(57)【要約】【課題】光変調器の２次システム的な駆動特性による誤差を補償する映像制御回路、ディスプレイ装置及びその映像制御方法を提供する。【解決手段】ディスプレイ装置は、印加される駆動電圧に応じて光源２１０からの入射光の明るさを変化させた変調光を出力する光変調器２２０と、映像制御信号による駆動電圧を前記光変調器に提供する駆動集積回路２２５と、前記変調光をスクリーン上の所定の位置に投射するスキャナ２３０と、入力映像信号より前記光変調器の駆動特性による影響を最小化させる前記映像制御信号を生成して出力する映像制御回路２５０とを備え、映像制御回路は入力映像信号からの原本階調値及び前記光変調器の駆動特性係数が反映された補正階調値を出力する駆動特性補正部４１０や前記映像制御信号を前記駆動集積回路に出力する映像処理部４２０を有する。【選択図】図４
2008065322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される駆動電圧に応じて前記光源からの入射光の明るさを変化させた変調光を出力する光変調器と、
映像制御信号による駆動電圧を前記光変調器に提供する駆動集積回路と、
前記変調光をスクリーン上の所定の位置に投射するスキャナと、
入力映像信号より前記光変調器の駆動特性による影響を最小化させる前記映像制御信号を生成して出力する映像制御回路と、
を備えるディスプレイ装置。
【請求項２】
前記映像制御回路が、
前記入力映像信号からの原本階調値及び前記光変調器の駆動特性係数が反映された補正階調値を出力する駆動特性補正部と、
前記変調光が前記補正階調値に対応する明るさを持つように、前記駆動電圧と前記明るさとの関係を表す参照表に応じて前記変調光が所定の明るさを持つように既設定された前記駆動電圧を前記光変調器に印加させる前記映像制御信号を前記駆動集積回路に出力する映像処理部と、
を備える請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記駆動特性補正部が該当するピクセルに対して現在のピクセルタイムの原本階調値、以前のピクセルタイムの原本階調値及び時間経過に応ずる前記光変調器の駆動特性係数を用いて前記補正階調値を決定することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記駆動特性係数がすべてのピクセルに対して一定値を有することを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記補正階調値が次の［数１］式を満足させることを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ装置。
［数１］
ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］＝ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］
＋Ｅ０×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］）
＋Ｅ１×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−２］）
＋．．．
＋Ｅｐ×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ−１］）。
式中、ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］は補正階調値、  ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］は原本階調値、Ｎは前記ピクセルの位置、ｋは現在のピクセルタイム、ｐ＜ｋ、Ｅ０、Ｅ１、．．．、Ｅｐは−１より大きくて１より小さな駆動特性係数である。
【請求項６】
前記補正階調値による前記光変調器での変調光は、１ピクセルタイムの間の平均明るさが前記原本階調値に対応することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
印加される駆動電圧に応じて前記光源からの入射光の明るさを変化させた変調光を出力する光変調器と、映像制御信号に応ずる駆動電圧を前記光変調器に提供する駆動集積回路とを備えるディスプレイ装置における前記光変調器の駆動特性による影響を最小化する映像制御方法において、
（ａ）入力された入力映像信号から抽出された原本階調値及び前記光変調器の駆動特性に応ずる駆動特性係数を用いて補正階調値を生成する段階と、
（ｂ）前記変調光が前記補正階調値に対応する明るさを持つように映像制御信号を生成する段階と、
（ｃ）前記映像制御信号を前記駆動集積回路に出力する段階とを含む光変調器の映像制御方法。
【請求項８】
前記段階（ａ）が該当するピクセルに対して現在のピクセルタイムの原本階調値、以前のピクセルタイムの原本階調値及び時間経過に応ずる前記光変調器の駆動特性係数を用いて前記補正階調値を決定することを特徴とする請求項７に記載の光変調器の映像制御方法。
【請求項９】
前記補正階調値が次の［数１］式を満足させることを特徴とする請求項８に記載の光変調器の映像制御方法。
［数１］
ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］＝ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］
＋Ｅ０×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］）
＋Ｅ１×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−２］）
＋．．．
＋Ｅｐ×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ−１］）
式中、ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］は補正階調値、  ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］は原本階調値、Ｎは前記ピクセルの位置、ｋは現在のピクセルタイム、ｐ＜ｋ、Ｅ０、Ｅ１、．．．、Ｅｐは−１より大きくて１より小さな駆動特性係数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光変調器を備えたディスプレイ装置及び映像制御方法に関するもので、より詳細には、光変調器の２次システム的な駆動特性による誤差を補償する映像制御回路及びその映像制御方法に関する。
【０００２】
近年、ディスプレイ技術が発達するにつれて大型画像の実現に対する要求がますます増加している。現在大部分の大型画像表示装置（主にプロジエクタ）は液晶を光スイッチで使用している。過去のＣＲＴプロジエクタに比して小型かつ安価であり、光学系も簡単であるため多用されている。しかし、光源からの光が液晶板を透過してスクリーンに照らされるので光の損失が多いという短所がある。これに対して、反射を用いる光変調器素子などのマイクロマシンを活用して光損失を減らせばより明るい画像が得られる。
【０００３】
マイクロマシン（Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅ）は目視では識別しにくい極めて小型の機械を意味する。メムス（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＭＥＭＳ）とも言われ超小型電気機械システムまたは素子と称することができる。主に半導体製造技術を応用して作られ、微小光学及び極限素子を用いて磁気及び光ヘッドのような各種情報機器の部品に応用し、多種類のマイクロ流体制御技術を用いて生命医学分野と半導体製造工程などにも応用される。マイクロマシンはその役目に応じて感知素子の機能をするマイクロセンサー、駆動装置であるマイクロアクチュエーター及びその他エネルギーの伝達の役目をするミニアチュア機械などに分けられる。
【０００４】
メムスは多様な応用分野の一つとして光学分野に応用されている。メムス技術を用いれば１ｍｍより小さな光学部品を製作することができ、これらを用いてマイクロ光システムを構成することができる。
【０００５】
超小型光システムに対応する光変調器素子、マイクロレンズなどのマイクロ光学部品は迅速な応答速度と低損失、集積化及びデジタル化の容易性などの長所により通信装置、ディスプレイ及び記録装置に採用され応用されている。
【０００６】
ディスプレイの一種であるスキャニングディスプレイ装置に使用される光変調器（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；ＳＯＭ）は駆動集積回路と複数個のマイクロミラーとで構成される。一つ以上のマイクロミラーが集まって投射映像の一つのピクセルを表現することになる。
【０００７】
この時、一ピクセルの光強度を表現するためにマイクロミラーは駆動集積回路より印加される駆動電圧に対応してその変位が変わって変調光の光量を変化させる。ここで、駆動集積回路は入力信号に対して特定の関係を持つ駆動電圧を生成する。
【０００８】
光変調器のマイクロミラーは次のような駆動特性を有する。微細時間の間に印加される駆動電圧が第１電圧から第２電圧に変わる時その駆動変位はＱ因子（Ｑ  ｆａｃｔｏｒ）が０．７０７より小さい２次システムの応答特性と、球形波応答特性とが重畳された特性を有している。よって、映像信号の原本階調値をそのまま光変調器のマイクロミラーの駆動のための駆動電圧に変換する場合最終的に出力される変調光の光量には前記駆動特性が反映されて誤差が発生することになる。そしてこのような誤差は時間的に変化する特性を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明は光変調器のマイクロミラーの駆動特性を反映して、同一のピクセルに対して以前に出力された複数の階調データと現在出力しようとする階調データとから補正された階調データを出力して目標とする階調が表現されるようにする映像制御回路並びにディスプレイ装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は簡単なロジックを通じて光変調器のマイクロミラーの駆動特性に応ずる階調の誤差を補正できる映像制御回路並びにディスプレイ装置を提供する。
【００１１】
本発明のその他の目的は下記の説明を通して容易に理解することができるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記のような多数の目的を果たすために、本発明の一実施形態によれば、印加される駆動電圧に応じて前記光源からの入射光の明るさを変化させた変調光を出力する光変調器と、映像制御信号に応ずる駆動電圧を前記光変調器に提供する駆動集積回路とを備えるディスプレイ装置における前記光変調器の駆動特性による影響を最小化する映像制御回路において、入力映像信号からの原本階調値及び前記光変調器の駆動特性係数が反映された補正階調値を出力する駆動特性補正部、及び前記変調光が前記補正階調値に対応する明るさを持つように、前記駆動電圧と前記明るさとの関係を示す参照表に応じて前記変調光が所定の明るさを持つように既設定された前記駆動電圧が前記光変調器に印加されるようにする前記映像制御信号を前記駆動集積回路に出力する映像処理部とを備える映像制御回路が提供される。
【００１３】
好ましくは本発明の一実施例による映像制御回路において、前記駆動特性補正部は該当するピクセルに対して現在ピクセルタイムの原本階調値、以前ピクセルタイムの原本階調値及び時間経過に応ずる前記光変調器の駆動特性係数を用いて前記補正階調値を決定することができる。ここで、前記駆動特性係数はすべてのピクセルに対して一定値を持つことができる。また、前記補正階調値は下記のような［数１］式を満足させることを特徴とする。
【００１４】
［数１］
ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］＝ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］
＋Ｅ０×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］）
＋Ｅ１×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−２］）
＋・・・
＋Ｅｐ×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ−１］）
式中、ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］は補正階調値、ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］は原本階調値、Ｎは前記ピクセルの位置、ｋは現在のピクセルタイム、ｐ＜ｋ、Ｅ０、Ｅ１、・・・、Ｅｐは−１より大きくて１より小さな駆動特性係数である。
【００１５】
また、本発明の一実施例による映像制御回路において前記補正階調値による前記光変調器での変調光は１ピクセルタイムの間の平均の明るさが前記原本階調値に対応できる。
【００１６】
前記目的を果たすために、本発明の他の実施形態によれば、印加される駆動電圧に応じて前記光源からの入射光の明るさを変化させた変調光を出力する光変調器と、映像制御信号による駆動電圧を前記光変調器に提供する駆動集積回路と、前記変調光をスクリーン上の所定位置に投射するスキャナと、入力映像信号から前記光変調器の駆動特性による影響を最小化させる前記映像制御信号を生成して出力する映像制御回路とを備えるディスプレイ装置が提供される。
【００１７】
好ましくは本発明の一実施例によるディスプレイ装置において前記映像制御回路は、前記入力映像信号からの原本階調値及び前記光変調器の駆動特性係数が反映された補正階調値を出力する駆動特性補正部と、そして前記変調光が前記補正階調値に対応する明るさを持つように前記駆動電圧と前記明るさとの関係を表す参照表に応じて前記変調光が所定の明るさを持つように既設定された前記駆動電圧を前記光変調器に印加させる前記映像制御信号を前記駆動集積回路に出力する映像処理部とを備えることができる。ここで、前記駆動特性補正部は該当するピクセルに対して現在ピクセルタイムの原本階調値、以前ピクセルタイムの原本階調値及び時間経過に応ずる前記光変調器の駆動特性係数を用いて前記補正階調値を決定することができる。前記駆動特性係数はすべてのピクセルに対して決まった値を持つことができる。また、前記補正階調値は下記のような［数１］式を満足させることができる。
【００１８】
［数１］
ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］＝ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］
＋Ｅ０×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］）
＋Ｅ１×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−２］）
＋・・・
＋Ｅｐ×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ−１］）
式中、ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］は補正階調値、ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］は原本階調値、Ｎは前記ピクセルの位置、ｋは現在ピクセルタイム、ｐ＜ｋ、Ｅ０、Ｅ１、・・・、Ｅｐは−１より大きくて１より小さな駆動特性係数である。
【００１９】
また、本発明の一実施例によるディスプレイ装置において前記補正階調値による前記光変調器での変調光は１ピクセルタイムの間の平均明るさが前記原本階調値に対応できる。
【００２０】
前記目的を果たすために、本発明のまた他の実施形態によれば、印加される駆動電圧に応じて前記光源からの入射光の明るさを変化させた変調光を出力する光変調器と、映像制御信号に応ずる駆動電圧を前記光変調器に提供する駆動集積回路とを備えるディスプレイ装置における前記光変調器の駆動特性による影響を最小化する映像制御方法において、（ａ）入力された入力映像信号より抽出された原本階調値及び前記光変調器の駆動特性に応ずる駆動特性係数を用いて補正階調値を生成する段階と、（ｂ）前記変調光が前記補正階調値に対応する明るさを持つように映像制御信号を生成する段階と、（ｃ）前記映像制御信号を前記駆動集積回路に出力する段階とを含む光変調器の映像制御方法が提供される。
【００２１】
好ましくは本発明の一実施例による光変調器の映像制御方法において前記段階（ａ）は該当するピクセルに対して現在ピクセルタイムの原本階調値、以前ピクセルタイムの原本階調値及び時間経過に応ずる前記光変調器の駆動特性係数を用いて前記補正階調値を決定することができる。ここで、前記補正階調値は下記のような［数１］式を満足させることができる。
【００２２】
［数１］
ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］＝ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］
＋Ｅ０×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］）
＋Ｅ１×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−２］）
＋・・・
＋Ｅｐ×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ−１］）
式中、ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］は補正階調値、ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］は原本階調値、Ｎは前記ピクセルの位置、ｋは現在ピクセルタイム、ｐ＜ｋ、Ｅ０、Ｅ１、・・・、Ｅｐは−１より大きくて１より小さな駆動特性係数である。
【００２３】
前記目的を果たすために、本発明のまた他の実施形態によれば、コンピュータにより実行できる複数の命令語のプログラムが類型的に実現されており、前記コンピュータにより判読できる記録媒体であって、請求項２ないし４に記載の光変調器の映像制御方法を行うプログラムが記録された記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による映像制御回路及びその方法は光変調器のマイクロミラーの駆動特性を反映して、同一のピクセルに対して以前に出力された複数の階調データと現在出力しようとする階調データから補正された階調データを出力して目標とする階調が表現されるようにする効果がある。
【００２５】
また、簡単なロジックを通じて光変調器のマイクロミラーの駆動特性に応ずる階調の誤差を補正することができる。
【００２６】
前記では本発明の好ましい実施形態を引用して説明したが、当該技術分野で通常の知識を持った者であれば本願の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることが可能であることは勿論である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付された図面を参照して本発明によるディスプレイ装置、映像制御回路及び映像制御方法の好ましい実施例を詳しく説明する。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合その詳細な説明を省略する。本明細書の説明過程中で利用される数字（例えば、第１、  第２など）は同一または類似の個体或いは各構成部分を順次に区分するための識別記号に過ぎない。
【００２８】
本発明の好ましい実施例を詳しく説明することに先だって本発明に用いられる光変調器に対して説明する。
【００２９】
光変調器は大別すると直接光のオン／オフを制御する直接方式と反射及び回折を用いる間接方式に分けられ、また間接方式は静電方式と圧電方式に分けられる。ここで、光変調器は駆動される方式に関係なく本発明に適用できる。
【００３０】
アメリカ特許番号第５、３１１、３６０  号に開示された静電駆動方式格子光変調器は反射表面部を有し、基板上部に浮遊（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）する多数の一定に離隔されている変形可能反射型リボンを備える。
【００３１】
先ず、絶縁層がシリコン基板上に蒸着され、後に犠牲二酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の蒸着工程が行われる。窒化シリコン膜はリボン状にパターニングされ二酸化シリコン層の一部がエッチングされてリボンが窒化物フレームにより酸化物スペーサ層上に維持されるようにする。
【００３２】
リボン上の反射表面と基板の反射表面との間の垂直距離ｄに限定されたこのような変調器の格子振幅は、リボン（第１電極としての役目をするリボンの反射表面）と基板（第２電極としての役目をする基板下部の伝導膜）との間に電圧を印加することにより制御される。
【００３３】
図１ａは本発明に適用できる間接方式の光変調器の中の圧電体を用いた一形態の光変調器のマイクロミラーの斜視図であり、図１ｂは本発明の好ましい実施例に適用できる圧電体を用いた他の形態の光変調器のマイクロミラーの斜視図である。図１ａ及び図１ｂを参照すると、基板１１０、絶縁層１２０、犠牲層１３０、リボン構造物１４０及び圧電体１５０を備えるマイクロミラーが示されている。
【００３４】
基板１１０は一般的に用いられる半導体基板であり、絶縁層１２０はエッチング阻止層（ｅｔｃｈ  ｓｔｏｐ  ｌａｙｅｒ）として蒸着され、犠牲層として用いられる物質をエッチングするエッチャント（ここでエッチャントはエッチングガスまたはエッチング溶液である）に対して選択比が高い物質より形成される。ここで絶縁層１２０上には入射光を反射するために反射層１２０（ａ）、１２０（ｂ）が形成されてもよい。
【００３５】
犠牲層１３０はリボン構造物１４０が絶縁層１２０と一定間隔で離隔されるように両サイドからリボン構造物１４０を支持し、中心部より空間を形成する役目をする。
【００３６】
リボン構造物１４０は上述したように入射光に対して回折及び干渉を起こして信号を光変調する役目をする。リボン構造物１４０の形態は前述したように複数のリボン形状で構成されてもよく、リボンの中心部に複数のオープンホール１４０（ｂ）、１４０（ｄ）を備えてもよい。また、圧電体１５０は上部及び下部電極間の電圧差により発生する上下または左右の収縮または膨脹程度に応じてリボン構造物１４０が上下に動くように制御する。ここで、反射層１２０（ａ）、１２０（ｂ）はリボン構造物１４０に形成されたホール１４０（ｂ）、１４０（ｄ）に対応して形成される。
【００３７】
例えば、光の波長がλである場合、リボン構造物１４０に形成された上部反射層１４０（ａ）、１４０（ｃ）と、絶縁層１２０に形成された下部反射層１２０（ａ）、１２０（ｂ）の間の間隔が（２ｎ）λ／４（ｎは自然数）になるように第１電圧が圧電体１５０に印加される。この場合０次回折光（反射光）の場合上部反射層１４０（ａ）、１４０（ｃ）から反射された光と下部反射層１２０（ａ）、１２０（ｂ）から反射された光との間の全体経路差はｎλとなるので補強干渉をし変調光は最大の明るさを有する。ここで、＋１次及び−１次回折光の場合光の明るさは相殺干渉により最小値を有する。
【００３８】
また、リボン構造物１４０に形成された上部反射層１４０（ａ）、１４０（ｃ）と絶縁層１２０に形成された下部反射層１２０（ａ）、１２０（ｂ）との間の間隔を（２ｎ＋１）λ／４（ｎは自然数）とさせる第２電圧が圧電体１５０に印加される。この場合０次回折光（反射光）の場合上部反射層１４０（ａ）、１４０（ｃ）から反射された光と下部反射層１２０（ａ）、１２０（ｂ）から反射された光との間の全体経路差は（２ｎ＋１）λ／２となるので相殺干渉して変調光は最小の明るさを有する。ここで、＋１次及び−１次回折光の場合補強干渉により光の明るさは最大値を有する。このような干渉の結果、マイクロミラーは反射光または回折光の光量を調節して１ピクセルに対する信号を光に乗せることができる。
【００３９】
以上では、リボン構造物１４０と絶縁層１２０との間の間隔が（２ｎ）λ／４または（２ｎ＋１）λ／４の場合を説明したが、入射光の回折、反射により干渉される強さを調節できる間隔で駆動できる多様な実施例が本発明に適用できることは勿論である。
【００４０】
以下では、上述した図１ａに示されている形態のマイクロミラーを中心に説明する。また、以下０次回折光（反射光）、＋ｎ次回折光、−ｎ次回折光（ｎは自然数）などを変調光と通称する。
【００４１】
図１ｃは図１ａに示されているマイクロミラーを複数個備える光変調器の平面図である。
【００４２】
図１ｃを参照すると、光変調器はそれぞれ第１ピクセル（ｐｉｘｅｌ  ＃１）、第２ピクセル（ｐｉｘｅｌ  ＃２）、・・・、第ｍピクセル（ｐｉｘｅｌ  ＃ｍ）を担当するｍ個のマイクロミラー（１００−１、１００−２、・・・、１００−ｍ）から構成される。光変調器は垂直走査線または水平走査線（ここで、垂直走査線または水平走査線はｍ個のピクセルから構成されると仮定する）の１次元映像に対する映像情報を担当し、各マイクロミラー（１００−１、１００−２、・・・、１００−ｍ）は垂直走査線または水平走査線を構成するｍ個のピクセルの中の一つずつのピクセルを担当する。よって、それぞれのマイクロミラーより反射及び回折された光は以後光スキャン装置によりスクリーンに２次元映像で投射される。例えば、ＶＧＡ６４０×４８０の解像度の場合  ４８０個の垂直ピクセルに対して光スキャン装置（図示せず）の一面で６４０回モジュレーションして光スキャン装置の１面当たり１フレームが生成される。ここで、光スキャン装置はポリゴンミラー（Ｐｏｌｙｇｏｎ  Ｍｉｒｒｏｒ）、  回転バー（Ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｂａｒ）またはガルバノメーター（Ｇａｌｖａｎｏ  Ｍｅｔｅｒ）などでありうる。
【００４３】
以下では第１ピクセル（ｐｉｘｅｌ  ＃１）を中心にして光変調の原理を説明するが、他のピクセルに対しても同様の内容が適用できることは勿論である。
【００４４】
本実施例においてリボン構造物１４０に形成されたホール１４０（ｂ）−１は二つであると仮定する。二つのホール１４０（ｂ）−１によってリボン構造物１４０の上部には三つの上部反射層１４０（ａ）−１が形成される。絶縁層１２０には二つのホール１４０（ｂ）−１に対応して二つの下部反射層が形成される。そして第１ピクセル（ｐｉｘｅｌ  ＃１）と第２ピクセル（ｐｉｘｅｌ  ＃２）との間の間隔に対応して絶縁層１２０にはまた一つの下部反射層が形成される。従って、各ピクセル当たり上部反射層１４０（ａ）−１と下部反射層の個数は三つと同じくなり、図１ａを参照して既に説明したように変調光（０次回折光または±１次回折光）を用いて変調光の明るさの調節が可能になる。
【００４５】
図１ｄを参照すると、本発明の好ましい実施例に適用できる回折型光変調器アレイによりスクリーンにイメージが生成される模式図が示されている。
【００４６】
垂直に配列されたｍ個のマイクロミラー（１００−１、１００−２、・・・、１００−ｍ）により反射及び回折された光が光スキャン装置より反射されスクリーン１７０に水平にスキャンされて生成された画面（１８０−１、１８０−２、１８０−３、１８０−４、・・・、１８０−（ｋ−３）、１８０−（ｋ−２）、１８０−（ｋ−１）、１８０−ｋ）が示されている。光スキャン装置が一回回転する場合一つの映像フレームが投射されることができる。ここで、スキャン方向は左側より右側の方向（矢印方向）に示されているが、その逆方向でも映像がスキャンされうることは自明なことである。
【００４７】
図２は本発明の好ましい一実施例による光変調器の駆動特性を反映したディスプレイ装置の概略的な構成図である。
【００４８】
ディスプレイ装置は光源２１０、光変調器２２０、駆動集積回路２２５、スキャナ２３０及び映像制御回路２５０を備える。
【００４９】
光源２１０はスクリーン２４０に映像が投射されるように光を照射する。光源２１０は白色光を照射することも可能であり、光の三原色である赤色光、緑光または青色光の中のいずれか一つを照射することも可能である。好ましくは光源２１０はレーザ、  ＬＥＤまたはレーザダイオードであってもよい。白色光を照射する場合には色分離部（図示せず）を設けて白色光を所定の条件に応じて赤色光、緑光及び青色光に分離することができる。
【００５０】
光源２１０と光変調器２２０との間に照明光学系２１５があって光源２１０から投射される光の方向を所定の角度で反射させて光変調器２２０に光が集束されるようにできる。色分離部（図示せず）により色分離が行われた場合には前記光を集束させる機能が追加されることができる。
【００５１】
光変調器２２０は駆動集積回路２２５より提供される駆動電圧に応じて光源２１０から照射された光を変調した変調光を出力する。光変調器２２０に対しては前述の図１ａないし図１ｄを参照して詳しく説明したので、ここでの説明は省略する。光変調器２２０は一列に配置された複数のマイクロミラーから構成され、光変調器２２０は一つのフレーム映像において垂直走査線または水平走査線に該当する１次元直線映像を担当する。すなわち、１次元直線映像に対して光変調器２２０は印加される駆動電圧に応じて１次元直線映像の各ピクセルに該当する各マイクロミラーの変位を変化させることにより明るさを変化させた変調光を出力する。
【００５２】
複数のマイクロミラーは垂直走査線または水平走査線を構成するピクセルの数と同一であることが好ましい。変調光は後でスクリーン２４０に投射される垂直走査線または水平走査線の映像情報（すなわち、垂直走査線または水平走査線を構成する各ピクセルの明るさの値）が反映された光であり、０次回折光（反射光）または＋ｎ次回折光、−ｎ次回折光（ｎは自然数）でありうる。
【００５３】
駆動集積回路２２５は制御部２５０からの映像制御信号に応じて出力される変調光の明るさを変化させる駆動電圧を光変調器２２０に提供する。
【００５４】
リレー光学系２３１は光変調器２２０より出力される変調光がスキャナ２３０に伝達されるようにする。一つ以上のレンズが含まれることができ、必要によっては倍率を調節して光変調器２２０の大きさとスキャナ２３０の大きさとに適するように変調光を伝達する。
【００５５】
スキャナ（ｓｃａｎｎｅｒ）２３０は光変調器２２０より入射される変調光を所定の角度で反射させてスクリーン２４０に投射する。この時所定の角度は映像制御回路２５０から入力されるスキャナ制御信号により決定される。スキャナ制御信号は映像制御信号と同期して映像制御信号に対応するスクリーン２４０上の垂直走査線（または水平走査線）の位置に変調光が投射できる角度でスキャナ２３０を回転させる。スキャナ２３０はポリゴンミラー（Ｐｏｌｙｇｏｎ  Ｍｉｒｒｏｒ）、回転バー（Ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｂａｒ）またはガルバノメータ（Ｇａｌｖａｎｏ  Ｍｅｔｅｒ）などでありうる。
【００５６】
投射光学系２３３はスキャナ２３０により反射された変調光がスクリーン２４０上に投射されるようにする。投射レンズ（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｌｅｎｓ）（図示せず）を備える。
【００５７】
映像制御回路２５０は映像制御信号、スキャナ制御信号、光源制御信号をそれぞれ駆動集積回路２２５、スキャナ２３０、光源２１０に提供する。互いに連動される映像制御信号、スキャナ制御信号、光源制御信号により一つのフレーム映像がスクリーン２４０上にディスプレイされるようにする。映像制御回路２５０は一つのフレームに該当する映像信号の入力を受けて、映像信号に応じて光源２１０、光変調器２２０及びスキャナ２３０を制御する。映像制御回路２５０はフレームを構成する各ピクセルに対して表示しようとする明るさの情報に対応する映像制御信号を駆動集積回路２２５に提供し、映像制御信号に対応して垂直走査線（または水平走査線）がスクリーン２４０上の所定の位置に投射されるようにスキャナ２３０の回転角度または回転速度を調節する。
【００５８】
光変調器２２０の駆動特性は次の通りである。
【００５９】
図３は光変調器２２０の各マイクロミラーに印加される駆動電圧、駆動変位及びそれに応ずるピクセルの明るさを示した図である。
【００６０】
駆動電圧３１０は特定時間ｔ０の場合第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に変化すると仮定する（図３の（ａ）参照）。
【００６１】
図３の（ｂ）を参照すると、駆動電圧３１０に応ずるマイクロミラーの理想的（ｉｄｅａｌ）な駆動変位３２０は特定時間ｔ０の場合第１変位Ｄ１から第２変位Ｄ２に変化することになる。しかし、光変調器３２０のマイクロミラーは第１駆動電圧から第２駆動電圧に駆動電圧が変化する場合Ｑ  因子（Ｑ  ｆａｃｔｏｒ）が０．７０７より小さい（すなわち、減衰係数（ｄａｍｐｉｎｇ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ζが０．７０７より大きい）過減衰（ｏｖｅｒｄａｍｐ）になる２次システムの応答特性を有している。よって、実際駆動変位３２５は理想的駆動変位３２０とは異なってＱ因子（Ｑ  ｆａｃｔｏｒ）が０．７０７より小さな過減衰になる２次システムの応答特性が反映される。
【００６２】
従って、該当するマイクロミラーが担うピクセルの明るさも図３の（ｃ）に示されているように所望の明るさ３３０（実線）と実際の明るさ３３５（破曲線）とに差が生ずる。
【００６３】
すなわち、入力映像信号に含まれた原本階調値に対応するピクセルの明るさが出力されなく誤差が発生することになる。
【００６４】
したがって、以下では映像制御回路２５０よりこれを反映した補正階調値を生成する過程に対して詳しく説明する。
【００６５】
図４は本発明の好ましい一実施例による映像制御回路の構成ブロック図であり、図５はフレーム映像のディスプレイのための出力タイミング度を示した図である。
【００６６】
映像制御回路２５０は駆動特性補正部４１０と映像処理部４２０とを備える。映像制御回路２５０は入力映像信号の入力を受けて入力映像信号に対応する映像制御信号、光源制御信号、スキャナ制御信号を生成して駆動集積回路２２５、光源２１０、スキャナ２３０に提供する（図２参照）。
【００６７】
駆動特性補正部４１０は入力映像信号に含まれている各ピクセルの原本階調値に光変調器２２０の駆動特性に応ずる駆動特性係数が反映された補正階調値を生成する。光変調器２２０は１次元映像（垂直走査線または水平走査線）を担当しており、スキャナ２３０のスキャンにより２次元のフレーム映像を表現させることができる。
【００６８】
映像処理部４２０は入力映像信号に対応して光変調器２２０の各マイクロミラーが目標にする階調を表現できるようにする映像制御信号を生成する。各マイクロミラーが表現する明るさと前記明るさを表現するために各マイクロミラーに提供すべき駆動電圧との関係は、参照表（ｌｏｏｋｕｐ  ｔａｂｌｅ）形態で予め保存されていてもよい。
【００６９】
映像処理部４２０は駆動特性補正部４１０より生成された補正階調値に対応する明るさを表現するための駆動電圧を前記参照表から検索した後、前記駆動電圧が光変調器２２０に印加されるようにする映像制御信号を駆動集積回路２２５に提供する。
【００７０】
以下では駆動特性補正部４１０において光変調器２２０のマイクロミラーの駆動特性を補償する原理及びその方法に対して詳しく説明する。
【００７１】
例えば、光変調器２２０が垂直走査線（ｍ個のピクセルを持っている）を担当し、垂直走査線が水平方向にスキャンされる場合を仮定する。光変調器２２０は１次元映像を表現するだけであるため、ある一つの２次元のフレーム映像（Ｍ＋１Ｆｒａｍｅ）を表現するためには水平解像度に対応する時間（ｔ（Ｍ＋１）ａ〜ｔ（Ｍ＋１）ｂ）の間に順次に原本階調値が変わらなくてはならない。光変調器２２０のＮ（１≦Ｎ≦ｍ）番目のマイクロミラーを介して水平解像度上でｋ番目ピクセルタイムに出力しようとする原本階調値はＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］になる。ピクセルタイムは２次元フレーム映像を表示するために１次元垂直走査線が水平方向にスキャンされることにおいて水平解像度の各ピクセルに対応する時間を意味する。例えば、水平解像度が６４０であると、一つのフレーム映像を表現するために６４０個のピクセルタイムが必要になる。
【００７２】
補正階調値（ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］）は該当するフレーム映像内で以前に表現された原本階調値（  ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］、ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］、ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−２］、・・・、ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ−１］、ここで、ｐ＜ｋである）と、時間経過に応ずる複数の駆動特性係数（Ｅ０、Ｅ１、・・・、Ｅｐ）から生成される。
【００７３】
複数の駆動特性係数（Ｅ０、Ｅ１、・・・、Ｅｐ）は光変調器２２０の駆動特性、すなわちマイクロミラーの２次システム的な駆動特性に応ずる係数であって、マイクロミラーの手順（Ｎ）や水平解像度上の手順（ｋ）に関係なく一定値を有する。
【００７４】
補正階調値（ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］）は下記の［数１］式により計算されることができる。
【００７５】
[数１]
ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［ｋ］＝ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］
＋Ｅ０（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］）
＋Ｅ１（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−１］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−２］）
＋Ｅ２（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−２］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−３］）
＋・・・
＋Ｅｐ（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［ｋ−ｐ−１］）
式中、ｐ  ＜  ｋ  、  −１  ＜Ｅ０、Ｅ１、・・・、Ｅｐ  ＜  １
前記［数１］式によれば、現在ピクセルタイム（ｋ）の補正階調値は以前のピクセルタイム（ｋ−１、ｋ−２、ｋ−３、・・・、ｋ−ｐ−１）の原本階調値と、駆動特性係数（Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２、・・・、Ｅｐ）から算出される。
【００７６】
マイクロミラーが現在ピクセルタイム（ｋ）に目標としたピクセルの明るさを出力するために、以前のピクセルタイム（ｋ−１）に位置している駆動変位において変位の変化が発生することになる。この時マイクロミラーの２次システム的な駆動特性による影響を反映することにより１ピクセルタイムの間の平均的なピクセルの明るさは目標値が算出されるようにすることができる。
【００７７】
図６は本発明の好ましい一実施例によるピクセルにおける駆動変位及び出力されるピクセルの明るさを示す図であり、図７は本発明の好ましい別の実施例によるピクセルにおける駆動変位及び出力されるピクセルの明るさを示す図である。
【００７８】
図６の（ａ）を参照すると、光変調器２２０のマイクロミラーは第１駆動変位Ｄ１より第２駆動変位Ｄ２に変化する。各ピクセルタイム（ｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４）において理想的な駆動変位変化６１０と実際の駆動変位変化６２０とを比べると、ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３、ＯＳ４ほどの誤差が発生する。前記誤差が駆動変位特性を示している一つの値でありうる。
【００７９】
従って、前記誤差を減らし、各ピクセルタイム（  ｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４）ごとに平均的なピクセルの明るさが目標値になるようにマイクロミラーの駆動変位を図６の（ｂ）に示されているように各ピクセルタイム（  ｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４）ごとに互いに補正する必要がある。
【００８０】
ここで、前記数学式１により補正階調値を算出すれば、下記の［数２］式のように第１補正階調値（ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［１］）ないし第４補正階調値（ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［４］）が算出される。
【００８１】
[数２]
ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［１］＝ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］＋Ｅ０×ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］
ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［２］＝ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［２］
＋Ｅ０（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［２］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）
＋Ｅ１（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）
ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［３］＝ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［３］
＋Ｅ０（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［３］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［２］）
＋Ｅ１（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［２］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）
＋Ｅ２×（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）
ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［４］＝ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［４］
＋Ｅ０（ＢｉｎＩＮ  ［Ｎ］［４］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［３］）
＋Ｅ１（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［３］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［２］）
＋Ｅ２（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［２］−ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）
＋Ｅ３×（ＢｉｎＩＮ  ［Ｎ］［１］）
第１補正階調値（ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［１］）の場合、現在のピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）と、現在のピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）及び以前のピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［０］＝０）の差に駆動特性が反映された値を合算して算出される。但し、以前のピクセルタイムの原本階調値が０であるので、図６の（ａ）に示された第１誤差（ＯＳ１）に対応する第１駆動特性係数（Ｅ０）が、現在のピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）にだけ、反映される。
【００８２】
第２補正階調値（ＢｉｎＯＵＴ［Ｎ］［２］）の場合、現在のピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［２］）及び以前ピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］、ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［０］）により決定される。ここで、現在のピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［２］）と、現在のピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［２］）及び直前ピのクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）の差に第１駆動特性係数（Ｅ０）が反映された値と、そして直前のピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）及びその以前のピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［０］）の差に第２駆動特性係数（Ｅ１）が反映された値とを合算する。
【００８３】
これはその以前のピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［０］）は既に二度のピクセルタイムが経過してるので図６の（ａ）の第３誤差（ＯＳ３）が反映されるだけであり、直前ピクセルタイムの原本階調値（ＢｉｎＩＮ［Ｎ］［１］）は一度のピクセルタイムが経過したので図６の（ａ）に示されて第２誤差（ＯＳ２）が反映されるからである。但し、マイクロミラーが初期位置より駆動されるのではなく、以前のピクセルタイムの位置より駆動されるので各ピクセルタイム間の複数の原本階調値の差に複数の駆動特性係数を反映する。
【００８４】
したがって、図６の（ｂ）及び（ｃ）を参照すると、ピクセルタイムの経過に応じて同一のピクセルの明るさ（Ｉ２）を目標にする場合にも、マイクロミラーの駆動変位６３０ａ、６３０ｂ、６３０ｃ及び６３０ｄは互いに区別された形態で表され、異なる動きを示すことになる。各ピクセルタイムごとのマイクロミラーの駆動変位６３０ａ、６３０ｂ、６３０ｃ及び６３０ｄとピクセルの明るさ６４０ａ、６４０ｂ、６４０ｃ及び６４０ｄは互いに同一の形態を示すことになり、平均的なピクセルの明るさは目標にするＩ２になることが分かる。
【００８５】
図７の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、ピクセルタイムの経過に応じて目標にするピクセルの所望の明るさ７３０が変化する場合、本発明による駆動特性係数を反映した補償がなされる前の駆動変位７２０ａとピクセルの明るさ７２０ｂ、駆動特性係数を反映した補償がなされた後の駆動変位７１０ａとピクセルの明るさ７１０ｂが示されている。
【００８６】
駆動特性係数が反映された場合、ピクセルの明るさ７１０ｂは各ピクセルタイムごとに平均値が目標にするピクセルの所望の明るさ７３０と同一または類似していることが分かる。
【００８７】
図８は本発明の好ましい一実施例による映像制御回路において映像制御する方法のフローチャ−トである。映像制御回路２５０は駆動特性補正部４１０及び映像処理部４２０を備える。
【００８８】
段階Ｓ８１０で、駆動特性補正部４１０は入力された入力映像信号より抽出された原本階調値及び光変調器２２０の駆動特性による駆動特性係数を用いて補正階調値を生成する。補正階調値の生成原理及び方法は前述の図５ないし図７を参照して詳しく説明したのでここでは省略する。
【００８９】
段階Ｓ８２０で、映像処理部４２０は光変調器２２０における変調光が駆動特性補正部４１０より生成された補正階調値に対応する明るさを持つようにする映像制御信号を生成する。そして映像制御信号と対応する光源制御信号、スキャナ制御信号も生成する。
【００９０】
段階Ｓ８３０で、映像制御回路２５０は映像制御信号を駆動集積回路２２５に、光源制御信号は光源２１０に、スキャナ制御信号はスキャナ２３０に出力する。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１ａ】本発明に適用できる間接光変調器の中で圧電体を用いた一形態の光変調器のマイクロミラーの斜視図である。
【図１ｂ】本発明の好ましい実施例に適用できる圧電体を用いた他の形態の光変調器のマイクロミラーの斜視図である。
【図１ｃ】図１ａに示されているマイクロミラーを複数個備える光変調器の平面図である。
【図１ｄ】本発明の好ましい実施例に適用できる回折型光変調器アレイによりスクリーンにイメージが生成される模式図である。
【図２】本発明の好ましい一実施例による光変調器の駆動特性を反映したディスプレイ装置の概略的な構成図である。
【図３】光変調器の各マイクロミラーに印加される駆動電圧、駆動変位及びそれに応ずるピクセルの明るさを示す図である。
【図４】本発明の好ましい一実施例による映像制御回路の構成ブロック図である。
【図５】フレーム映像のディスプレイのための出力タイミング度を示す図である。
【図６】本発明の好ましい一実施例によるピクセルにおける駆動変位及び出力されるピクセルの明るさを示す図である。
【図７】本発明の好ましい他の実施例によるピクセルにおける駆動変位及び出力されるピクセルの明るさを示す図である。
【図８】本発明の好ましい一実施例による映像制御回路において映像制御する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９２】
２１０      光源
２２０      光変調器
２２５      駆動集積回路
２３０      スキャナ
２４０      スクリーン
２５０      映像制御回路
【図１ａ】
2008065322.tif 000003
【図１ｂ】
2008065322.tif 000004
【図１ｃ】
2008065322.tif 000005
【図１ｄ】
2008065322.tif 000006
【図２】
2008065322.tif 000007
【図３】
2008065322.tif 000008
【図４】
2008065322.tif 000009
【図５】
2008065322.tif 000010
【図６】
2008065322.tif 000011
【図７】
2008065322.tif 000012
【図８】
2008065322.tif 000013