JP2001119648A - 光変調装置 - Google Patents

光変調装置

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JP2001119648A JP29330799A JP29330799A JP2001119648A JP 2001119648 A JP2001119648 A JP 2001119648A JP 29330799 A JP29330799 A JP 29330799A JP 29330799 A JP29330799 A JP 29330799A JP 2001119648 A JP2001119648 A JP 2001119648A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の方式の光変調装置は、出力光を変調す
る階調の数を増加させる場合、基準となるクロック信号
の周波数を上昇させ、単位時間当たりの変調の分解能を
増加させる必要があるため、出力光をＯＮ／ＯＦＦ制御
する素子の動作速度の上限が、出力光を変調する階調数
の上限を制約する課題を解決する事を目的とする。 【解決手段】 光源から出力される光を映像信号により
制御されるパルス幅変調回路によって駆動されるライト
バルブにより変調すると同時に、前記光源の光出力強度
を前記パルス幅変調回路に同期して制御する事により、
前記パルス幅変調回路のクロック信号の周波数を上昇さ
せることなしに出力光を変調する階調の数を増加させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源とその出力光
をＯＮ／ＯＦＦ制御する素子を用いた映像表示装置にお
ける光変調装置（国際特許分類Ｈ０３Ｋ ７／１０）に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の、光源とその出力光をＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御する素子を用いた映像表示装置の光変調装置は、
入力された映像信号に従い、出力光をＯＮ／ＯＦＦ制御
する素子の、ＯＮ時間の長さまたはＯＮ時間の密度を、
クロック信号を基準としそのクロック信号をカウントし
て制御するように構成されている。
【０００３】以下従来の光変調装置について図５、図
９、図１０、図１５を用いて説明する。
【０００４】図５は従来の光変調装置の構成図を示し、
パルス幅変調回路２３と、電源２４と、光源２５と、ラ
イトバルブ２６とから構成される。図９はパルス幅変調
回路２３の一構成例を示しダウンカウンタ３７、フリッ
プフロップ回路３８、Ｄフリップフロップ回路３９から
構成される。
【０００５】図１０は従来の光変調装置と本発明による
光変調装置の動作波形を示す図である。図１５は複数の
画素を持ったライトバルブの画素と映像信号の関係を示
す図である。
【０００６】図９において同期信号が入力されると、ダ
ウンカウンタ３７は同期信号に従いある特定画素の輝度
を示す信号ＹＳの値をロードすると同時にフリップフロ
ップ３８はセットされる。
【０００７】ダウンカウンタ３７にロードされた値はク
ロック信号に従ってダウンカウントされその値が零にな
ったとき零出力を出力する。フリップフロップ回路３８
の出力はこのダウンカウンタ３７の零出力によってリセ
ットされる。Ｄフリップフロップ回路３９はフリップフ
ロップ回路３８の出力をクロック信号に従って取り込み
出力する。
【０００８】フリップフロップ回路３８の動作がリセッ
ト優先の場合、ＹＳが零の時Ｄフリップフロップ回路３
９の出力にパルスは出力されず、またＹＳがある値を持
てばその値に比例した時間幅のパルスが出力される。
【０００９】図５においてパルス幅変調回路２３は上記
のような動作にてＹＳの値に比例した時間幅のパルスを
出力する。電源２４によって点灯された光源２５は一定
の強度の光を出力する。
【００１０】光源２５の出力光はライトバルブ２６に入
力され、パルス幅変調回路２３の出力パルスによってＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御される。これらの動作波形を図１０に示
す、図１０においては出力光強度８を最大として８，
４，２，１の強さの出力光を出力する例を図示してい
る。
【００１１】このようにして時間軸方向に積分した値が
ＹＳの値に比例した強度の出力光が得られる。図５の例
においては説明の簡単化のためパルス幅変調回路２３を
１回路のみ図示して説明しているが、図１５に示すよう
に複数の画素を持ったライトバルブを使用し、それぞれ
の画素に対応したパルス幅変調回路２３を装備し、それ
ぞれの画素に対応したＹＳの値をそれぞれのパルス幅変
調回路２３に設定する事により、映像の表示が可能な光
変調装置も実用化されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の方式
の光変調装置は、出力光を変調する階調の数を増加させ
る場合、基準となるクロック信号の周波数を上昇させ、
単位時間当たりの変調の分解能を増加させる必要がある
ため、出力光をＯＮ／ＯＦＦ制御する素子の動作速度の
上限が、出力光を変調する階調数の上限を制約する課題
があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の光変調装置は、光源の出力光強度をクロック
信号と同期して制御するもしくは光源の出力光を別の変
調装置により輝度変調すると同時に、出力光をＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御する素子のＯＮ時間の長さまたはＯＮ時間の密
度をクロック信号を基準として制御するように構成した
ものである。
【００１４】本発明によれば、出力光をＯＮ／ＯＦＦ制
御する素子の時間の基準となるクロック信号の周波数を
上昇させることなしに、出力光を変調する階調の数を増
加させる事ができる光変調装置を提供できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の光変調
装置は、光源から出力される光を映像信号により制御さ
れるパルス幅変調回路によって駆動されるライトバルブ
により変調すると同時に、前記光源の光出力強度を前記
パルス幅変調回路に同期して制御する事を特徴としたも
のであり、前記パルス幅変調回路のクロック信号の周波
数を上昇させることなしに、出力光を変調する階調の数
を増加させる事を実現しうるものである。
【００１６】本発明の請求項２に記載の光変調装置は、
クロック信号とある特定画素の輝度を示す信号と同期信
号を入力としパルス幅変調信号を出力する前記パルス幅
変調回路と、前記同期信号とある特定画素の輝度を示す
信号を入力とし前記同期信号に同期して動作する光源輝
度変調回路と、前記光源輝度変調回路の出力を入力とし
その出力を制御する電源と、前記電源の出力を入力とし
光を出力する光源と、前記パルス幅変調回路の出力と前
記光源の出力とを入力とし前記光源の出力を前記パルス
幅変調回路の出力に従い変調して出力するライトバルブ
とを備えたものであり、前記パルス幅変調回路のクロッ
ク信号の周波数を上昇させることなしに、出力光を変調
する階調の数を増加させる事を実現しうるものである。
【００１７】本発明の請求項３に記載の光変調装置は、
請求項１に記載された光変調装置において、前記光源の
光出力強度を一定で動作させ、前記光源の出力に前記パ
ルス幅変調回路に同期して動作する光源輝度変調装置を
挿入し、前記ライトバルブに供給する光の強度を制御す
る事を特徴としたものであり、前記パルス幅変調回路の
クロック信号の周波数を上昇させることなしに、出力光
を変調する階調の数を増加させる事を実現しうるもので
ある。
【００１８】本発明の請求項４に記載の光変調装置は、
請求項２に記載の光変調装置において、前記電源を一定
の出力で動作させ、前記同期信号とある特定画素の輝度
を示す信号を入力とし前記同期信号に同期して動作する
光源輝度変調装置駆動回路と、前記光源輝度変調装置駆
動回路の出力と前記光源の出力を入力とし前記光源の出
力変調して出力する光源輝度変調装置とを備えたもので
あり、前記パルス幅変調回路のクロック信号の周波数を
上昇させることなしに、出力光を変調する階調の数を増
加させる事を実現しうるものである。
【００１９】本発明の請求項５に記載の光変調装置は、
請求項１に記載された光変調装置において、前記パルス
幅変調回路をパルス数変調回路に置き換えたことを特徴
とし、前記パルス数変調回路のクロック信号の周波数を
上昇させることなしに、出力光を変調する階調の数を増
加させる事を実現しうるものである。
【００２０】本発明の請求項６に記載の光変調装置は、
請求項２に記載された光変調装置において、前記パルス
幅変調回路の代わりに前記パルス数変調回路を備えた事
を特徴とし、前記パルス数変調回路のクロック信号の周
波数を上昇させることなしに、出力光を変調する階調の
数を増加させる事を実現しうるものである。
【００２１】本発明の請求項７に記載の光変調装置は、
請求項１に記載された光変調装置において、前記映像信
号入力と前記パルス幅変調回路の間にサブフィールド駆
動回路を挿入し、前記ライトバルブをサブフィールドに
分割した時間単位で駆動する事を特徴とし、前記パルス
幅変調回路のクロック信号の周波数を上昇させることな
しに、出力光を変調する階調の数を増加させる事を実現
しうるものである。
【００２２】本発明の請求項８に記載の光変調装置は、
請求項２に記載の光変調装置において、前記同期信号と
前記クロック信号と前記ある特定画素の輝度を示す信号
とを入力としサブフィールド同期信号とサブフィールド
輝度信号を出力するサブフィールド駆動回路と、前記サ
ブフィールド駆動回路の二つの出力信号と前記クロック
信号を入力とするパルス幅変調回路を備えた事を特徴と
し、前記パルス幅変調回路のクロック信号の周波数を上
昇させることなしに、出力光を変調する階調の数を増加
させる事を実現しうるものである。
【００２３】（実施の形態１）以下に、本発明の請求項
１及び請求項２に記載された発明の実施の形態について
図１図６図１０図１１図１２図１５を用いて説明する。
【００２４】図１において、１は光源輝度変調回路、２
は電源、３は光源、４はパルス幅変調回路、５はライト
バルブである。
【００２５】図６はパルス幅変調回路４の一構成例を示
しＲＯＭ２７，ダウンカウンタ２８、フリップフロップ
回路２９、Ｄフリップフロップ回路３０から構成され
る。
【００２６】図１０図１１図１２は従来の光変調装置と
本発明による光変調装置の動作波形を示す図である。
【００２７】図１５は複数の画素を持ったライトバルブ
の画素と映像信号の関係を示す図である。図６において
ある特定画素の輝度を示す信号の値ＹＳはＲＯＭ２７に
よりその値が変換されて出力される。
【００２８】同期信号が入力されるとダウンカウンタ２
８は同期信号に従いＲＯＭ２７の出力値をロードすると
同時にフリップフロップ２９はセットされる。
【００２９】ダウンカウンタ２８にロードされた値はク
ロック信号に従ってダウンカウントされその値が零にな
ったとき零出力を出力する。フリップフロップ回路２９
の出力はこの零出力によってリセットされる。
【００３０】Ｄフリップフロップ回路３０はフリップフ
ロップ回路２９の出力をクロック信号に従って取り込み
出力する。フリップフロップ回路２９の動作がリセット
優先の場合、ＲＯＭ２７の出力が零の時Ｄフリップフロ
ップ回路３０の出力は出力されず、またＲＯＭ２７の出
力がある値を持てばその値に比例した時間幅のパルスが
出力される。
【００３１】図１においてパルス幅変調回路４は上記の
ような動作にてＹＳの値をパルス幅変調回路４に内蔵し
たＲＯＭ２７にて変換した値に比例した時間幅のパルス
を出力する。
【００３２】光源輝度変調回路１は同期信号とＹＳを入
力とし、ＹＳが１以下の場合のみ光源３の輝度を半減さ
せる信号を出力する。電源２は光源輝度変調回路１の出
力に従いその出力を変調する。
【００３３】電源２に接続された光源３の光出力は図１
０に示すように入力信号ＹＳにより変調される。光源３
の出力光はライトバルブ５に入力され、パルス幅変調回
路４の出力パルスによってＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００３４】図１０においては光の強度８を最大として
８，４，２，１の強さの出力光を出力する例を図示して
いる、本発明の光変調装置で光の出力強度を１及び２に
する場合パルス幅変調回路４の出力にライトバルブ５を
ＯＮにする信号を出力する時間幅は従来の光変調装置で
光の出力強度２を出力する場合と同じであり、この時が
最も短い時間幅となる、出力パルスの時間の最小値が２
倍になるためパルス幅変調回路４に供給するクロック周
波数を半減できる、またクロック周波数を従来の値のま
まにすると、出力光を変調する階調の数を２倍に増やす
ことができる。
【００３５】またＹＳが零の場合光源輝度変調回路１の
出力を電源２の出力が零となるように設定すれば、ＹＳ
が零の場合出力光を零とすることができるため、出力光
のダイナミックレンジをライトバルブ５のダイナミック
レンジ以上に拡大する事が可能である。
【００３６】図１１は光源輝度変調回路１の輝度を変調
する段階を１，１／２、１／４の３段階に制御するもの
であり、このような方法を用いると、クロック信号を１
／４にすることが可能である。
【００３７】また光源輝度変調回路の輝度を変調する段
階をさらに増やすと、クロック信号をさらに低下させる
ことが可能である。図１２は光源３の輝度を変化させる
タイミングを変更したものである。
【００３８】光源の輝度を変化させるタイミングをライ
トバルブ５がＯＦＦの期間内に設定する事により、光源
輝度が変化する間の光は出力光として出力されなくなる
ため、光源の輝度が変化する時間が出力光の強度を変化
させる課題を解決できる。
【００３９】この方法はライトバルブ５が必ずＯＦＦに
なる期間が必要であるため、実施の形態４に示すサブフ
ィールドを用いる変調を用いる場合に有効である。
【００４０】図１５に示すように複数の画素を持ったラ
イトバルブを使用する場合は、それぞれの画素の輝度が
異なる場合光源３に要求される光出力値が異なる一方ラ
イトバルブ５に入力される光源３からの光は共通である
ため、単純にこれまで説明したのと同様の変調を行うこ
とはできないが、実施の形態４に示すサブフィールドを
用いる変調を導入することにより、光源３に要求する光
出力値を同一のタイミングで同一にすることで、図１５
に示すような複数の画素を持ったライトバルブにも応用
可能である。
【００４１】（実施の形態２）次に、本発明の請求項３
及び請求項４に記載された発明の実施の形態について図
１及び図２を用いて説明する。
【００４２】図２において６は光源輝度変調装置駆動回
路、７は電源、８は光源、９は光源輝度変調装置、１０
はパルス幅変調回路、１１はライトバルブである。
【００４３】図２におけるパルス幅変調回路１０及びラ
イトバルブ１１は図１におけるパルス幅変調回路４及び
ライトバルブ５とそれぞれ同等のものであり、同様の動
作を行う。
【００４４】図２における電源７は光源８に一定の電力
を供給するため、光源８の光出力は一定の値になる。
【００４５】光源輝度変調装置駆動回路６は同期信号と
ＹＳを入力とし、ＹＳが１以下の場合のみ光輝度変調装
置９を制御して光源８からの出力光を半減させる。
【００４６】光源輝度変調装置９の出力光はライトバル
ブ１１に入力され、パルス幅変調回路１０の出力パルス
によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００４７】このようにして本発明の請求項３及び請求
項４に記載された輝度変調装置は、本発明の請求項１及
び請求項２に記載された輝度変調装置と同様の効果を得
ることができる。
【００４８】（実施の形態３）以下に、本発明の請求項
５及び請求項６に記載された発明の実施の形態について
図１図３図７及び図１３を用いて説明する。
【００４９】図３において、１２は光源輝度変調回路、
１３は電源、１４は光源、１５はパルス幅変調回路、１
６はライトバルブである。図７において３１はカウンタ
回路、３２はＤフリップフロップ回路、３３はＲＯＭで
ある。
【００５０】図１３は従来の光変調装置と本発明による
光変調装置の動作波形を示す図である。図７はパルス数
変調回路１５の一構成例を示す、同期信号が入力される
とカウンタ回路３１がリセットされると同時にＹＳがＤ
フリップフロップ回路３２に取り込まれる。
【００５１】ＲＯＭ３３には下位アドレス入力に入力さ
れた信号に応じて図１３のパルス数変調信号に示すよう
な変調出力のパターンが変化するようなデータを記憶さ
せておく事により、ＹＳに応じてパルス数を変調するパ
ルス数変調回路１５を実現できる。
【００５２】図３に示す本発明の請求項５及び請求項６
に記載された輝度変調装置は、図１に示す本発明の請求
項１及び請求項２に記載された輝度変調装置のパルス幅
変調回路４をパルス数変調回路１５に置き換えたもので
あり図１３に示すようにライトバルブ１６がＯＮ／ＯＦ
Ｆするパターンが図１０に示すライトバルブ４のＯＮ／
ＯＦＦのパターンと異なるが、その他は同様の構成であ
るため、発明の請求項１及び請求項２に記載された輝度
変調装置と同様の原理により、パルス幅変調回路１５に
供給するクロック周波数を半減できる。
【００５３】またクロック周波数を従来の値のままにす
ると、出力光を変調する階調の数を２倍に増やすことが
できる。
【００５４】（実施の形態４）以下に、本発明の請求項
７及び請求項８に記載された発明の実施の形態について
図１図４図８及び図１４を用いて説明する。
【００５５】図４において、１７は光源輝度変調回路、
１８は電源、１９は光源、２０はサブフィールド駆動回
路、２１はパルス幅変調回路、２２はライトバルブであ
る。
【００５６】図８において３４はカウンタ回路、３５は
Ｄフリップフロップ回路、３６はＲＯＭである。
【００５７】図１４は従来の光変調装置と本発明による
光変調装置の動作波形を示す図である。図８はサブフィ
ールド駆動回路２０の一構成例を示す。同期信号が入力
されるとカウンタ回路３４がリセットされると同時にＹ
ＳがＤフリップフロップ回路３５に取り込まれる。
【００５８】ＲＯＭ３６には下位アドレス入力に入力さ
れた信号に応じて図１４のＰＷＭパルスに示すような変
調出力のデータが変化しかつ上位アドレス入力に同期し
た同期信号データが出力されるようなデータを記憶させ
ておくことにより、ＹＳに応じてサブフィールド駆動用
の信号を出力するサブフィールド駆動回路２０を実現す
る事ができる。
【００５９】図４に示す本発明の請求項７及び請求項８
に記載された輝度変調装置は、図１に示す本発明の請求
項１及び請求項２に記載された輝度変調装置のパルス幅
変調回路４の前段にサブフィールド駆動回路２０を挿入
したものであり、発明の請求項１及び請求項２に記載さ
れた輝度変調装置と同様の原理により、パルス幅変調回
路２１に供給するクロック周波数を半減できる。
【００６０】またクロック周波数を従来の値のままにす
ると、出力光を変調する階調の数を２倍に増やすことが
できる。図１５に示すように複数の画素を持ったライト
バルブにも、光源１９に要求する光出力は各画素とも同
一であるため応用可能である。
【００６１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、出力光を
ＯＮ／ＯＦＦ制御する素子の時間の基準となるクロック
信号の周波数を上昇させることなしに、出力光を変調す
る階調の数を増加させる事ができる光変調装置を提供で
きるを。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による光変調装置の構成
図
【図２】本発明の実施の形態２による光変調装置の構成
図
【図３】本発明の実施の形態３による光変調装置の構成
図
【図４】本発明の実施の形態４による光変調装置の構成
図
【図５】従来の光変調装置の構成図
【図６】本発明の一実施の形態１による光変調装置のパ
ルス幅変調回路の構成図
【図７】本発明の一実施の形態３による光変調装置のパ
ルス数変調回路の構成図
【図８】本発明の一実施の形態４による光変調装置のサ
ブフィールド駆動回路の構成図
【図９】従来の光変調装置のパルス幅変調回路の構成図
【図１０】従来の光変調装置と本発明の実施の形態１及
び２による光変調装置の動作波形を示す図
【図１１】従来の光変調装置と本発明の実施の形態１及
び２による光変調装置の動作波形を示す図
【図１２】従来の光変調装置と本発明の実施の形態１及
び２による光変調装置の動作波形を示す図
【図１３】従来の光変調装置と本発明の実施の形態３に
よる光変調装置の動作波形を示す図
【図１４】従来の光変調装置と本発明の実施の形態４に
よる光変調装置の動作波形を示す図
【図１５】複数の画素を持つライトバルブのライトバル
ブ上の画素と映像信号の関係を示す図
【符号の説明】
１、１２、１７ 光源輝度変調回路 ２、７、１３、１８、２４ 電源 ３、８、１４、１９、２５ 光源 ４、１０、２１、２３ パルス幅変調回路 ５、１１、１６、２２、２６ ライトバルブ ６ 光源輝度変調装置駆動回路 ９、１２ 光源輝度変調装置 １５ パルス数変調回路 ２０ サブフィールド駆動回路 ２７、３３、３６、３９ ＲＯＭ ２８ ダウンカウンタ ２９ フリップフロップ回路 ３０、３２、３５、３８ Ｄフリップフロップ回路 ３１、３４、３７ カウンタ回路

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源から出力される光を映像信号により
    制御されるパルス幅変調回路によって駆動されるライト
    バルブにより変調すると同時に、前記光源の光出力強度
    を前記パルス幅変調回路に同期して制御する事により、
    前記パルス幅変調回路のクロック信号の周波数を上昇さ
    せることなしに出力光を変調する階調の数を増加させる
    事ができる事を特徴とする光変調装置。
  2. 【請求項２】 クロック信号とある特定画素の輝度を示
    す信号と同期信号を入力としパルス幅変調信号を出力す
    る前記パルス幅変調回路と、前記同期信号とある特定画
    素の輝度を示す信号を入力とし前記同期信号に同期して
    動作する光源輝度変調回路と、前記光源輝度変調回路の
    出力を入力としその出力を制御する電源と、前記電源の
    出力を入力とし光を出力する光源と、前記パルス幅変調
    回路の出力と前記光源の出力とを入力とし前記光源の出
    力を前記パルス幅変調回路の出力に従い変調して出力す
    るライトバルブとを備えた光変調装置。
  3. 【請求項３】 前記光源の光出力強度を一定で動作さ
    せ、前記光源の出力に前記パルス幅変調回路に同期して
    動作する光源輝度変調装置を挿入し、前記ライトバルブ
    に供給する光の強度を制御する事を特徴とする請求項１
    に記載された光変調装置。
  4. 【請求項４】 前記電源を一定の出力で動作させ、前記
    同期信号とある特定画素の輝度を示す信号を入力とし前
    記同期信号に同期して動作する光源輝度変調装置駆動回
    路と、前記光源輝度変調装置駆動回路の出力と前記光源
    の出力を入力とし前記光源の出力変調して出力する光源
    輝度変調装置とを備えた請求項２に記載の光変調装置。
  5. 【請求項５】 前記パルス幅変調回路をパルス数変調回
    路に置き換えたことを特徴とする請求項１に記載された
    光変調装置。
  6. 【請求項６】 前記パルス幅変調回路の代わりに前記パ
    ルス数変調回路を備えた事を特徴とする請求項２に記載
    された光変調装置。
  7. 【請求項７】 前記映像信号入力と前記パルス幅変調回
    路の間にサブフィールド駆動回路を挿入し、前記ライト
    バルブをサブフィールドに分割した時間単位で駆動する
    事を特徴とする請求項１に記載された光変調装置。
  8. 【請求項８】 前記同期信号と前記クロック信号と前記
    ある特定画素の輝度を示す信号とを入力としサブフィー
    ルド同期信号とサブフィールド輝度信号を出力するサブ
    フィールド駆動回路と、前記サブフィールド駆動回路の
    二つの出力信号と前記クロック信号を入力とするパルス
    幅変調回路を備えた請求項２に記載の光変調装置。
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