(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅変調を用いてデジタルビデオ・データを表示する方法において，
複数のピクセルに対してサンプルされた，各ピクセルが第１のビット数で表わされたデジタル・ピクセル値で表わされているビデオ・データ信号を受信する工程と，
前記第１のビット数より１つ少ない数に対応する複数のＬＳＢ時間に配分された第１のビデオ・フレーム時間において，サンプルされたビデオ・信号のフレームのデジタル・ピクセル値に従って，空間光変調器をパルス幅変調し，前記デジタル・ピクセル値の最小位ビットを無視する工程と，
前記第１のビデオ・フレーム時間に時間的に隣接し，前記第１のビット数より１つ少ない数に対応する複数のＬＳＢ時間に配分された第２のビデオ・フレーム時間において，サンプルされたビデオ・信号のフレームのデジタル・ピクセル値に従って，空間光変調器をパルス幅変調し，前記デジタル・ピクセル値の最小位ビットを含める工程と，
を含む前記方法。
【請求項２】
前記第１のビデオ・フレーム時間におけるＬＳＢ時間の数が前記第２のビデオ・フレーム時間におけるＬＳＢ時間の数と等しい，請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１のビデオ・フレーム時間におけるＬＳＢ時間の数が前記第２のビデオ・フレーム時間におけるＬＳＢ時間の数より１つ少ない，請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記サンプルされたビデオ・データ信号の各ピクセルが８ビット・デジタル・ピクセル値によって表わされている，請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ビデオ・データをパルス幅変調する方法及び前記パルス幅変調を制御する回路に関し、特にこのようなビデオ・データを空間光変調器を介して表示する際に知覚される輪郭を減少させるようにビデオ・データをパルス幅変調する方法及び回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二進空間光変調器は、典型的には、オン及びオフの２状態を有する複数の素子を備えている。これは、アナログ・データのディジタル・サンプルを表示しようとするときに、いくつかの困難を発生させる恐れがある。パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いと、陰極線管（ＣＲＴ）に基づいたシステムのように、アナログ表示の相対的に真実のシミュレーションが可能である。
【０００３】
ＰＷＭは、典型的には、１フレーム時間を複数のセグメントに分割する処理を含む。例えば、８ビット・サンプルにサンプリングするシステムでは、１フレーム時間を２５５セグメント（２８−１）まで分割する。最上位ビット（ＭＳＢ）のデータは１２８時間セグメントに与えられた素子により表示される。その素子に関連したピクセルの総二進数値が１２８又はこれを超える輝度値を有するのであれば、ＭＳＢは１となる。これは、典型的には、素子がオンになることに帰結する。他の実施例では、その代わりに、１２８時間セグメントに対する素子をオン状態に保つのではなく、この１２８時間セグメント内で多数回、その素子をオフ及びオンにさせる。
【０００４】
その場合に、次のＭＳＢは、次のビットが３２、１６、８、４、２及び１時間セグメントを連続して有するように、６４時間セグメント及び以下同様の１期間を有することになる。最下位ビット（ＬＳＢ）のみが１時間セグメントを有し、他の時間はその倍数のものとなるので、最小時間セグメントをしばしばＬＳＢ時間と呼ぶ。例えば、ＭＳＢは、１２８時間セグメントを有すると表現されるよりも、１２８ＬＳＢ時間を有すると表現されてもよい。
【０００５】
ＬＳＢは、ＰＷＭを用いるシステムにおいて限界値ということができる。例えば８ビットのカラー・システムにおいて、各カラーは１／３フレーム時間を有する必要がある。これらのフレームは６０Ｈｚで進行するので、そのフレーム時間は１／６０即ち１６．６７ミリ秒である。３カラー・システム（赤、緑及び青）において、各カラーは５．５６ミリ秒を有するだけとなる。従って、そのＬＳＢ時間は２１．７７マイクロ秒となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これは、大抵の空間光変調器において問題を発生させ得る。各素子のスイッチング時間はこの時間を十分に下回るものでなければならない。一つの方法は、前記数のビット／サンプルを減少させることである。例えば、７ビット・サンプルのみを用いると、ＬＳＢのための時間量が４３．７７マイクロ秒に増加する。しかし、８ビット／サンプル未満を用いると、視覚可能なアーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）及び輪郭削り（ｃｏｎｔｏｕｒｉｎｇ）を発生させてしまう。従って、システム及び変調器の時間制約内で８ビット・サンプルの使用を可能にさせるＰＷＭを用いる方法が必要とされる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、データをｍ数のビット／秒によりディジタル化する空間光変調器上でデータを表示するパルス幅変調方法である。その場合に、与えられたビデオ・フレーム時間は、ｍ−１ビット／サンプルに基づくパルス幅変調のために、複数のＬＳＢ時間に分割される。一つのフレーム時間では、各サンプルに対するＬＳＢを表示しないことを除き、現在フレームに対するｍビット／サンプルの全ビットが全ＬＳＢ時間を用いて表示される。次のフレーム時間では、各サンプルに対するＬＳＢを含め、次のフレームに対するｍビット／サンプルの全ビットが表示される。このフレーム時間は、その前のフレームにおけるＬＳＢ時間の数と１つのＬＳＢ時間を有する。
【０００８】
本発明の効果は、最終的な表示イメージにおける輪郭削り及びアーチファクトをさけるように、大きな数のビットを使用できるようにすることである。
【０００９】
本発明の更なる効果は、空間光変調器の素子の大きな遷移時間即ちスイッチング時間を必要としないことである。
【００１０】
ここで、本発明をより完全に理解するために、及びその更なるその効果のため、添付する図面に関連させて、下記の詳細な説明を参照することにする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に、８及び７ビット／サンプル用のタイミング図による典型的なパルス幅変調構成を示す。ビット／サンプルの数は着信するデータのサンプリングにおいて用いられるビット数を表している。空間光変調器は、典型的には、各ピクセルに対するデータをディジタル表示として表示する。ディジタル・ワード即ちサンプルは所定数のビットを有する。そのビット数が多いほど、それだけ正確なディジタル化と、フレーム時間をより細かに分割する必要がある。
【００１２】
最下位ビット（ＬＳＢ）は、７ビット／サンプル（７ビット・システムと呼ぶこともある）を用いて、図１の線１０により示すように、４３．７５マイクロ秒間表示される。ビット０としてＬＳＢを表すのであれば、ビット１はその時間長の２倍即ち２ＬＳＢ時間について表示される。ビット２〜５は、それぞれ４ＬＳＢ、８ＬＳＢ、１６ＬＳＢ及び３２ＬＳＢに等しい時間を有する。ＭＳＢビット（ＭＳＢ）のビット６は、６４ＬＳＢ時間に等しい時間を有することになり、利用可能なフレーム時間の丁度半分を超える。７ビットの３カラー・システムは２7−１即ち１２７ＬＳＢ時間を有する。（４３．７４マイクロ秒×１２７＝５．５６ミリ秒：６０Ｈｚのビデオ・システムにおいて３カラーのうちの１カラーに対するフレーム時間）。
【００１３】
７ビット・システムにおけるＬＳＢ時間は、大抵の空間光変調器を状態間における遷移時間に関連して管理可能である。しかし、７ビット・システムはアーチファクト及び輪郭削りの高い発生率を有しており、これは見る者にとって画像品質の劣化となる。８ビットを有するシステムは、図１の線１２により見られるように、２１．７７マイクロ秒長からなるＬＳＢ時間を有する。これは、変調器の遷移時間がこの期間に近いとき、又はこれより長いときであっても、管理不能となる。しかし、８ビット・サンプルは、アーチファクト及び輪郭削りを減少させるしきい値であると思われる。
【００１４】
従って、変調器の遷移時間の限界と、６０Ｈｚシステムにおいて利用可能な時間との間でジレンマが存在する。図２は８ビット・システムの利点を有するが、このように短いＬＳＢ時間による欠点に直面することのない方法についてのフローチャートを示す。
【００１５】
ステップ２０において、１サンプル当りのビット数（ビット／サンプルの数）を用いてＬＳＢ時間の数を配分する。ＬＳＢ時間の数は、１サンプル当りのビット数が実際の１サンプル当りのビット数−１ビットであるとして設定される。例えば、８ビット・システムのときは、７ビットを用いてＬＳＢ時間の配分を行う。この配分は（２ｍ−１）ＬＳＢ時間によって行う。８ビット・システム（ｍ＝８）のときは、２５５ＬＳＢ時間にとなる。しかし、この実施例では、２７−１即ち１２７ＬＳＢ時間に対してｍ−１ビットのみを用いる。
【００１６】
１フレーム当りのＬＳＢ時間の数が一担割り当てられると、ステップ２２において、システムには７ビットのみが存在しているかのように、データが第１フレームに表示されるが、ＬＳＢは表示されない。この第１フレームにおいて、各ビットは下記の数のＬＳＢ時間、即ち、ビット７は６４；ビット６は３２、ビット５は１６、ビット４は８、ビット３は４、ビット２は２、ビット１は１を有することになる。これは、全体で１２７ＬＳＢ時間となる。
【００１７】
ステップ２４において、ＬＳＢを表示することを除き、１ＬＳＢ時間に対して同一の重み付けを用いて次のフレームが表示される。標準的なＰＷＭにおいて、ＬＳＢは、典型的には、前述の構成におけるＬＳＢ時間の１／２のみにより表示されることに注意すべきである。この場合に、フレームは１２７の代わりに、１２８ＬＳＢ時間を有するものとなる。この付加的なＬＳＢ時間はいくつかの形式により分配される。１例として、第１フレームは、それぞれ４３．４０マイクロ秒長の１２８ＬＳＢ時間に分割されてもよい。最後のＬＳＢ時間はその時間中に如何なるデータも表示しないということにより、単純に無視されてもよい。他の例において、第１フレームは、それぞれ４４．７７マイクロ秒の１２７ＬＳＢ時間に分割されたままとなる。第１フレームがどのように分割されようとも、第２フレームは常に１２８ＬＳＢに分割される。後者の例では、制御回路が異なるフレーム時間に調整し得るものでなければならない。フレーム間で交互させることは、システムがオフにされるか、又は他のある不活性状態を取るまで、無限に反復される。
【００１８】
下記の表１に種々の値のＬＳＢ及び時間を示す。表１において、語句「等フレーム時間」は図３に示す第１例を指し、また「比例フレーム時間」は第２例を指す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
第２フレームにおいて付加的なＬＳＢ時間に適応するために、どの方法を用いるのかの選択は、設計者による。選択を決定し得る要素には、特定のシステムのアーチファクト及び輪郭削りを除去するための必要条件、異なるフレーム時間を制御するための処理能力、及び使用している変調器の速度とパフォーマンスが含まれる。
【００２１】
特に図４に、以上の例のいずれかに適合するために用い得る可能システム構成の１例を示す。図４において、空間光変調器４０は関連のメモリ４２を有する。着信するデータはフォーマッタ４８により処理される。このフォーマッタ４８はｍビット／サンプルに等しい速度でデータをサンプリングする処理を含むものでよい。シーケンス・コントローラ４４は、メモリからデータをアクセスして、空間光変調器４０に送出する速度を制御する。シーケンス・コントローラ４４は、フレーム間におけるＬＳＢ時間の長さを変更するか、又は１ＬＳＢ時間に対する全ての変調器素子を単純にオフにするように、設計又はプログラムされてもよい。
【００２２】
シーケンス・コントローラ４４はトグル回路４６から信号を受信する。このトグル回路４６は、状態を切り換えること、又は次のフレームが１２７個のＬＳＢのデータを有するか又は１２８個のＬＳＢのデータを有するかを表す値を記憶することに応答する。トグル回路４６は、フレーム同期信号を受信すると、２信号のうちの１信号を送出する。前の信号が１２７ＬＳＢフレームを表していたのであれば、現在の信号は１２８ＬＳＢフレームを表していることになる。従って、次のフレーム同期信号を受信すると、送出する信号が逆にされる。
【００２３】
以上の方法及び回路は、８ビット未満のデータを用いるシステムにおけるアーチファクト及び輪郭削りを避けるために８ビットのデータ／サンプルを使用可能にさせ、しかも許容された時間フレーム内で空間光変調器が状態を変化させるのに十分な時間を与える。一つ置きのフレームでＬＳＢを表示させると、フレーム間で知覚し得る時間的な不均一性を発生させると本来考えられていた。しかし、試験では、このような不均一性は検出できなかった。加えて、一つ置きのフレームでのみＬＳＢを表示すると、７ビット／システム又は全フレームのデータからＬＳＢを単純に除く８ビット／システムで存在していた輪郭削り及びアーチファクトが減少した。
【００２４】
７ビット・タイミングにより表示される８ビット・システムに注目して説明したが、この方法は、他の場合、例えば８ビット・タイミングによりフレームを表示する９ビット・システムに適用されてもよい。加えて、２以上のビットをこのようにして変調された時間、例えば６ビット・タイミングにより表示される８ビットであってもよい。この最後の例は初期の実験においてフリッカを発生させていたが、８ビット・タイミングにより表示される１０ビット・システムではフリッカを発生させることはない。第１フレームでは、最下位ビットを除き、全ビットが表示される。次の最下位ビットは１フレーム毎に表示され、かつその最下位ビットは４フレーム毎に表示される。
【００２５】
従って、この点に対してパルス幅変調方法の特定的な他の実施例を説明したけれども、このような特定的な参照は、特許請求の範囲に記載したことを除き、本発明の範囲に対する限定としてみなすことを意図するものではない。
【００２６】
以上の説明に関して以下の項を開示する。
【００２７】
（１）パルス幅変調を用いてディジタルのビデオ・データを表示する方法において、
ディジタル・サンプリングに実際に用いるビットより少ないビットを有するパルス幅変調構成に基づくパルス幅変調を用いて、ビデオ・フレーム時間内で複数の最下位ビット時間を分配するステップと、
前記フレーム時間内で第１フレームの前記ビデオ・データを表示するステップであって、最下位ビットを除き、前記第１フレーム内にあるサンプルの全ビットを表示するように、前記第１フレームが所定数の最下位ビット時間を有しているステップと、
前記フレーム時間内で前記ビデオ・データの第２フレームを表示するステップであって、前記第１フレームに表示されるビットより多いビットのサンプルを表示するように、前記第２フレームが所定数の最下位ビット時間＋１最下位ビット時間を有しているステップと
を含む方法。
【００２８】
（２）前記パルス幅変調構成は７ビットを有し、かつ前記ディジタル・サンプリングは８ビットを実際に用いる第１項記載の方法。
【００２９】
（３）前記パルス幅変調構成は８ビットを有し、かつ前記ディジタル・サンプリングは９ビットを実際に用いる第１項記載の方法。
【００３０】
（４）更に、４フレーム毎に最下位ビットを表示するステップを含む第１項記載の方法。
【００３１】
（５）前記空間光変調器と接続されて空間光変調器におけるデータのパルス幅変調を制御する回路において、
前記空間光変調器にデータを記憶すると共に送出するように動作可能なメモリと、
前記メモリと接続されてｍビット／ピクセルによる所定のサンプリング速度で前記データをディジタル化する機能を含み、着信するビデオ・データをフォーマットし得るフォーマッタと、
前記メモリ及び前記空間光変調器と接続されて前記メモリからこの空間光変調器へのデータの流れ、及びこの空間光変調器による前記データのパルス幅変調を制御するように動作可能なシーケンス・コントローラと、
前記シーケンス・コントローラと接続されてフレーム同期信号を受信し、かつこのフレーム同期信号を用いて信号を前記シーケンス・コントローラに送出するトグル回路であって、前記空間光変調器が最下位ビットを除く全ビット／ピクセルを表示する第１のフレーム・フォーマットと、前記第１フレームにおけるビット／ピクセルより多いビット／ピクセルを表示する第２のフレーム・フォーマットとを交互に使用するように、前記信号によって前記シーケンス・コントローラによる前記パルス幅変調を制御させる前記トグル回路と
を含む回路。
【００３２】
（６）前記トグル回路は更に４フレーム毎にサンプルのうちの最下位ビットを表示するように、前記フレーム同期信号を用いて信号を送出し、前記シーケンス・コントローラに前記パルス幅変調を制御するようにさせる第５項記載の回路。
【００３３】
（７）有限の遷移時間を有する空間光変調器を用いたパルス幅変調方法。前記方法は、着信するデータをｍビット／サンプルを用いてディジタル化すると共に、ｍ−１ビットに基づくパルス幅変調のためにＬＳＢ時間を分配する。現在のビデオ・フレームは、各サンプルにおけるＬＳＢを除き、各サンプルにおける全ビットを表示する。次のビデオ・フレームは、更に、１ＬＳＢを付加してフレーム時間を分割し、各サンプルにおける全ビットを表示する。その第１フレームは、付加的なＬＳＢ時間を用いてデータのない表示をするか、又は必要とする数のＬＳＢ時間のみを用いることができる。後者において、このシステムはフレーム時間の異なる分割に対する調整をしてフレームを交互させる必要がある。このシステムは、空間光変調器（４０）、メモリ（４２）、フォーマッタ（４８）、シーケンス・コントローラ（４４）及びトグル回路（４６）を備えて前記方法を実施する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術により８及び７ビットのサンプル／ピクセルに対するパルス幅変調を示すタイミング図。
【図２】８ビットのサンプル／ピクセルに対してパルス幅変調をしてフレームを交互させる方法の一実施例についてのフローチャートを示す図。
【図３】８ビットのサンプル／ピクセルに対してパルス幅変調をしてフレームを交互させる方法の一実施例についてのタイミングを示す図。
【図４】８ビットのサンプル／ピクセルに対してパルス幅変調をしてフレームを交互させるように制御する回路のブロック図。
【符号の説明】
４０  空間光変調器
４２  メモリ
４４  シーケンス・コントローラ
４６  トグル回路
４８  フォーマッタ
【図１】
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【図２】
0004059944.tif 000004
【図３】
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【図４】
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