JP2749545B2 - 画像投影システム - Google Patents

画像投影システム

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JP2749545B2
JP2749545B2 JP7333372A JP33337295A JP2749545B2 JP 2749545 B2 JP2749545 B2 JP 2749545B2 JP 7333372 A JP7333372 A JP 7333372A JP 33337295 A JP33337295 A JP 33337295A JP 2749545 B2 JP2749545 B2 JP 2749545B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像投影システムに
関し、特に大きなスクリーン上に電気的に描かれたダイ
ナミック画像を投影するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】多数の応用では電気的に描かれた画像が
高輝度、高解像度、フルカラーで大きなスクリーンに投
影されることを必要とする。この目的で利用される幾つ
かの技術としては、１）陰極線管、２）能動マトリック
ス液晶光バルブ、３）光付勢液晶光バルブ、４）デジタ
ルマイクロミラー装置（Digital Micromirror Device：
商標名）のような、入射する光の一部を偏向することに
より動作する光バルブを含んだ技術等が現在知られてい
る。
【０００３】陰極線管装置は最もよく知られており、最
も普及している。これらの装置はテレビジョンディスプ
レイおよびコンピュータモニタを含んだ多数の応用で使
用されている。陰極線管は、電子ビームを発生する電子
銃、電子をフェースプレート上の１組の点に投射する集
束および偏向回路と、蛍光フェースプレートスクリーン
から構成されている。スクリーンの蛍光体分子への電子
の衝突は光子を発生する。画像は所定の期間にわたって
スクリーンの各点に到達する電子数を電気的に制御する
ことにより形成される。
【０００４】スクリーンが直接観察されることができる
これらのカラー応用では、各電子銃からの電子が画像の
赤、緑または青の支配度に関するカラーの蛍光体のみに
衝突するように、３つの電子銃は通常１つの陰極線管内
に設けられている。大きなスクリーン上で高輝度を達成
するために大きな発光束を必要とする応用では、３つの
陰極線管が通常有効な輝度を最大にするために使用され
る。残念ながら、電子ビームの強度は蛍光スクリーンが
損傷を受ける点を超えて増加しないようにするために達
成可能な最大輝度には限界がある。
【０００５】光バルブプロジェクタは空間的および時間
的変調を高強度の光源からの光に与えるために空間的光
変調器を使用する。液晶光バルブでは、液晶材料を横切
って供給される電圧は、通常光源からの光波頭の偏光を
変調するために使用され、しばしば分析装置とも呼ばれ
る別の偏光器を通って変調された光を通過させることに
より、強度が供給された電圧に関連される光ビームを得
ることができる。他の光バルブでは、傾斜ミラーまたは
他の機械的手段が使用されてランプからの光が開口停止
部を通ってスクリーンに通過されるか否かを制御する。
【０００６】液晶光バルブでは、液晶材料薄膜を横切っ
て供給される電圧は空間的および時間的に変調され、所
定の時間的瞬間にその位置の関数として液晶材料の光学
特性を変化させる。能動マトリックス光バルブでは、現
時点で最も普及したタイプの液晶ディスプレイの行およ
び列電極が、所定の時点の適切な位置に電気信号を導く
ために使用される。光付勢光バルブ（時には、画像光増
幅器と呼ばれる）では、投影用として設計された装置
と、ＣＲＴの蛍光スクリーン上の画像は光導電体に再度
画像形成され、これは液晶材料薄膜を横切って供給され
た電圧を制御する。残念ながら、液晶光バルブプロジェ
クタは製造するのに複雑であり、光変調プロセスのアナ
ログ特性は高い空間的および時間的均一性を達成するこ
とを困難にする。
【０００７】幾つかのグル−プが光バルブとしてシリコ
ン集積回路上に組み立てられるマイクロ機械加工装置を
使用して提案されている。このような装置の１例は前記
デジタルマイクロミラー装置（商標名）（以下ＤＭＤと
呼ぶ）である。１実施例ではＤＭＤは相補型金属酸化物
半導体（ＣＭＯＳ）静止ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）チップから構成され、各メモリセルとミラーの間に
１対１の関係が存在するようにチップ表面にわたってミ
ラーアレイが設けられている。各ミラーは対応するメモ
リセルに記憶されたデータに基づいて２つの安定な位置
の１つに傾斜されることができるように変形可能な取付
け部を有する。例えば“オン”位置では、アレイに入射
する光がスクリーン上に投影するための小さい孔を通過
することを可能にするために、ミラーは傾斜される。
“オフ”位置では、ミラーは傾斜されず、入射光は投影
孔から外れて反射される。時間関数としてミラーアレイ
中の各ミラーの傾斜をプログラムすることにより、空間
的および時間的変調は光源からの均一な照射に対して与
えられる。適切なレンズによりミラーアレイにより反射
される光は観察用のスクリーンに焦点を結ばれることが
できる。
【０００８】このクラスの他の装置のように、ＤＭＤは
デジタルであり、各セルは“オン”または“オフ”であ
る。従って、あるシステムは高品質の絵画画像を生成す
るのに必要な中間調を発生するように開発されなければ
ならない。これらの装置の中間調画像投影はミラーが傾
斜される時間量の変化により現在影響される。特に、Ｄ
ＭＤは現在中間調を表示するビットの順次方法を使用す
る。上位桁ビットのデータは総フレーム時間の１／２の
時間でミラー傾斜することにより表示され、第２の上位
桁ビットは１／４の時間でミラー傾斜することにより表
示される。従って、各画素でビデオデータを表示するた
めの８ビットデジタルワードを使用するシステムでは、
各ビットが表示される直前に書込まれるならば、各ビッ
トを書込むために利用できる時間は公称上、１／２フレ
ームから１／２５６［または１／（２8 ）］フレームま
で変化し、十分な“オン”および“オフ”に加えて、７
ステップを与える８ビットビデオを想定する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】最近の文献（“Electr
onic Control of a Digital Micromirror Device（商標
名）for Projection Displays ”、1994 IEEE Internat
ional Solid-State Circuits Conference 、130 〜131
頁）では、少なくとも２つの異なった設計がデジタルマ
イクロミラー装置（商標名）について記載されている。
しかしながら、これらの両者は中間調画像、即ち輝度が
黒と白の間の領域を有するように表示される画像を達成
するために前後にミラーを迅速に移動させることにより
実行されるパルス幅変調を含んでいる。画像の輝度は所
定の単位セルまたは画素のミラーが“オン”位置にある
期間により制御される。８ビットシステムの構成では、
必要とされる最短のフィールド期間は公称上、フレーム
期間の長さの１／２５６倍である。この時間中、システ
ムは次のビットフィールドのデータを書込むことができ
なければならない（そうでなければＤＭＤは必要な時に
状態を変化する準備ができない）。１／６０秒の典型的
なフレーム速度（ＵＳ ＴＶ標準と一貫した）では、最
も暗いビットは１秒の１／６０の１／２５６倍にしかな
らない。これは１９２０画素（提案されたＨＤＴＶ標
準）の１０８０ラインが各フィールド期間中にアドレス
されなければならない大きなアレイで速度が劣化される
問題を生じる。カラーは各原色カラーに対して１つの３
つのＤＭＤを使用するか、または３つのカラーを順次に
示す１つの装置を使用することによって示されることが
できる。後者の方法はより廉価であり、従って望ましい
ものであるが、全てを３倍高速で動作することが必要で
あるため速度の問題をさらに一層悪化させる。
【００１０】従って、大型のスクリーン上に高輝度（例
えば５０００ルーメン）で電気的に描かれた画像を表示
する廉価なシステムおよび技術が必要とされている。特
に、カラーで強度を変化する電子画像を表示する廉価な
システムと技術が技術的に必要とされている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この技術的必要性は本発
明の画像投影システムによって解決される。本発明の画
像投影システムは、変調方式にしたがって第１の信号に
より強度変調されている光源と、前記変調方式にしたが
って第２の信号に応答して選択的に付勢されて光源によ
って照射された光エネルギを反射して投影スクリーンへ
導く光誘導素子のアレイを具備している空間的光変調手
段と、第１および第２の変調信号を供給する電子手段
と、この電子手段に結合されて第１の信号に応答して光
源の光の強度を選択的に制御し、第２の信号に応答して
空間的光変調手段を選択的に付勢するタイミングおよび
制御回路とを具備し、第２の信号により前記空間的光変
調手段により動的な空間的変調を行うことを特徴とす
る。
【００１２】特定の実施形態では、電磁エネルギ源はレ
ーザである。レーザ強度は単位フレーム当りそれぞれ連
続的なフィールド期間中に減少される。エネルギを導く
素子、この場合では光を導く素子はデジタルマイクロミ
ラーのアレイによって構成されている。光源は固定した
変調方式に応じて強度を変調される。ミラーは選択的に
光源変調方式に応じて付勢される。本発明は中間調出力
を提供し、ミラーフリップ間の時間が一定であることを
可能にする。これはシステムクロックが同期的に走向
し、各ビットの書込みに利用できる時間が一定であるの
でディスプレイへのデータの書込みを非常に簡単にする
ことを可能にする。本発明のディスプレイは多重ビット
を特定の画素に書込む必要がないので、関連する技術の
システムにより各画素位置で必要とされる１つのバッフ
ァメモリの必要性を除去する。
【００１３】
【発明の実施の形態】例示的な実施例および例示的な応
用を添付図面を参照して示す。
【００１４】本発明はここでは特定の応用に対する実施
例を参照して説明されているが、本発明はそれに限定さ
れるものではないことを理解すべきである。当業者とこ
こで与えられている説明によって本発明の技術的範囲以
内および本発明が非常に有効である分野で付加的な変
形、応用および実施形態が可能であることを認めるであ
ろう。
【００１５】図１は本発明の画像投影システムの１実施
例を示す。システム10は光源12を含んでいる。光源12は
空間的光変調器のアレイ15を均一に照射することができ
るものであり、その出力は既知の予測可能な方法により
強度を変調されることができる。図示的な実施例では光
源12はレーザで構成されているが、光源はビデオフレー
ム速度でエンコードされる中間調を実行するのに十分な
高速度で強度を変調されることのできる他の光源で構成
されることができる。レーザの出力はレンズ13,14 （ま
たは別の光学構造）により拡大され、従って十分に均一
に空間的光変調器15を照射する。好ましい実施例では、
空間的光変調器15はデジタルマイクロミラー装置（商標
名）（ＤＭＤ）または前述の関連技術の説明で示されて
いるような他のデジタル光変調器である。以下の説明は
ＤＭＤ光バルブを想定するが、孔を通過するかまたは孔
を通過しないように光を異なった方向に偏向することに
より中間調を生成する任意の光変調装置が使用できる。
【００１６】ＤＭＤは文献（“Electronic Control of
a Digital Micromirror DeviceforProjection Displays
”、1994年、IEEE International Solid-State Circui
tsConference編集、130 〜131 頁）に記載されているよ
うに集積回路チップの基体上に懸架されている複数の小
型ミラーを含んでいる。各ミラーの傾斜角度は電子信号
により制御されることができる。
【００１７】図２はＤＭＤチップの単一画素の概略図で
ある。図２で示されているようにＤＭＤ15は基体24上に
懸架されているミラー素子22を含んでいる。図示の実施
例では、各ミラー素子22は２つのねじり蝶番28と支柱26
により支持されている。２つの電極30と32はねじり蝶番
の軸を中心にミラー22を回転するように起電力を供給す
る。ミラー22を所望の位置に傾斜するために真および相
補データが２つの電極30,32 に供給される。結果的な静
電力がミラーを所望の位置方向に傾斜させる。
【００１８】図３のａ、ｂはＤＭＤ15の一部の拡大した
断面概略図である。図３のａは“オフ”状態のＤＭＤミ
ラー素子を示し、図３のｂは“オン”状態のＤＭＤミラ
ー素子を示している。図３のａで示されているように、
ＤＭＤ素子が“オフ”状態であるとき、光エネルギは光
源12に反射して戻される。図３のｂで示されているよう
にミラー素子が“オン”状態であるとき光は角度を有し
て反射され、光は図１のレンズ17により集束され、レン
ズ19によりスクリーンに投影されるように開口またはシ
ュリーレン停止部18を通過する。典型的に、ＤＭＤ画素
ミラーは＋１０°から−１０°に回転する。レンズ17,1
9 の光学特性はＤＭＤミラー素子をスクリーン21に再投
影するように選択される。この適用におけるシュリーレ
ン停止部の役目は液晶光バルブの分析装置に類似してお
り、これは光方向の変化を光強度の変化に変換する。
【００１９】さらに詳しく後述するようにＤＭＤへのデ
ータ入力信号と同期してタイミングおよび制御回路20は
光源12の強度の変化を特定し調整する。タイミングおよ
び制御回路は、スクリーン21上の各画素の所望の中間調
強度を提供するのに必要であるようにＤＭＤ素子の選択
的な付勢に影響する。
【００２０】図４は本発明の画像投影システムの電気回
路40のブロック図である。示された実施例はビデオマル
チプレクサ50によりそれぞれＤＭＤの各列に対して１つ
の複数のアナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ48へデ
マルチプレクスされるアナログビデオ信号を提供する。
ビデオ利得およびオフセット制御回路42はコントラスト
および輝度調節能力を提供する（ビデオがデジタルフォ
ーマットで得られるならば、デマルチプレクスはデジタ
ル的に行われＡ／Ｄコンバータは除去される）。デジタ
ルビデオ情報のフレームはＤＭＤを駆動するために必要
とされるまで直列・並列コンバータ48のアレイ中に記憶
される。列駆動装置46は適切な容量がＤＭＤ15により表
される電気負荷を駆動するのに有効であることを確実に
するために与えられる。行駆動装置44はデータの各フィ
ールドの順次の負荷のための信号をＤＭＤ15へ提供す
る。各他のブロックと同様に変調された光源12はタイミ
ングと制御回路20により制御される。
【００２１】図示の実施例はビデオデータ48の１フレー
ム全体を記憶するために並列直列コンバータのアレイを
備えている。並列直列コンバータは、各ビデオワードの
上位桁ビットをフレーム中の第１のフィールドの制御に
使用可能にし、各ビデオワードの次の上位桁ビットをフ
レームの第２のフィールドの制御に使用可能にする。タ
イミングおよび制御回路20、並列直列コンバータ48、利
得およびオフセット回路42、列駆動装置46は通常の方法
でマイクロプロセッサ、ゲートアレイ、または個別のデ
ジタルまたはアナログ回路で構成されてもよい。ＤＭＤ
の一部として製造されることができるように機能は分割
されてもよい。
【００２２】ＤＭＤ上の各ミラーを制御する基本的なメ
モリ素子は簡単なフリップフロップ論理素子（図示せ
ず）であると仮定することができる。各フリップフロッ
プは状態を決定する入力を有し、これは第２の２つのク
ロック転移後と仮定され、即ち一方のクロック転移は新
しいデータ中に負荷し、次（反対）のクロック転移はフ
リップフロップの状態を新しいデータに対応して変化さ
せる。ＤＭＤアレイの各ミラーは関連したフリップフロ
ップの状態に対応する方法で傾斜する。
【００２３】行駆動装置44は行エネーブル信号をＤＭＤ
アレイの各行電極バス上に連続的に順次供給する。ミラ
ー素子（画素）の行の全てのフリップフロップ（図示せ
ず）は対応する列駆動装置の状態に応じて“オン”また
は“オフ”指令で同時に負荷される。ＤＭＤの行をステ
ップダウンする行エネーブル信号と同期して各列電極バ
スに示されたデータを更新することにより、新しいデー
タは同時に、各画面素子（画素）と関連するフリップフ
ロップに１行負荷されることができる。同時に反対の方
法で全ての行エネーブルバスを転移することにより、全
ての負荷されたデータは１対１のベースで全てのフリッ
プフロップメモリに転送され、２進（黒または白）画像
フィールドの電子表示はミラー位置のプログラムされた
パターンおよび対応する明および暗画素に変換される。
フレームの全てのフィールドが与えられるまで各ビデオ
ビットに対して１フィールドプロセスは反復される。プ
ロセスは各フレームで反復するが、運動画像の幻覚を発
生するために必要とされる変化を有している。
【００２４】本発明の利点は図５の（ａ）乃至（ｆ）と
図６の（ａ）乃至（ｆ）のタイミング図を比較するとき
明白である。図５の（ａ）乃至（ｆ）および図７は典型
的な通常のＤＭＤベースの画像投影システムのタイミン
グ図である。図６の（ａ）乃至（ｆ）および図８は本発
明により構成され、動作されるディスプレイのタイミン
グ図である。それぞれ単一フレームの時間ラインを示
し、幾つかのフィールドを含んでいる。図５の（ｂ）と
図６の（ｂ）は各フィールドの継続時間を量的に示して
いる。図５の（ｃ）と図６の（ｃ）はミラーが一方から
他方の状態に転移することができる時間点を示してい
る。図５の（ｄ）と図６の（ｄ）は照射変調状態を示し
ている。図５の（ｅ）と図６の（ｅ）は新しいデータを
ＤＭＤアレイに負荷するのに利用できる時間を指示し、
図５の（ｆ）と図６の（ｆ）は新しいデータが個々の画
素フリップフロップに転送される点を指示している。
【００２５】通常のＤＭＤ画像投影システムでは、照射
は一定であり、負荷時間およびミラー状態継続時間は最
短のフィールド期間に適応する必要性によって指定され
る。図５の（ａ）乃至（ｆ）は、単位フレーム当り６
（０から５）のフィールドを有するこのようなシステム
を示しており、中間調レベルの数が（（フィールドの数
−１）へ２上昇）するので、このシステムは完全な８ビ
ットシステムよりも少ない中間調レベルを有する。しか
しながら、７番目および８番目のビットがより短い書込
み時間を必要とするので、あるＤＭＤシステムは通常の
アドレス方法により６ビットに限定される。図５は最短
フィールドに対するデータを負荷するのに有効な時間に
より設定される状況下で、各フィールドに対する新しい
データで負荷されるのに利用できる時間を示している。
【００２６】図７は各フィールドに対して新しいデータ
で負荷するのに利用できる時間を示しており、データ速
度は丁度１フィールド以上にデータ負荷時間を引伸ばす
ことにより減少される可能性がある。第１の近似では、
各画素位置で付加的なメモリを提供し、別のフィールド
がアレイ内で記憶されることができると、データ速度は
半分になるが装置の複雑性が二倍になり、望ましくない
妥協である。本発明はアレイ回路の複雑性を増すことな
くデータ速度を減少させる方法を提供する。さらに、こ
こで説明した方法は、８ビットビデオシステムに容易に
適合する点で付加的な利点を有する。通常の照射された
ＤＭＤでは、多重フィールドのデータがＤＭＤのアレイ
内に記憶されないならば、データ速度は最短フィールド
のデータを負荷するのに利用可能な時間により駆動さ
れ、従ってＤＭＤの複雑性を非常に増加することを留意
すべきである。
【００２７】通常のＤＭＤ画像投影システムでは、８ビ
ットビデオデータが与えられ、最短のフィールドは１／
２５６×１／６０秒である。さらに、モノクロ画像が１
０００ラインの解像度を有するならば、行エネーブルパ
ルスは１／２５６×１／６０×１／１０００または６５
ナノ秒よりも短くなければならない。フィールド順次カ
ラーの同じ画像では、行エネーブルパルスは３倍高速で
あり、公称上２２ナノ秒のパルス長で４５Ｍｈｚのクロ
ック速度でなければならない。上昇下降時間が２２ナノ
秒の継続時間に関して短いパルスを発生するためにはパ
ルス幅の逆数の１０倍の帯域幅、この例ではほぼ４５０
Ｍｈｚを有する回路を必要とする。大きな領域と、通常
ディスプレイ装置に関連する接続の大きさにわたって、
このような能力を有する回路を設けることは疑いなく生
産高と価格に悪影響を与える。
【００２８】図６の（ａ）乃至（ｆ）および図８を参照
すると、これらは図５（ａ）乃至（ｆ）および図７のよ
うなフレーム間隔を示しているが、照射が変調されフィ
ールド期間が等間隔である。本発明によると、変化する
パラメータのみが図６の（ｄ）で示されているように光
源の“オン”時間であり、これは１フレームの各連続フ
ィールドで１／２に減少される。本発明によると、第１
のフィールド期間の光パルスの継続時間は図６の（ｄ）
で示され完全なフィールド期間であり、第２のフィール
ドの継続時間は図６の（ｄ）で示されフィールド期間の
半分であり、継続時間はプロセスが再度完全に開始され
る次のフレームの開始まで各次のフィールドで再び半分
になる。画素が最大の輝度を示すならば、全てのフィー
ルドでオンである。画素が最小のゼロではない輝度を示
すならば、画素は光源パルスが最小のパルス幅であるフ
ィールド期間中のみ“オン”である。画素が５０％の中
間調陰影部を示すならば、光源もまた完全な一週間の期
間オンであるとき１フィールド期間はオンである。全て
の他の中間調は光パルス継続期間の適切な組合わせによ
り達成されることができる。
【００２９】この図示を簡単にするために、シリーズ、
１／２、１／４、１／８、１／１６、１／３２、１／６
４、１／１２８、１／２５６の合計は１であると仮定さ
れるが、これは実際０．９９６０９３８である。従っ
て、全ての８つのフィールドでオンである画素の輝度は
８フィールドフレームで実際には最小のゼロではない値
の輝度の２５５倍である。光パルスの継続期間は僅かに
トリミングされることができ、これは輝度レベルが正確
な２進時間の継続時間関係を有するのに必要である。
【００３０】図８で示されているように、新しいデータ
を負荷するのに利用可能な時間は一定であり、１／Ｎの
フレーム期間に等しく、“Ｎ”は中間調陰影部を定める
ために使用されるビット数である。８ビットが中間調陰
影部を定めるために使用されるシステムでは新しいフィ
ールドデータを負荷するのに利用可能な時間は、図８で
示されている方法では図７で示されている方法よりも１
６倍長い。その結果、実際上、図６の（ｅ）で示されて
いるように新しいデータを負荷するためフィールド期間
全体を使用することは必要ではない。
【００３１】図９は本発明を利用したフィールド順次カ
ラーディスプレイシステム100 の構成の簡単なブロック
図である。図９で示されているように、システム100 は
第１、第２、第３の光源102,104,106 を含んでいる。発
光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザのいずれかが使用
されることができる。
【００３２】ＬＥＤベースのシステムでは、第１の（赤
色）光源102 には市販の５ｍＷの発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）によって構成される。第２の（緑色）光源104 には
文献（Electronics Letters 30,1178 （1994年））で記
載されているような１ミリワットのＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ
Ｓｅ ＬＥＤによって構成される。第３の（青色）光源
には文献（Applied Physics Letters 64、1687頁（1994
年））に記載されているような２ｍＷのＩｎＧａＮ／Ａ
ｌＧａＮ ＬＥＤによって構成される。
【００３３】レーザを使用する別の例では、５３２ｎｍ
の緑色光は文献（Optics Letters 17 、1110頁（1992
年））に記載されているようにＫＴＰ結晶により二倍に
されて緑色にされたダイオードポンプの１．０６ミクロ
ンのＮｄ：ＹＡＧレーザから得られる。青色光は、ダイ
オードポンプの９４０ｎｍのＮｄ：Ｙａｇレーザまたは
９４０ｎｍのＩｎＧａＡｓレーザのいずれかをＫＮｂＯ
3 結晶で周波数を二倍することにより得られる（文献Op
tics Letters 19 、192 頁、1994年、またはElectronic
s Letters 30、1296頁、1994年）。６３３ｎｍの赤色光
はＡｌＩｎＰ／ＩｎＧａＰダイオードレーザから得られ
ることができる（Electronics Letters 28、1043頁、19
92年、またはElectronics Letters 27、662 頁、1991
年）。特に、光のワットはカラーシステムで全体で２０
００ルーメン以上に対応して、これらのレーザから現在
得られることができる。
【００３４】（レーザのような）光源が使用されるべき
であり、これは転移時間が最も狭い照射パルスと比較し
て短いように十分に高速度で変調されることができ、６
０Ｈｚの８ビットフィールドの順次カラーシステムで約
２２マイクロ秒である。前述の第１の説明の半導体発光
ダイオード（ＬＥＤ）はＲＣ時定数まで変調されること
ができ、これは典型的な大きさの装置では１００ＭＨｚ
よりも大きい。前述の第２の説明の半導体発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）は類似の上限で赤色のダイオードレーザを
含んでいる。緑色および青色のレーザソースは結晶また
は空洞中で周波数を二倍にすることを含んでいる。この
ような空洞中で高速度の変調を得る方法は文献（Optics
Letter 、19巻、195 頁、1994年およびAppl. Phys. Le
tt. 19巻、1172頁、1992年、ならびにElectronics Lett
ers 、30巻、1296頁、1994年）に記載されている。
【００３５】異なったビットに対応する期間の光源の
“オン”および“オフ”を同調する別の代りの例は光強
度を変化させることである。すなわち、光を、第２のビ
ットの輝度として１／２、第３のビットの輝度として１
／４等にすることにより、本発明の利点が得られる。
【００３６】各光源はＬＥＤ駆動回路108 により駆動さ
れ、タイミング信号は制御回路110をタイミング制御す
ることにより与えられる。タイミングおよび制御回路11
0 はまたタイミングおよび制御信号を任意選択的に設け
られる暗号デコーダ回路（112 ）および画像を圧縮から
復元する回路114 と、フィールド順次フレーム記憶回路
116 と、デジタルビデオ駆動装置118 と、ＤＭＤ120 の
ような画像発生器に提供する。デジタルビデオ駆動装置
118 には図４のように多重行駆動装置44と列駆動装置46
と、並列直列コンバータ48と、ビデオマルチプレクサ50
とが設けられ、従って必要なシーケンスビットフォーマ
ットが提供される。
【００３７】第３の（青色）光源106 の出力は第１のダ
イクロイックビーム結合器124 を経て第２のダイクロイ
ックミラーのビーム結合器126 へ光路折曲げミラー122
により反射され、結合器126 によってシュリーレン光学
系128 に反射される。シュリーレン光学系には図１のよ
うに照射を照準するレンズ14と、反射光を開口18に収束
するレンズ17が設けられている。同様に、第２の（緑
色）光源104 の出力は第１のダイクロイックミラー124
により第２のダイクロイックミラーのビーム結合器126
に反射される。第２のダイクロイックミラーは光を第２
の光源からシュリーレン光学系128 に反射する。第１の
（赤色）光源102 からの光は第２のダイクロイックミラ
ーのビーム結合器126 を通って直接シュリーレン光学系
128 へ送られる。
【００３８】タイミングおよび制御回路110 はそれぞれ
光源102,104,106 を選択的に付勢し、同時にＤＭＤへの
データの転送を調節し同期し、従って単一のＤＭＤは各
３つの光源により順次連続的に与えられる光へ、中間調
と空間的変調を与える。ＤＭＤの“オン”画素から反射
された光はここで説明するように、シュリーレン光学系
により前述の方法でスクリーン（図示せず）上で画像を
再形成するための投影レンズ130 へ送られる。
【００３９】以上、特定の応用の特定の実施例を参照し
て本発明を説明した。当業者は本発明の考察によって、
付加的な変形および応用と実施形態を本発明の技術的範
囲内で認められるであろう。例えば本発明は入力データ
によるミラーの変調に限定されない。代りに、または付
加的に、光源の変調は入力データに応答して行われても
よい。
【００４０】それ故、このような応用、変形、実施形態
は本発明の特許請求の範囲に記載された発明の技術的範
囲以内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像投影システムの実施例の概略図。
【図２】ＤＭＤチップからの単一画素の概略図。
【図３】“オフ”状態と“オン”状態のＤＭＤミラー素
子の概略図。
【図４】本発明の画像投影システムの電気回路のブロッ
ク図。
【図５】典型的な通常のＤＭＤベースの画像投影システ
ムのタイミング図。
【図６】本発明により構成され、動作されるディスプレ
イのタイミング図。
【図７】通常のＤＭＤミラータイミングの方法によるフ
レーム時間の１部のミラー状態の図。
【図８】本発明の方法によるフレーム時間の１部のミラ
ー状態の図。
【図９】本発明を利用するフィールド順次カラーディス
プレイシステムの簡単なブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ・シー・バレー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90064、ロサンゼルス、ウィグタウン・ ロード 2827 (72)発明者 スティーブン・イー・シールズ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92122、サンディエゴ、オーナーズ・ド ライブ 5826 (56)参考文献 特開 昭63−113426（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 変調方式にしたがって第１の信号により
    強度変調されている光源と、前記変調方式にしたがって 第２の信号に応答して選択的
    に付勢されて前記光源によって照射された光エネルギを
    反射して投影スクリーンへ導く光誘導素子のアレイを具
    備している空間的光変調手段と、前記第１および第２の変調信号を供給する電子手段と、 前記電子手段に結合されて前記第１の信号に応答して前
    記光源の光の強度を選択的に制御し、前記第２の信号に
    応答して前記空間的光変調手段を選択的に付勢するタイ
    ミングおよび制御回路 とを具備し、前記第２の信号によ
    り前記空間的光変調手段により動的な空間的変調を行う
    ことを特徴とする画像投影システム。
  2. 【請求項２】 さらに前記空間的光変調手段により導か
    れた光を表示する手段を具備している請求項１記載のシ
    ステム。
  3. 【請求項３】 前記空間的光変調手段がマイクロミラー
    のアレイを含んでいる請求項１記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記第１の信号が入力データ信号を含ん
    でいる請求項１記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記第２の信号が入力データ信号を含ん
    でいる請求項１記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記第１および第２の信号を提供する電
    子手段を含んでいる請求項１記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記第１および第２の信号が単位フレー
    ム当りｎフィールドを有している請求項６記載のシステ
    ム。
  8. 【請求項８】 前記光源の強度が各連続フィールドの期
    間中に１／２に減少される請求項７記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記光源が第１のフィールド全体および
    各連続フィールド期間中に付勢され、前記光源が先のフ
    ィールド期間中に付勢される時間の１／２の期間付勢さ
    れる請求項８記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記光源の強度が各連続フィールド期
    間中に２倍にされる請求項７記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記光源が第１のフィールドおよび各
    連続フィールド期間中の最小時間に対して付勢され、前
    記光源が前記先のフィールド期間中に付勢される時間の
    ２倍の時間付勢される請求項１０記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記光源がレーザである請求項１記載
    のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記光源が白熱光源である請求項１記
    載のシステム。
  14. 【請求項１４】 光源と、この光源により発生された光
    によって照射された光エネルギを反射して投影スクリー
    ンへ導く光誘導素子のアレイより構成された空間的光変
    調手段とを備えている投影システムにおけるエネルギ誘
    導方法において、 変調方式にしたがって 第１の信号に応じて光源により発
    生される光を選択的に強度変調し、前記変調方式にしたがって第２の信号に応答して前記空
    間的光変調手段の各光誘導素子を選択的に付勢して、そ
    れにより前記第２の信号により前記空間的光変調手段に
    動的な空間的変調を行わせる ことを特徴とするエネルギ
    誘導方法。
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