎ，ｍ）が４６２６であることとする。なお、この例では、１画素（ｎ，ｍ）のみ説明するが、４Ｋ映像の全画素に同様の処理を行うことは言うまでもない。
【０１００】
最初に、第１変調制御部２３ＢによるＤＭＤ素子１３０の駆動方法について説明する。
具体的には、第１変調制御部２３Ｂは、処理ブロックサイズを光拡大サイズだけ拡大した拡大ブロックに含まれる４Ｋ映像の各画素の最大画素値を求める。ここで、第１変調制御部２３Ｂは、第１実施形態と同様、式（７）を用いて、最大画素値Ｃ１を求めることができる。
【０１０１】
また、第１変調制御部２３Ｂは、図１７（ａ）に示すように、１フレーム期間において、最大画素値に応じたＣ１クロックの駆動Ａと、７クロックの階調拡張駆動とでＤＭＤ素子１３０を駆動する。このとき、１フレーム期間からＣ１クロック及び階調拡張駆動を減算したクロック数（Ｎ−Ｃ１−７）だけＯｆｆの状態となり、光の漏れが発生する。
【０１０２】
次に、第２変調制御部２５ＢによるＤＭＤ素子１４０の駆動方法について説明する。
具体的には、第２変調制御部２５Ｂは、要求階調数を１フレーム期間のクロック数で除算した階調比を求める。この例では、第２変調制御部２５Ｂは、階調比＝９２１６／２５６＝３６を求める。
【０１０３】
ここで、画素位置（ｎ，ｍ）での希望出力（１フレーム期間でＯｎになる駆動クロック数）をＣｏ（ｎ，ｍ）とする。このとき、最小輝度比単位が１/３６なので、Ｃｏ（ｎ，ｍ）は、整数値をＣ２（ｎ，ｍ）、小数値をＭ／３６として、下記の式（１０）で表すことができる。
【０１０４】
【数１０】
2019032487.tif 000012
【０１０５】
また、第２変調制御部２５Ｂは、４Ｋ映像の各画素の画素値を階調比で除算した駆動クロック数を求める。この例では、第２変調制御部２５Ｂは、画素（ｎ，ｍ）の駆動クロック数＝４６２６／３６＝１２８．５を求める。駆動クロック数＝１２８．５のとき、整数値Ｃ２（ｎ，ｍ）＝１２８となり、小数値Ｍ／３６＝０．５となる。
【０１０６】
そして、第２変調制御部２５Ｂは、駆動クロック数の小数値に輝度比の合計が等しくなる１以上の部分駆動パターンを求める。この例では、第２変調制御部２５Ｂは、駆動クロック数の小数値０．５＝１８／３６に等しくなるように、駆動Ｂ×１＋駆動Ｃ×１＋駆動Ｄ×１を求める。
【０１０７】
そして、第２変調制御部２５Ｂは、ＤＭＤ素子１３０の駆動Ａに同期して、駆動クロック数の整数値に応じたクロック数だけＤＭＤ素子１４０を駆動する。この例では、第２変調制御部２５Ｂは、図１７（ｂ）に示すように、駆動クロック数の整数値Ｃ２＝１２８クロックだけ、ＤＭＤ素子１４０を駆動する。
【０１０８】
さらに、第２変調制御部２５Ｂは、ＤＭＤ素子１３０の階調拡張駆動に同期して、求めた１以上の部分駆動パターンでＤＭＤ素子１４０を駆動する。この例では、第２変調制御部２５Ｂは、図１７（ｂ）に示すように、階調拡張駆動の駆動Ｂに同期して１クロック、階調拡張駆動の駆動Ｃに同期して１クロック、階調拡張駆動の駆動Ｄに同期して１クロック、合計３クロックでＤＭＤ素子１４０を駆動する。
【０１０９】
ここで、プロジェクタ装置１０における各画素（ｎ，ｍ）の出力Ｐｏ（ｎ，ｍ）は、下記の式（１１）で表すことができる。この式（１１）のように、２重変調方式プロジェクタ１Ｂでは、細かな階調表現が可能となっている。
【０１１０】
【数１１】
2019032487.tif 000013
【０１１１】
以上のように、制御装置２０Ｂは、１フレーム期間に階調拡張駆動を設け、この階調拡張駆動で階調の小数値を表現することで、下記式のように階調数を増加させることができる。この例では、階調数が、（２５６−７）×３６＝８９６４まで増加する。
階調数＝（Ｎクロック−階調拡張駆動のクロック数）×最小輝度比単位の逆数
【０１１２】
なお、式（１１）では、Ｍ１は、ＤＭＤ素子１３０の階調拡張駆動に同期して、ＤＭＤ素子１４０を駆動するクロック数を表す。この例では、階調拡張駆動に同期して３クロックだけＤＭＤ素子１４０を駆動するので、Ｍ１＝３となる。
【０１１３】
また、図１７（ａ）では、階調拡張駆動を１フレーム期間の末尾側に連続して図示したが、１フレーム期間内のどこで階調拡張駆動を行ってもよい。また、階調拡張駆動は、駆動Ｂ〜Ｅの順番は任意であり、駆動Ｂ〜Ｅが連続していなくともよい。さらに、２クロックの駆動Ｂの代わりに１クロックの駆動Ｃを用いてもよい。
【０１１４】
［２重変調方式プロジェクタの動作］
図１８を参照し、図１１の２重変調方式プロジェクタ１Ｂの動作について説明する。
パラメータ設定部２１Ｂは、プロジェクタ装置１０の制御に必要なパラメータとして、要求階調数、処理ブロックサイズ、１フレーム期間及び光拡大サイズを設定する（ステップＳ１０）。
駆動パターン設定部２７は、ＤＭＤ素子１３０の駆動に必要な駆動パターン情報として、駆動Ａ〜Ｅ、階調拡張駆動を設定する（ステップＳ１１）。
【０１１５】
第１変調制御部２３Ｂは、入力された４Ｋ映像に基づいて、第１変調部１３（ＤＭＤ素子１３０）を駆動する。ここで、第１変調制御部２３Ｂは、１フレーム期間において、最大画素値に応じたクロック数の駆動Ａと、７クロックの階調拡張駆動とでＤＭＤ素子１３０を駆動する（ステップＳ１２）。
【０１１６】
第２変調制御部２５Ｂは、入力された４Ｋ映像に基づいて、第２変調部１４（ＤＭＤ素子１４０）を駆動する。ここで、第２変調制御部２５Ｂは、４Ｋ映像の各画素の画素値を階調比で除算した駆動クロック数を求め、駆動クロック数の小数値に輝度比の合計が等しくなる１以上の部分駆動パターンを求める。そして、第２変調制御部２５Ｂは、ＤＭＤ素子１３０の駆動Ａに同期して、駆動クロック数の整数値に応じたクロック数だけＤＭＤ素子１４０を駆動し、ＤＭＤ素子１３０の階調拡張駆動に同期して、１以上の部分駆動パターンでＤＭＤ素子１４０を駆動する（ステップＳ１３）。
【０１１７】
なお、ステップＳ１０〜Ｓ１３の処理を順に説明したが、実際には、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理をステップＳ１２，Ｓ１３の前に実行しておく。そして、クロック単位でＤＭＤ素子１３０，１４０が同期して駆動するように、ステップＳ１２，Ｓ１３の処理を実行することが好ましい。
【０１１８】
［作用・効果］
以上のように、本発明の第２実施形態にかかる２重変調方式プロジェクタ１Ｂは、第１実施形態と同様、リレーレンズを不要とし、小型で簡易な構成を実現することができる。
さらに、２重変調方式プロジェクタ１Ｂは、駆動Ｂ〜Ｅを組み合わせた階調拡張駆動でＤＭＤ素子１３０を駆動し、この階調拡張駆動に同期して、所望の階調が得られるようにＤＭＤ素子１４０を駆動することで、表現できる階調数を増加させることができる。
【０１１９】
（変形例）
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した各実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【０１２０】
前記した各実施形態では、映像信号が４Ｋ映像であることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。
前記した各実施形態では、パラメータの一例として、処理ブロックサイズ、１フレーム期間、光拡大サイズ、要求階調数の具体的数値をあげて説明したが、パラメータはこれらに限定されない。
【０１２１】
前記した第２実施形態では、駆動Ｂ〜Ｅにおいて、処理ブロックに一定間隔でＯｎとなるように画素を設定したが、本発明は、これに限定されない。例えば、駆動Ｂ〜Ｅでは、Ｏｎとなる画素をランダムに選択してもよい。例えば、図１９に示すように、ある処理ブロックにおいて、３画素のうちの１画素をランダムにＯｎとすることで、輝度比が１／３となる（駆動Ｂ）。また、図２０に示すように、ある処理ブロックにおいて、９画素のうちの１画素をランダムにＯｎとすることで、輝度比が１／９となる（駆動Ｃ）。また、ある処理ブロックにおいて、１８画素のうちの１画素をランダムにＯｎとすることで、輝度比が１／１８となる（駆動Ｄ、不図示）。また、図２１に示すように、ある処理ブロックにおいて、３６画素のうちの１画素をランダムにＯｎとすることで、輝度比が１／３６となる（駆動Ｅ）。
【０１２２】
前記した第２実施形態では、部分駆動パターンとして、駆動Ｂ〜Ｅを例示したが、本発明は、これに限定されない。例えば、以下の駆動Ｆ〜Ｉを部分駆動パターンとして設定してもよい。この場合、階調拡張駆動は、駆動Ｆ〜Ｉを１クロックずつ組み合わせることで、映像信号の１階調に対応する０／１６〜１５／１６を表現可能となる。
駆動Ｆ：２画素のうち１画素をＯｎとすることで、輝度比が１／２
駆動Ｇ：４画素のうち１画素をＯｎとすることで、輝度比が１／４
駆動Ｈ：８画素のうち１画素をＯｎとすることで、輝度比が１／８
駆動Ｉ：１６画素のうち１画素をＯｎとすることで、輝度比が１／１６
【０１２３】
前記した実施形態では、制御装置を独立したハードウェアとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は、コンピュータが備えるＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等のハードウェア資源を、前記した制御装置として協調動作させるプログラムで実現することもできる。これらのプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ−ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。
【０１２４】
（実施例）
以下、本発明の実施例として、図４の２重変調方式プロジェクタ１の具体的なサイズについて説明する。
ここでは、ＤＭＤ素子１３０，１４０が、対角長１．４インチ（１６．６ｍｍ×３１．５ｍｍ）であり、光を±１２°で反射することとする。この場合、２重変調方式プロジェクタ１では、入射光及び反射光の干渉を防止するため、ＤＭＤ素子１３０，１４０の間隔を最短でも１４５ｍｍ以上、余裕をもって２００ｍｍ以上とする。
【０１２５】
また、比較例として、従来の２重変調方式プロジェクタ９０（図２２）の具体的なサイズについても説明する。
ここで、ＤＭＤ素子９の仕様が、ＤＭＤ素子１３０，１４０と同一の場合であることとする。この場合、２重変調方式プロジェクタ９０では、リレーレンズ９３を用いるので、ＤＭＤ素子９１とリレーレンズ９３との間隔を２００ｍｍ以上とし、リレーレンズ９３とＤＭＤ素子９２との間隔も２００ｍｍ以上とする必要がある。つまり、２重変調方式プロジェクタ９０において、ＤＭＤ素子９１，９２の間隔は、４００ｍｍと、リレーレンズ９３のサイズ（例えば、１００ｍｍ以上）とを加えたものとなる。
【０１２６】
このように、実施例の２重変調方式プロジェクタ１は、比較例の２重変調方式プロジェクタ９０と比較して、リレーレンズ９３を備える必要がないので、大幅に小型化できることがわかった。
【符号の説明】
【０１２７】
１  ２重変調方式プロジェクタ
１０  プロジェクタ装置
１１  光源
１２  色分解部
１３  第１変調部
１４  第２変調部
１５Ｂ，１５Ｇ  反射鏡
１６  色合成部
１７  投射レンズ
１３０，１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ  ＤＭＤ素子（第１微小鏡面素子）
１４０，１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂ  ＤＭＤ素子（第２微小鏡面素子）
２０，２０Ｂ  制御装置
２１，２１Ｂ  パラメータ設定部
２３，２３Ｂ  第１変調制御部
２５，２５Ｂ  第２変調制御部
２７  駆動パターン設定部
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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