(57)【要約】  【課題】  従来の回転式の色分離フィルタを使用する単板方式に代えてＲ，Ｂ，Ｇ光を発光する固体発光素子（ＬＥＤ）を光源とした場合に、階調表現をより精細にした空間光変調システム、その駆動方法及びプロジェクタを提供する。  【解決手段】  Ｒ，Ｂ，Ｇ各色に分離した画像信号の表示期間をより細分化して１フレーム内で分散し、それぞれの色の画像信号に対応する色の光を各色の光の表示期間に同期させて各光源から発光し、その際に発光強度を表示期間の長さ（表示時間）に応じて変化させる。各色の表示期間において、表示時間と光源の発光強度との組み合わせで画像の階調をより精細に表現することが可能になる。【選択図】      図３
2007078866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記空間光変調装置制御手段による制御に同期して、前記各光源それぞれが発光する有彩色の光の強度を変化させることを可能になしてあることを特徴とする空間光変調システム。
【請求項２】
前記各光源は印加される電流値に応じて発光強度を変化させる一又は複数の固体発光素子を含み、前記光源制御手段は前記各光源に含まれる一又は複数の固体発光素子に印加される電流値を変更することにより各有彩色の発光強度を変化させるように構成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。
【請求項３】
前記各光源は複数の固体発光素子を含み、前記光源制御手段は前記各光源に含まれる複数の固体発光素子を選択的に発光させることにより各有彩色の発光強度を変化させるように構成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。
【請求項４】
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乃至３のいずれか一つに記載の空間光変調システム。
【請求項５】
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、各有彩色の成分を表す画像信号の階調を画像信号の１フレームの期間に表示時間が順次的に変化する複数の表示期間それぞれに表示するか否かで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、
複数の期間に分割された各色の表示期間を表示時間の順に表示時間が同一の各色の表示期間を連続させてそれぞれサブフレームとし、
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、各サブフレームの表示時間に対応させて異なる発光強度で発光させること
を特徴とする空間光変調システムの駆動方法。
【請求項６】
サブフレームの表示時間が長い場合に前記複数の光源の発光強度を強くし、サブフレームの表示時間が短い場合に前記複数の光源の発光強度を弱くすることを特徴とする請求項５に記載の空間光変調システムの駆動方法。
【請求項７】
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の発光強度を異ならせることを特徴とする請求項５に記載の空間光変調システムの駆動方法。
【請求項８】
前記各光源は印加される電流値に応じて発光強度を変化させる一又は複数の固体発光素子を含み、前記各光源に含まれる一又は複数の固体発光素子に印加される電流値を変更することにより各有彩色の発光強度を異ならせることを特徴とする請求項５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。
【請求項９】
前記各光源は複数の固体発光素子を含み、前記各光源に含まれる複数の固体発光素子を選択的に発光させることにより各有彩色の発光強度を異ならせることを特徴とする請求項５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。
【請求項１０】
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５乃至９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。
【請求項１１】
請求項１乃至４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。
【請求項１２】
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５乃至９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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間光変調システム、即ちＤＭＤ（Digital Micromirror Device) 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。
【背景技術】
【０００２】
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) 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（Digital Micromirror Device）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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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が、これら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化であり、且つ複雑化であり、従って高コストにならざるを得ないので、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。
【０００７】
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。
【０００８】
図５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５（ａ）に示す１フレームの期間が図５（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５（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５（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。
【０００９】
一方、図６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６（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６（ｂ）に示すＲ成分の第１の表示期間の次は図６（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６（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のサブフレームＳＦ１が構成される。そして、第１のサブフレームＳＦ１の最後のＧ成分の第１の表示期間の次は第２のサブフレーム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。
【００１０】
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６（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５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。
【００１１】
従って、図５に示したカラーホィールを使用する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６（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いなので冷却に関しても有利である。
【００１２】
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。
【００１３】
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「１／２」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。
【００１４】
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。
【００１５】
なお、図６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７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）。
【特許文献１】特開２００５−２５１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
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が、ガンマカーブを表現するための階調数の不足という問題に関しては依然として解決されていない。
【００１７】
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、更にガンマカーブを表現するための階調数の不足という問題をも解決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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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、前記空間光変調装置制御手段による制御に同期して、前記各光源それぞれが発光する有彩色の光の強度を変化させることを可能になしてあることを特徴とする。
【００１９】
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強度を変化させることが可能になる。
【００２０】
また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、前記各光源は印加される電流値に応じて発光強度を変化させる一又は複数の固体発光素子を含み、前記光源制御手段は前記各光源に含まれる一又は複数の固体発光素子に印加される電流値を変更することにより各有彩色の発光強度を変化させるように構成してあることを特徴とする。
【００２１】
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、各光源からの各有彩色の発光強度が固体発光素子に印加される電流値の変更に応じて変化する。
【００２２】
更に本発明に係る空間光変調システムは前記の空間光変調システムの発明において、前記各光源は複数の固体発光素子を含み、前記光源制御手段は前記各光源に含まれる複数の固体発光素子を選択的に発光させることにより各有彩色の発光強度を変化させるように構成してあることを特徴とする。
【００２３】
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、各光源からの各有彩色の発光強度が各光源に含まれる固体発光素子の内のいくつの固体発光素子を発光させるかに応じて変化する。
【００２４】
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。
【００２５】
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ことが可能になる。
【００２６】
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、各有彩色の成分を表す画像信号の階調を画像信号の１フレームの期間に表示時間が順次的に変化する複数の表示期間それぞれに表示するか否かで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、複数の期間に分割された各色の表示期間を表示時間の順に表示時間が同一の各色の表示期間を連続させてそれぞれサブフレームとし、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、各サブフレームの表示時間に対応させて異なる発光強度で発光させることを特徴とする。
【００２７】
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強度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。
【００２８】
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が長い場合に前記複数の光源の発光強度を強くし、サブフレームの表示時間が短い場合に前記複数の光源の発光強度を弱くすることを特徴とする。
【００２９】
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の発光強度が強くされ、逆に表示時間が短い場合には光源の発光強度が弱くされるので、画像のコントラストが強くなる。
【００３０】
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の発光強度を異ならせることを特徴とする。
【００３１】
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の発光強度を強く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の発光強度を弱くすることが可能になる。
【００３２】
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、前記各光源は印加される電流値に応じて発光強度を変化させる一又は複数の固体発光素子を含み、前記各光源に含まれる一又は複数の固体発光素子に印加される電流値を変更することにより各有彩色の発光強度を異ならせることを特徴とする。
【００３３】
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、光源からの各有彩色の発光強度が固体発光素子に印加される電流値の変更に応じて変化する。
【００３４】
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、前記各光源は複数の固体発光素子を含み、前記各光源に含まれる複数の固体発光素子を選択的に発光させることにより各有彩色の発光強度を異ならせることを特徴とする。
【００３５】
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、各光源からの各有彩色の発光強度が各光源に含まれる固体発光素子の内のいくつの固体発光素子を発光させるかに応じて変化する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【発明の効果】
【００４２】
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強度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。
【００４３】
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、各光源からの各有彩色の発光強度が固体発光素子に印加される電流値の変更に応じて変化するので、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。
【００４４】
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、各光源からの各有彩色の発光強度が各光源に含まれる固体発光素子の内のいくつの固体発光素子を発光させるかにより変化するので、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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強度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強度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。
【００４７】
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強度が強くされ、逆に表示時間が短い場合には光源の発光強度が弱くされるので、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、光源からの各有彩色の発光強度が固体発光素子に印加される電流値の変更に応じて変化するので、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。
【００５０】
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、各光源からの各有彩色の発光強度が各光源に含まれる固体発光素子の内のいくつの固体発光素子を発光させるかにより変化するので、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。
【００５１】
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。
【００５２】
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強度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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
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。
【００５４】
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が生成した各有彩色別の画像データ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光線を外部のスクリーン等へ投射する投射レンズ１３と、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制御信号を発生するＬＥＤ駆動回路１４と、このＬＥＤ駆動回路１４が発生した制御信号により制御されて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。
【００５５】
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することは勿論可能である。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は説明しない。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は説明しない。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。
【００５６】
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。
【００５７】
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ＬＥＤ選択回路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。
【００５８】
従って、Ｒ光用ＬＥＤ選択回路１４Ｒが個々のスイッチ１５３Ｒの制御端子にオン信号を与えると、そのスイッチ１５３Ｒに接続されている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、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。
【００５９】
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光発光回路の内の同一タイミングで発光するＬＥＤ１５２Ｒの数に応じて、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。
【００６０】
換言すれば、Ｒ光用ＬＥＤ選択回路１４Ｒにおいて同一タイミングでオン制御するスイッチ１５３Ｒの数に応じて合成Ｒ光の強度（明るさ）が制御される。
【００６１】
他のＢ光用回路及びＧ光用回路も上述したＲ光用回路と同様の構成であるが、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。
【００６２】
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光以外の中間色の光、即ちシアン，マゼンタ，イエローが必要な場合にも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。
【００６３】
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制御することが可能になる。図３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。
【００６４】
たとえば図３（ａ）に示すように、１フレームの内の第１のサブフレームＳＦ１において第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のサブフレームＳＦ２において第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のサブフレームＳＦ３において第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のサブフレームＳＦ４において第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３（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。
【００６５】
具体的には、Ｒ光用回路，Ｂ光用回路及びＧ光用回路がそれぞれ８個のＬＥＤ１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇを含む場合に、第１のサブフレームＳＦ１においては各色の第１の表示期間Ｒ１，Ｂ１，Ｇ１にそれぞれ８個のＬＥＤ１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇを全て発光させ、第２のサブフレームＳＦ２においては各色の第２の表示期間Ｒ２，Ｂ２，Ｇ２にそれぞれ８個のＬＥＤ１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇの内の７個を発光させ、第３のサブフレームＳＦ３においては各色の第３の表示期間Ｒ３，Ｂ３，Ｇ３にそれぞれ８個のＬＥＤ１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇの内の６個を発光させ、第４のサブフレームＳＦ４においては各色の第４の表示期間Ｒ４，Ｂ４，Ｇ４にそれぞれ８個のＬＥＤ１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇの内の５個を発光させるというように、Ｒ光用ＬＥＤ選択回路１４Ｒ，Ｂ光用ＬＥＤ選択回路１４Ｂ，Ｇ光用ＬＥＤ選択回路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。
【００６６】
いうまでもないが、上述のような各ＬＥＤ選択回路１４Ｒ，１４Ｂ，１４Ｇによる発光制御はＤＭＤ駆動回路１１から与えられる制御信号によって、ＤＭＤ駆動回路１１がＤＭＤ１２を駆動するタイミングと同期される。
【００６７】
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。
【００６８】
また、図３（ｃ）に示すように、４ビットで階調を表現する場合には、第１ビット及び第２ビットに対応する第１及び第２のサブフレームＳＦ１及びＳＦ２において各色の第１及び第２の表示期間Ｒ１，Ｂ１，Ｇ１及びＲ２，Ｂ２，Ｇ２にそれぞれ８個のＬＥＤ１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇを全て発光させ、第３ビット及び第４ビットに対応する第３及び第４のサブフレームＳＦ３及びＳＦ４において各色の第３及び第４の表示期間Ｒ３，Ｂ３，Ｇ３及びＲ４，Ｂ４，Ｇ４にそれぞれ８個のＬＥＤ１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇの内の４個のみを発光させるような制御を行なってもよい。
【００６９】
図４は本発明に係る空間光変調システムの他の実施の形態の要部の構成例を示す模式図である。この実施の形態では、Ｒ光用回路，Ｂ光用回路及びＧ光用回路それぞれにはそれぞれ１個のみのＬＥＤ１２５Ｒ，１２５Ｂ，１２５Ｇが備えられている。各ＬＥＤ１２５Ｒ，１２５Ｂ，１２５Ｇはそれぞれ一端がＲ，Ｂ，Ｇ光用電圧調整器１５４Ｒ，１５４Ｂ，１５４Ｇに接続されており、他端がそれぞれスイッチ１５３Ｒ，１５３Ｂ，１５３Ｇを介して接地されている。Ｒ，Ｂ，Ｇ光用電圧調整器１５４Ｒ，１５４Ｂ，１５４ＧにはそれぞれＲ，Ｂ，Ｇ光用電源１５０Ｒ，１５０Ｂ，１５０Ｇから低電圧が供給されており、それぞれＲ，Ｂ，Ｇ光用制御回路１４０Ｒ，１４０Ｂ，１４０Ｇから制御信号が与えられている。一方、各スイッチ１５３Ｒ，１５３Ｂ，１５３ＧにもそれぞれＲ，Ｂ，Ｇ光用制御回路１４０Ｒ，１４０Ｂ，１４０Ｇから制御信号が与えられている。
【００７０】
Ｒ光用回路のＬＥＤ１５２Ｒが発光したＲ光は反射鏡１５１Ｒにより所定方向へ反射される。また、Ｂ光用回路のＬＥＤ１５２Ｂが発光したＢ光は反射鏡１５１Ｂにより所定方向へ反射される。なお、反射鏡１５１Ｂはハーフミラーであり、反射鏡１５１Ｒにより反射されたＲ光を直線的に透過させ、このＲ光の光軸と同一光軸上にＢ光を反射させる。この反射鏡１５１Ｂを透過したＲ光及び反射鏡１５１Ｂで反射されたＢ光は反射鏡１５１Ｇにより光学系１６の方向へ反射される。なお、反射鏡１５１Ｇはハーフミラーであり、Ｇ光用回路のＬＥＤ１５２Ｇが発光したＧ光を直線的に透過させ、このＧ光の光軸と同一光軸上に上述したＲ光及びＢ光を反射させて光学系１６の方向へ反射させる。
【００７１】
従って、各制御回路１４０Ｒ，１４０Ｂ，１４０Ｇは、ＤＭＤ駆動回路１１から与えられる制御信号に従ってそれぞれの電圧調整器１５４Ｒ，１５４Ｂ，１５４Ｇが各ＬＥＤ１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇに印加する電圧を制御すると共に各スイッチ１５３Ｒ，１５３Ｂ，１５３Ｇをオン制御する。これにより、図３（ｂ）又は図３（ｃ）に示したような各色の光の発光制御が可能になる。
【００７２】
なお、図４に示した例ではＲ，Ｂ，Ｇ各色用回路がＬＥＤをそれぞれ１個のみ備える構成であるが、各電圧調整器１５４Ｒ，１５４Ｂ，１５４Ｇと各スイッチ１５３Ｒ，１５３Ｂ，１５３Ｇとの間に複数のＬＥＤを並列接続してもよい。この場合、Ｒ，Ｂ，Ｇ各色用回路の複数のＬＥＤ１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇがそれぞれ発光した各色の光は図２に示した構成例と同様にして各色用の集約反射鏡１５ＭＲ，１５ＭＢ，１５ＭＧにより光学系１６方向へ導くことが可能である。
【００７３】
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、各色の表示時間と対応する色の光源の発光強度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。
【００７４】
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強度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強度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、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。
【００７５】
なお、上述した実施例ではたとえば図３には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１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。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】本発明に係る空間光変調システムの他の実施の形態の要部の構成例を示す模式図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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】
【００７７】
１１  ＤＭＤ駆動回路
１２  ＤＭＤ
１３  投射レンズ
１４  ＬＥＤ駆動回路
１４Ｒ，１４Ｂ，１４Ｇ  ＬＥＤ選択回路
１４０Ｒ，１４０Ｂ，１４０Ｇ  制御回路
１５  ＬＥＤ回路
１５０Ｒ，１５０Ｂ，１５０Ｇ  電源
１５２Ｒ，１５２Ｂ，１５２Ｇ  ＬＥＤ
１５４Ｒ，１５４Ｂ，１５４Ｇ  電圧調整器
【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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