JP3351888B2 - 階調表現方法及び画像表現装置 - Google Patents
階調表現方法及び画像表現装置Info
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Description
【０００１】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術（図７） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１、図３、図４、図６） 作用（図１、図３、図４、図６） 実施例 （１）画像表示装置の構成（図１） （２）パルス幅変調の階調表示方法（図１及び図２） （３）第１実施例の階調表示方法（図１及び図３） （４）第２実施例の階調表示方法（図１、図４及び図
５） （５）第３実施例の階調表示方法（図１、図６） （６）他の実施例 発明の効果
５） （５）第３実施例の階調表示方法（図１、図６） （６）他の実施例 発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は階調表現方法及び画像表
現装置に関し、特にオンオフ型空間光変調素子として画
像データの画素に応じて微小鏡面素子が配置された画像
表示装置上で階調表示する場合に適用し得る。
現装置に関し、特にオンオフ型空間光変調素子として画
像データの画素に応じて微小鏡面素子が配置された画像
表示装置上で階調表示する場合に適用し得る。
【０００３】
【従来の技術】従来、オンオフ型空間光変調素子を用い
た画像表示装置として、微小鏡面素子でなるオンオフ型
空間光変調素子を、画像データの画像を形成する画素に
応じて平面状に配置し、各微小鏡面素子の傾きを画素に
応じて制御することにより、微小鏡面素子への入射光に
対する反射光で画像を表示するものが提案されている
（特開昭60-179781 号公報、特開平3-40693 号公報、特
開平3-174112号公報）。
た画像表示装置として、微小鏡面素子でなるオンオフ型
空間光変調素子を、画像データの画像を形成する画素に
応じて平面状に配置し、各微小鏡面素子の傾きを画素に
応じて制御することにより、微小鏡面素子への入射光に
対する反射光で画像を表示するものが提案されている
（特開昭60-179781 号公報、特開平3-40693 号公報、特
開平3-174112号公報）。
【０００４】この画像表示装置においては、画像データ
の画素の配列（例えば 768× 576個でなる）に応じて、
例えば17〔μｍ〕角程度でなる微小鏡面素子が複数配列
されて構成されている。これにより１／２インチＣＣＤ
（固体撮像素子）と同程度の大きさの反射面が形成され
る。この微小鏡面素子は画像データの画素の配列に応じ
たフレームメモリの各メモリセルに対応して配置され、
各メモリセルの状態に応じて対応する微小鏡面素子の傾
き状態がそれぞれ各別に制御される。
の画素の配列（例えば 768× 576個でなる）に応じて、
例えば17〔μｍ〕角程度でなる微小鏡面素子が複数配列
されて構成されている。これにより１／２インチＣＣＤ
（固体撮像素子）と同程度の大きさの反射面が形成され
る。この微小鏡面素子は画像データの画素の配列に応じ
たフレームメモリの各メモリセルに対応して配置され、
各メモリセルの状態に応じて対応する微小鏡面素子の傾
き状態がそれぞれ各別に制御される。
【０００５】実際上図７に示すように、それぞれの微小
鏡面素子は中立状態に対して、メモリセルがオン状態の
とき＋10°傾き（図７（Ａ））、逆にメモリセルがオフ
状態のとき−10°傾く（図７（Ｂ））ようになされてい
る。これにより入射光Ｌに対して各微小鏡面素子の鏡面
で反射される反射光が、画を形成するために必要な有効
反射光Ｌ１と、画像を形成するために不要な無効反射光
Ｌ２で20°の光路差を有するように切り換られ、かくし
て有効反射光Ｌ１で所望の画像を表示し得るようになさ
れている。
鏡面素子は中立状態に対して、メモリセルがオン状態の
とき＋10°傾き（図７（Ａ））、逆にメモリセルがオフ
状態のとき−10°傾く（図７（Ｂ））ようになされてい
る。これにより入射光Ｌに対して各微小鏡面素子の鏡面
で反射される反射光が、画を形成するために必要な有効
反射光Ｌ１と、画像を形成するために不要な無効反射光
Ｌ２で20°の光路差を有するように切り換られ、かくし
て有効反射光Ｌ１で所望の画像を表示し得るようになさ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなオ
ンオフ型空間光変調素子を用いた画像表示装置におい
て、オンオフによる２階調の表示のみならず中間階調を
表示しようとする場合には、各画像データの画素におけ
るデジタル値のビツトの重みに相当する時間長だけ明滅
を保持するというパルス幅変調による方法が用いられて
いる。
ンオフ型空間光変調素子を用いた画像表示装置におい
て、オンオフによる２階調の表示のみならず中間階調を
表示しようとする場合には、各画像データの画素におけ
るデジタル値のビツトの重みに相当する時間長だけ明滅
を保持するというパルス幅変調による方法が用いられて
いる。
【０００７】従つて、階調表示は単位時間長さを基にし
た時間長で制御される。ところがパルス幅変調による階
調表示方法では、多階調を表示しようとする場合にフレ
ーム周波数は単位時間の数百倍以上になるため、単位時
間を短くできないときにはフリツカが感じられるほどフ
レーム周波数が低くなる問題があつた。
た時間長で制御される。ところがパルス幅変調による階
調表示方法では、多階調を表示しようとする場合にフレ
ーム周波数は単位時間の数百倍以上になるため、単位時
間を短くできないときにはフリツカが感じられるほどフ
レーム周波数が低くなる問題があつた。
【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、オンオフ型空間光変調素子を用いて階調表現する
際、フリツカの発生を有効に回避して多階調を確実に表
現し得る階調表現方法及び画像表現装置を提案しようと
するものである。
で、オンオフ型空間光変調素子を用いて階調表現する
際、フリツカの発生を有効に回避して多階調を確実に表
現し得る階調表現方法及び画像表現装置を提案しようと
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、画像表現装置１を用いて画像デー
タＳ３に基づく画像の階調を表現する階調表現方法にお
いて、タイミング制御手段５により、記録手段４に画像
データＳ３をビツトフレームデータＳ８単位で一旦書き
込む書き込みタイミング及び当該記録手段４からビツト
フレームデータＳ８を読み出す読み出しタイミングと、
記録手段４から読み出したビツトフレームデータＳ８に
応じて画像データの画素の空間光変調をオン又はオフに
設定するためにオンオフ型空間光変調素子２にビツトフ
レームデータＳ８を書き込む書き込みタイミングと、当
該画素の空間光変調をオン又はオフに設定したオンオフ
型空間光変調素子２に照射した光の光強度を上記画素の
階調に応じて変調する変調タイミングとを制御し、ビツ
トフレームデータＳ８に応じて画素の空間光変調をオン
又はオフに設定したオンオフ型空間光変調素子２に光を
照射している間に、記録手段４からオンオフ型空間光変
調素子２に新たなビツトフレームデータＳ８を転送する
ようにした。
め本発明においては、画像表現装置１を用いて画像デー
タＳ３に基づく画像の階調を表現する階調表現方法にお
いて、タイミング制御手段５により、記録手段４に画像
データＳ３をビツトフレームデータＳ８単位で一旦書き
込む書き込みタイミング及び当該記録手段４からビツト
フレームデータＳ８を読み出す読み出しタイミングと、
記録手段４から読み出したビツトフレームデータＳ８に
応じて画像データの画素の空間光変調をオン又はオフに
設定するためにオンオフ型空間光変調素子２にビツトフ
レームデータＳ８を書き込む書き込みタイミングと、当
該画素の空間光変調をオン又はオフに設定したオンオフ
型空間光変調素子２に照射した光の光強度を上記画素の
階調に応じて変調する変調タイミングとを制御し、ビツ
トフレームデータＳ８に応じて画素の空間光変調をオン
又はオフに設定したオンオフ型空間光変調素子２に光を
照射している間に、記録手段４からオンオフ型空間光変
調素子２に新たなビツトフレームデータＳ８を転送する
ようにした。
【００１０】また本発明においては、オンオフ型空間光
変調素子２に対してビツトフレームデータＳ８に応じて
画素の空間光変調をオン又はオフに設定する毎に、光の
光強度を上記画素の階調に応じて段階的に変調するよう
にした。
変調素子２に対してビツトフレームデータＳ８に応じて
画素の空間光変調をオン又はオフに設定する毎に、光の
光強度を上記画素の階調に応じて段階的に変調するよう
にした。
【００１１】さらに本発明においては、オンオフ型空間
光変調素子２に対して所定数のビツトフレームデータＳ
８に応じて順次画素の空間光変調をオン又はオフに設定
する毎に、光の光強度を上記画素の階調に応じて段階的
に変調すると共に、当該光の光強度の段階的な変調に合
わせてオンオフ型空間光変調素子２に対する画素の空間
光変調のオン又はオフの保持時間を調整するパルス幅変
調を実行するようにした。
光変調素子２に対して所定数のビツトフレームデータＳ
８に応じて順次画素の空間光変調をオン又はオフに設定
する毎に、光の光強度を上記画素の階調に応じて段階的
に変調すると共に、当該光の光強度の段階的な変調に合
わせてオンオフ型空間光変調素子２に対する画素の空間
光変調のオン又はオフの保持時間を調整するパルス幅変
調を実行するようにした。
【００１２】さらに本発明においては、オンオフ型空間
光変調素子２に対して所定数のビツトフレームデータＳ
８に応じて順次画素の空間光変調をオン又はオフに設定
する毎に、光の光強度を上記画素の階調に応じて連続的
に変調すると共に、当該光の光強度の連続的な変調に合
わせてオンオフ型空間光変調素子２に対する画素の空間
光変調のオン又はオフの保持時間を調整するパルス幅変
調を実行するようにした。
光変調素子２に対して所定数のビツトフレームデータＳ
８に応じて順次画素の空間光変調をオン又はオフに設定
する毎に、光の光強度を上記画素の階調に応じて連続的
に変調すると共に、当該光の光強度の連続的な変調に合
わせてオンオフ型空間光変調素子２に対する画素の空間
光変調のオン又はオフの保持時間を調整するパルス幅変
調を実行するようにした。
【００１３】
【作用】ビツトフレームデータＳ８に応じて画素の空間
光変調をオン又はオフに設定したオンオフ型空間光変調
素子２に光を照射している間に、記録手段４からオンオ
フ型空間光変調素子２に新たなビツトフレームデータＳ
８を転送するようにしたことにより、１フレームの時間
を短くしてフレーム周波数を上げることができる。
光変調をオン又はオフに設定したオンオフ型空間光変調
素子２に光を照射している間に、記録手段４からオンオ
フ型空間光変調素子２に新たなビツトフレームデータＳ
８を転送するようにしたことにより、１フレームの時間
を短くしてフレーム周波数を上げることができる。
【００１４】またオンオフ型空間光変調素子２に対して
画素の空間光変調をオン又はオフに設定する毎に、光の
光強度を上記画素の階調に応じて段階的に変調するよう
にしたことにより、１フレームの時間をビツトフレーム
データＳ８の転送に最低限必要な時間のみへと短くして
フレーム周波数を大幅に上げることができる。さらにオ
ンオフ型空間光変調素子２に対して所定数のビツトフレ
ームデータＳ８に応じて順次画素の空間光変調をオン又
はオフに設定する毎に、光の光強度を上記画素の階調に
応じて段階的又は連続的に変調すると共に、パルス幅変
調を実行するようにしたことにより、１フレームの時間
を短くしてフレーム周波数を上げることができ、かくし
てフリツカの発生を有効に回避して多階調を確実に表現
することができる。
画素の空間光変調をオン又はオフに設定する毎に、光の
光強度を上記画素の階調に応じて段階的に変調するよう
にしたことにより、１フレームの時間をビツトフレーム
データＳ８の転送に最低限必要な時間のみへと短くして
フレーム周波数を大幅に上げることができる。さらにオ
ンオフ型空間光変調素子２に対して所定数のビツトフレ
ームデータＳ８に応じて順次画素の空間光変調をオン又
はオフに設定する毎に、光の光強度を上記画素の階調に
応じて段階的又は連続的に変調すると共に、パルス幅変
調を実行するようにしたことにより、１フレームの時間
を短くしてフレーム周波数を上げることができ、かくし
てフリツカの発生を有効に回避して多階調を確実に表現
することができる。
【００１５】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
する。
【００１６】（１）画像表示装置の構成 図１において、１は全体として本発明による階調表示方
法を実施する微小鏡面素子によるオンオフ型空間光変調
素子２を用いた画像表示装置を示す。微小鏡面素子２に
表示する映像信号Ｓ１は、映像信号処理回路３において
同期信号Ｓ２と画像データＳ３へ変換される。そしてそ
の画像データＳ３はビデオＲＡＭ４に書き込まれビツト
フレームの集まりとして一時保存される。
法を実施する微小鏡面素子によるオンオフ型空間光変調
素子２を用いた画像表示装置を示す。微小鏡面素子２に
表示する映像信号Ｓ１は、映像信号処理回路３において
同期信号Ｓ２と画像データＳ３へ変換される。そしてそ
の画像データＳ３はビデオＲＡＭ４に書き込まれビツト
フレームの集まりとして一時保存される。
【００１７】タイミング制御回路５は、映像信号Ｓ１か
ら分離された同期信号Ｓ２及び内部で生成するタイミン
グ信号を基にして、ビデオＲＡＭ４への書き込み（Ｓ
４）、ビデオＲＡＭ４からの読み出し（Ｓ５）、微小鏡
面素子２への書き込み（Ｓ６）及び光源６の光強度を変
える（Ｓ７）タイミングを制御する。
ら分離された同期信号Ｓ２及び内部で生成するタイミン
グ信号を基にして、ビデオＲＡＭ４への書き込み（Ｓ
４）、ビデオＲＡＭ４からの読み出し（Ｓ５）、微小鏡
面素子２への書き込み（Ｓ６）及び光源６の光強度を変
える（Ｓ７）タイミングを制御する。
【００１８】ビデオＲＡＭ４に蓄えられた画像データＳ
３は、タイミング制御回路５からの書き込み制御信号Ｓ
６に従つてビツトフレーム毎に微小鏡面素子２に読み込
まれる。その画像データＳ８によつて、微小鏡面素子２
の各画素の状態がオン又はオフに変えられる。そして、
微小鏡面素子２の各画素の状態がオン又はオフに変えら
れると同時に、タイミング制御回路５から光強度変調回
路７へ光強度制御信号Ｓ７が送られ、さらに光強度変調
回路７から光強度を決める光強度信号Ｓ９が光源６に送
られる。
３は、タイミング制御回路５からの書き込み制御信号Ｓ
６に従つてビツトフレーム毎に微小鏡面素子２に読み込
まれる。その画像データＳ８によつて、微小鏡面素子２
の各画素の状態がオン又はオフに変えられる。そして、
微小鏡面素子２の各画素の状態がオン又はオフに変えら
れると同時に、タイミング制御回路５から光強度変調回
路７へ光強度制御信号Ｓ７が送られ、さらに光強度変調
回路７から光強度を決める光強度信号Ｓ９が光源６に送
られる。
【００１９】この実施例においては、このような回路構
成の画像表示装置１を用いて、画像データＳ８の転送の
タイミング、微小鏡面素子２の各画素をオン又はオフに
するタイミング及び光源６から出る光の強度を変えるこ
とにより階調表示する。図２〜図６に本発明による階調
表示方法を、微小鏡面素子２におけるタイミングで示
す。なおこの実施例では、画像表示装置１で64階調を表
示する場合について説明する。
成の画像表示装置１を用いて、画像データＳ８の転送の
タイミング、微小鏡面素子２の各画素をオン又はオフに
するタイミング及び光源６から出る光の強度を変えるこ
とにより階調表示する。図２〜図６に本発明による階調
表示方法を、微小鏡面素子２におけるタイミングで示
す。なおこの実施例では、画像表示装置１で64階調を表
示する場合について説明する。
【００２０】実際上、64階調の画像であるから１画素あ
たり６ビツトのデジタルデータを持ち、ビデオＲＡＭ４
が６枚のビツトフレームから構成されている。またビツ
トフレーム１枚分の画像データを微小鏡面素子２に転送
するため、映像信号Ｓ１の１フレーム時間の４／71の時
間がかかるものと設定している。さらに微小鏡面素子２
は、画素データ転送後のセツト信号によりオン又はオフ
に設定され、その他に強制的にオフにするリセツト信号
が入力可能である。
たり６ビツトのデジタルデータを持ち、ビデオＲＡＭ４
が６枚のビツトフレームから構成されている。またビツ
トフレーム１枚分の画像データを微小鏡面素子２に転送
するため、映像信号Ｓ１の１フレーム時間の４／71の時
間がかかるものと設定している。さらに微小鏡面素子２
は、画素データ転送後のセツト信号によりオン又はオフ
に設定され、その他に強制的にオフにするリセツト信号
が入力可能である。
【００２１】（２）パルス幅変調の階調表示方法 図２に図１について上述した画像表示装置１を用いて、
従来について上述したパルス幅変調で階調表示する場合
のタイミングを示す。階調を表示するための画素の明滅
の時間長のうち、デジタルデータの最小の重みを持つビ
ツトに対応する明滅の時間長は、１フレーム時間の１／
63以下にする必要がある。そのため、６ビツトのうち重
みの小さい２ビツトには、階調を表示するための点滅時
間のほかに、ビツトフレーム１枚分の画像データを微小
鏡面素子に転送する時間を設ける必要がある。このよう
にすると、１フレーム時間の１／71が最小ビツトに対応
する明滅の時間長となる。以下では、単位時間に相当す
るこの時間長をビツトタイムと呼び表す。
従来について上述したパルス幅変調で階調表示する場合
のタイミングを示す。階調を表示するための画素の明滅
の時間長のうち、デジタルデータの最小の重みを持つビ
ツトに対応する明滅の時間長は、１フレーム時間の１／
63以下にする必要がある。そのため、６ビツトのうち重
みの小さい２ビツトには、階調を表示するための点滅時
間のほかに、ビツトフレーム１枚分の画像データを微小
鏡面素子に転送する時間を設ける必要がある。このよう
にすると、１フレーム時間の１／71が最小ビツトに対応
する明滅の時間長となる。以下では、単位時間に相当す
るこの時間長をビツトタイムと呼び表す。
【００２２】実際パルス幅変調による階調表示での表示
手順としては、まずビツトフレームデータを微小鏡面素
子２に転送（図２（Ａ））した後、微小鏡面素子２の状
態を設定する信号（図２（Ｂ））により、ビツトフレー
ムデータが微小鏡面素子２の状態（図２（Ｃ））に反映
される。そして、ある時間長だけ保持された後、次のビ
ツトフレームデータについて同じように、データ転送、
状態設定、状態保持が行なわれる。ただし、明滅の時間
長がビツトフレームデータの転送時間長より短くなる重
みの小さい２ビツトのフレームデータの場合には、微小
鏡面素子の状態を強制的にオフにするリセツト信号（図
２（Ｄ））を用い、次のフレームデータを転送中は微小
鏡面素子の状態（図２（Ｃ））をオフにするようにして
いる。この間中光源の明るさは一定である。
手順としては、まずビツトフレームデータを微小鏡面素
子２に転送（図２（Ａ））した後、微小鏡面素子２の状
態を設定する信号（図２（Ｂ））により、ビツトフレー
ムデータが微小鏡面素子２の状態（図２（Ｃ））に反映
される。そして、ある時間長だけ保持された後、次のビ
ツトフレームデータについて同じように、データ転送、
状態設定、状態保持が行なわれる。ただし、明滅の時間
長がビツトフレームデータの転送時間長より短くなる重
みの小さい２ビツトのフレームデータの場合には、微小
鏡面素子の状態を強制的にオフにするリセツト信号（図
２（Ｄ））を用い、次のフレームデータを転送中は微小
鏡面素子の状態（図２（Ｃ））をオフにするようにして
いる。この間中光源の明るさは一定である。
【００２３】このように従来のパルス幅変調による階調
表示では、明滅の時間長すなわち微小鏡面素子２の状態
保持の時間長の取り方について、長く保持するビツトは
１つの長い状態保持時間としていた。これに対してこの
実施例による階調表示方法では、各ビツトに対応する明
滅の時間長は一定にし、その時の光源６の明るさを制御
して階調を表示する。
表示では、明滅の時間長すなわち微小鏡面素子２の状態
保持の時間長の取り方について、長く保持するビツトは
１つの長い状態保持時間としていた。これに対してこの
実施例による階調表示方法では、各ビツトに対応する明
滅の時間長は一定にし、その時の光源６の明るさを制御
して階調を表示する。
【００２４】（３）第１実施例の階調表示方法 図３に図１について上述した画像表示装置１を用いて、
本発明による階調表示方法の第１実施例のタイミングを
示す。この実施例による階調表示での表示手順は、まず
ビツトフレームデータを微小鏡面素子２に転送（図３
（Ａ））した後、微小鏡面素子２の状態を設定する信号
（図３（Ｂ））により、ビツトフレームデータが微小鏡
面素子２の状態（図３（Ｃ））に反映される。このとき
光源から出る光の強度（図３（Ｅ））を決められた強度
に変えておく。
本発明による階調表示方法の第１実施例のタイミングを
示す。この実施例による階調表示での表示手順は、まず
ビツトフレームデータを微小鏡面素子２に転送（図３
（Ａ））した後、微小鏡面素子２の状態を設定する信号
（図３（Ｂ））により、ビツトフレームデータが微小鏡
面素子２の状態（図３（Ｃ））に反映される。このとき
光源から出る光の強度（図３（Ｅ））を決められた強度
に変えておく。
【００２５】そしてこの状態を一定時間保持した後、次
のビツトフレームデータについて、同じようにデータ転
送、光量制御、状態設定、状態保持が行なわれる。従つ
てある１フレームの間において微小鏡面素子２の画素が
オンになつている時の光の強度の総和によつて、その画
素の明るさ、すなわち階調が決められる。なお一般的に
は、ビツトに対応する光の強度は、最小の明るさの１、
２、４、８、16、32倍のように２の累乗に選定される。
のビツトフレームデータについて、同じようにデータ転
送、光量制御、状態設定、状態保持が行なわれる。従つ
てある１フレームの間において微小鏡面素子２の画素が
オンになつている時の光の強度の総和によつて、その画
素の明るさ、すなわち階調が決められる。なお一般的に
は、ビツトに対応する光の強度は、最小の明るさの１、
２、４、８、16、32倍のように２の累乗に選定される。
【００２６】以上の構成によれば、１フレームの時間を
ビツトフレームデータ転送に最低限必要な時間のみへと
短くすることができ、図２について上述したパルス幅変
調による階調表示方法に比べると、71ビツトタイム（図
２（Ｆ））から24ビツトタイム（図３（Ｆ））と１フレ
ームの時間が短くなることにより、フレーム周波数を上
げることができ、その結果階調表示の際のフリツカの発
生を有効に回避し得る。さらにリセツト信号（図３
（Ｄ））を使用していないので、リセツト信号自体を省
略することができ、その分タイミング制御回路４の構成
を簡略化し得る。
ビツトフレームデータ転送に最低限必要な時間のみへと
短くすることができ、図２について上述したパルス幅変
調による階調表示方法に比べると、71ビツトタイム（図
２（Ｆ））から24ビツトタイム（図３（Ｆ））と１フレ
ームの時間が短くなることにより、フレーム周波数を上
げることができ、その結果階調表示の際のフリツカの発
生を有効に回避し得る。さらにリセツト信号（図３
（Ｄ））を使用していないので、リセツト信号自体を省
略することができ、その分タイミング制御回路４の構成
を簡略化し得る。
【００２７】（４）第２実施例の階調表示方法 この第２実施例では、上述の第１実施例のように、光源
６がビツトフレーム毎に強度を変えることができないと
き、すなわち光源６の光強度の変調周波数がフレーム周
波数に近い場合での階調表示方法を説明する。図４に、
光源６の強度をフレーム周波数と同じ周波数の正弦波で
変調した場合のタイミングを示す。
６がビツトフレーム毎に強度を変えることができないと
き、すなわち光源６の光強度の変調周波数がフレーム周
波数に近い場合での階調表示方法を説明する。図４に、
光源６の強度をフレーム周波数と同じ周波数の正弦波で
変調した場合のタイミングを示す。
【００２８】この実施例による階調表示での表示手順
は、ビツトフレームデータを微小鏡面素子２に転送（図
４（Ａ））した後、微小鏡面素子２の状態を設定する信
号（図４（Ｂ））により、ビツトフレームデータが微小
鏡面素子２の状態（図４（Ｃ））に反映される。そし
て、この状態をある時間保持した後、次のビツトフレー
ムデータについて同じように、データ転送、光量制御、
状態設定、状態保持が行なわれる。このときの状態を保
持する時間長は、光源６から出る光の強度が時間的に変
化している（図４（Ｅ））ことから、その時間中に光源
６から照射される光量を積分したものが、対応するビツ
トの明るさになるように１フレームを分割して決められ
る。
は、ビツトフレームデータを微小鏡面素子２に転送（図
４（Ａ））した後、微小鏡面素子２の状態を設定する信
号（図４（Ｂ））により、ビツトフレームデータが微小
鏡面素子２の状態（図４（Ｃ））に反映される。そし
て、この状態をある時間保持した後、次のビツトフレー
ムデータについて同じように、データ転送、光量制御、
状態設定、状態保持が行なわれる。このときの状態を保
持する時間長は、光源６から出る光の強度が時間的に変
化している（図４（Ｅ））ことから、その時間中に光源
６から照射される光量を積分したものが、対応するビツ
トの明るさになるように１フレームを分割して決められ
る。
【００２９】この分割の方法は、光源６の変調パターン
や表示階調の数によつても変化するが、この実施例にお
ける１フレームの間の光強度の変化と状態保持時間の関
係を図５に示す。この場合Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ
４、Ｄ５の各ビツトに割り当てられる明るさが１、２、
４、８、16、32倍になるように、すなわち各時間間隔に
おける光量の積分値が１、２、……、32倍になるように
時間間隔が決められている。
や表示階調の数によつても変化するが、この実施例にお
ける１フレームの間の光強度の変化と状態保持時間の関
係を図５に示す。この場合Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ
４、Ｄ５の各ビツトに割り当てられる明るさが１、２、
４、８、16、32倍になるように、すなわち各時間間隔に
おける光量の積分値が１、２、……、32倍になるように
時間間隔が決められている。
【００３０】以上の構成によれば、１フレームの時間を
短くすることができ、図２について上述したパルス幅変
調による階調表示方法に比べると、71ビツトタイム（図
２（Ｆ））から39ビツトタイム（図４（Ｆ））と１フレ
ームの時間が短くなることにより、フレーム周波数を上
げることができ、その結果階調表示の際のフリツカの発
生を有効に回避し得る。さらに光源６の制御を簡略化し
得ることに加えて、リセツト信号（図４（Ｄ））を使用
していないので、リセツト信号自体を省略することがで
き、その分タイミング制御回路４の構成を簡略化し得
る。
短くすることができ、図２について上述したパルス幅変
調による階調表示方法に比べると、71ビツトタイム（図
２（Ｆ））から39ビツトタイム（図４（Ｆ））と１フレ
ームの時間が短くなることにより、フレーム周波数を上
げることができ、その結果階調表示の際のフリツカの発
生を有効に回避し得る。さらに光源６の制御を簡略化し
得ることに加えて、リセツト信号（図４（Ｄ））を使用
していないので、リセツト信号自体を省略することがで
き、その分タイミング制御回路４の構成を簡略化し得
る。
【００３１】またこの階調表示方法では、光源６の光強
度の変調周波数がフレーム周波数に近い場合の他に、光
源６の変調の強度比が低い場合にも用いることができ
る。またこの階調表示方法において、あるビツトがビツ
トフレームデータ転送時間の２倍以上の時間状態を保持
するような場合には、この長く保持するビツトを分割
し、他のビツトと交互に配置するように入れ替えること
により、明滅の周波数が高くなりフリツカを避けること
ができる。
度の変調周波数がフレーム周波数に近い場合の他に、光
源６の変調の強度比が低い場合にも用いることができ
る。またこの階調表示方法において、あるビツトがビツ
トフレームデータ転送時間の２倍以上の時間状態を保持
するような場合には、この長く保持するビツトを分割
し、他のビツトと交互に配置するように入れ替えること
により、明滅の周波数が高くなりフリツカを避けること
ができる。
【００３２】（５）第３実施例の階調表示方法 この第３実施例では、上述の実施例のように光源６が全
てのビツトフレーム毎に強度を変えることができないと
きや、光源６の光強度の段階数を多くとることができな
いときの階調表示方法を説明する。図６は、光源６の強
度が２つずつのビツトフレーム毎にまとめられて、３段
階に変調されている場合のタイミングを示す。
てのビツトフレーム毎に強度を変えることができないと
きや、光源６の光強度の段階数を多くとることができな
いときの階調表示方法を説明する。図６は、光源６の強
度が２つずつのビツトフレーム毎にまとめられて、３段
階に変調されている場合のタイミングを示す。
【００３３】この実施例による階調表示方法での表示手
順は、ビツトフレームデータを微小鏡面素子２に転送
（図６（Ａ））した後、微小鏡面素子２の状態を設定す
る信号（図６（Ｂ））により、ビツトフレームデータが
微小鏡面素子２の状態（図６（Ｃ））に反映される。そ
して、この状態をある時間保持した後、次のビツトフレ
ームデータについて同じように、データ転送、光量制
御、状態設定、状態保持が行なわれる。
順は、ビツトフレームデータを微小鏡面素子２に転送
（図６（Ａ））した後、微小鏡面素子２の状態を設定す
る信号（図６（Ｂ））により、ビツトフレームデータが
微小鏡面素子２の状態（図６（Ｃ））に反映される。そ
して、この状態をある時間保持した後、次のビツトフレ
ームデータについて同じように、データ転送、光量制
御、状態設定、状態保持が行なわれる。
【００３４】このときの状態を保持する時間長は、光源
から出る光の強度が２つずつのビツトフレーム毎に変化
している（図６（Ｅ））ことから、その時間中に光源６
から照射される光量を積分したものが、対応するビツト
の明るさになるように決められる。一般的には、ビツト
に対応する光の強度は、最小の明るさの１、２、４、８
倍のように２の累乗倍に取るので、この実施例のように
光源の強度を２つずつのビツトフレーム毎にまとめた場
合、２つのうち明るいほうの時間長は暗い方の時間長の
２倍になる。
から出る光の強度が２つずつのビツトフレーム毎に変化
している（図６（Ｅ））ことから、その時間中に光源６
から照射される光量を積分したものが、対応するビツト
の明るさになるように決められる。一般的には、ビツト
に対応する光の強度は、最小の明るさの１、２、４、８
倍のように２の累乗倍に取るので、この実施例のように
光源の強度を２つずつのビツトフレーム毎にまとめた場
合、２つのうち明るいほうの時間長は暗い方の時間長の
２倍になる。
【００３５】以上の構成によれば、１フレームの時間を
短くすることができ、図２について上述したパルス幅変
調による階調表示方法に比べると71ビツトタイム（図２
（Ｆ））から36ビツトタイム（図６（Ｆ））と１フレー
ムの時間が短くなることにより、フレーム周波数を上げ
ることができ、その結果階調表示の際のフリツカの発生
を有効に回避し得る。さらに光源６の制御を簡略化し得
ることに加えて、リセツト信号（図６（Ｄ））を使用し
ていないので、リセツト信号自体を省略することがで
き、その分タイミング制御回路４の構成を簡略化し得
る。
短くすることができ、図２について上述したパルス幅変
調による階調表示方法に比べると71ビツトタイム（図２
（Ｆ））から36ビツトタイム（図６（Ｆ））と１フレー
ムの時間が短くなることにより、フレーム周波数を上げ
ることができ、その結果階調表示の際のフリツカの発生
を有効に回避し得る。さらに光源６の制御を簡略化し得
ることに加えて、リセツト信号（図６（Ｄ））を使用し
ていないので、リセツト信号自体を省略することがで
き、その分タイミング制御回路４の構成を簡略化し得
る。
【００３６】（６）他の実施例 上述の実施例においては、階調として64階調を表示する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、デジタ
ルデータとして表現し得る16階調や 256階調などより少
ない階調及びより多い階調に適用するようにしても上述
の実施例と同様の効果を実現できる。また階調表示自体
も、白黒表示に限らず、複数の光源及び微小鏡面素子を
組み合わせることにより、カラー表示にも適用すること
ができる。
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、デジタ
ルデータとして表現し得る16階調や 256階調などより少
ない階調及びより多い階調に適用するようにしても上述
の実施例と同様の効果を実現できる。また階調表示自体
も、白黒表示に限らず、複数の光源及び微小鏡面素子を
組み合わせることにより、カラー表示にも適用すること
ができる。
【００３７】また上述の実施例においては、空間光変調
素子として微小鏡面素子を用いたものに適用した場合に
ついて述べたが、これに限らず、液晶素子等他のオンオ
フ型の空間光変調素子を用いる画像表示装置にも広く適
用することができる。さらに本発明による階調表示方式
は、プリンタや写真、ホログラムの露光にも用いること
ができ、その場合にはフレーム周波数が高いことから高
速な露光が可能となる。さらにプリンタや写真、ホログ
ラムに使用する材料が反応する条件として光強度と時間
の積のみによつて階調が決まるのではなく、露光回数や
時間間隔などにより非線形的に露光条件が変わる場合
に、その非線形的効果を弱めることができる。
素子として微小鏡面素子を用いたものに適用した場合に
ついて述べたが、これに限らず、液晶素子等他のオンオ
フ型の空間光変調素子を用いる画像表示装置にも広く適
用することができる。さらに本発明による階調表示方式
は、プリンタや写真、ホログラムの露光にも用いること
ができ、その場合にはフレーム周波数が高いことから高
速な露光が可能となる。さらにプリンタや写真、ホログ
ラムに使用する材料が反応する条件として光強度と時間
の積のみによつて階調が決まるのではなく、露光回数や
時間間隔などにより非線形的に露光条件が変わる場合
に、その非線形的効果を弱めることができる。
【００３８】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、ビツトフ
レームデータに応じて画素の空間光変調をオン又はオフ
に設定したオンオフ型空間光変調素子に光を照射してい
る間に、記録手段からオンオフ型空間光変調素子に新た
なビツトフレームデータを転送するようにしたことによ
り、１フレームの時間を短くしてフレーム周波数を上げ
ることができ、かくしてフリツカの発生を有効に回避し
て多階調を確実に表現し得る階調表現方法及び画像表現
装置を実現することができる。
レームデータに応じて画素の空間光変調をオン又はオフ
に設定したオンオフ型空間光変調素子に光を照射してい
る間に、記録手段からオンオフ型空間光変調素子に新た
なビツトフレームデータを転送するようにしたことによ
り、１フレームの時間を短くしてフレーム周波数を上げ
ることができ、かくしてフリツカの発生を有効に回避し
て多階調を確実に表現し得る階調表現方法及び画像表現
装置を実現することができる。
【００３９】またオンオフ型空間光変調素子に対して画
素の空間光変調をオン又はオフに設定する毎に、光の光
強度を上記画素の階調に応じて段階的に変調するように
したことにより、１フレームの時間をビツトフレームデ
ータの転送に最低限必要な時間のみへと短くしてフレー
ム周波数を大幅に上げることができ、かくしてフリツカ
の発生を有効に回避して多階調を確実かつ高速に表現し
得る階調表現方法及び画像表現装置を実現することがで
きる。
素の空間光変調をオン又はオフに設定する毎に、光の光
強度を上記画素の階調に応じて段階的に変調するように
したことにより、１フレームの時間をビツトフレームデ
ータの転送に最低限必要な時間のみへと短くしてフレー
ム周波数を大幅に上げることができ、かくしてフリツカ
の発生を有効に回避して多階調を確実かつ高速に表現し
得る階調表現方法及び画像表現装置を実現することがで
きる。
【図１】本発明による階調表現方法を実施する画像表示
装置の構成を示すブロツク図である。
装置の構成を示すブロツク図である。
【図２】パルス幅変調による階調表示方法の説明に供す
るタイミングチヤートである。
るタイミングチヤートである。
【図３】本発明による階調表示方法の第１実施例の説明
に供するタイミングチヤートである。
に供するタイミングチヤートである。
【図４】本発明による階調表示方法の第２実施例の説明
に供するタイミングチヤートである。
に供するタイミングチヤートである。
【図５】図４の階調表示方法における光の強度変化と状
態保持時間の関係を示す特性曲線図である。
態保持時間の関係を示す特性曲線図である。
【図６】本発明による階調表示方法の第３実施例の説明
に供するタイミングチヤートである。
に供するタイミングチヤートである。
【図７】空間光変調素子として微小鏡面素子の動作の説
明に供する略線図である。
明に供する略線図である。
１……画像表示装置、２……微小鏡面素子、３……映像
信号処理回路、４……ビデオＲＡＭ、５……タイミング
制御回路、６……光源、７……光強度変調回路。
信号処理回路、４……ビデオＲＡＭ、５……タイミング
制御回路、６……光源、７……光強度変調回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−3559（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/66 - 5/74
Claims (8)
- 【請求項１】画像表現装置を用いて画像データに基づく
画像の階調を表現する階調表現方法において、 記録手段に上記画像データをビツトフレームデータ単位
で一旦書き込む書き込みタイミング及び当該記録手段か
ら上記ビツトフレームデータを読み出す読み出しタイミ
ングと、上記記録手段から読み出した上記ビツトフレー
ムデータに応じて上記画素データの画素の空間光変調を
オン又はオフに設定するためにオンオフ型空間光変調素
子に上記ビツトフレームデータを書き込む書き込みタイ
ミングと、当該画素の上記空間光変調をオン又はオフに
設定した上記オンオフ型空間光変調素子に照射した光の
光強度を上記画素の階調に応じて変調する変調タイミン
グとを制御し、 上記ビツトフレームデータに応じて上記画素の上記空間
光変調をオン又はオフに設定した上記オンオフ型空間光
変調素子に上記光を照射している間に、上記記録手段か
ら上記オンオフ型空間光変調素子に新たなビツトフレー
ムデータを転送する ことを特徴とする階調表現方法。 - 【請求項２】上記オンオフ型空間光変調素子に対して上
記ビツトフレームデータに応じて上記画素の上記空間光
変調をオン又はオフに設定する毎に、上記光の上記光強
度を上記画素の階調に応じて段階的に変調することを特
徴とする請求項１に記載の階調表現方法。 - 【請求項３】上記オンオフ型空間光変調素子に対して所
定数の上記ビツトフレームデータに応じて順次上記画素
の上記空間光変調をオン又はオフに設定する毎に、上記
光の上記光強度を上記画素の階調に応じて段階的に変調
すると共に、上記光の上記光強度の上記段階的な変調に
合わせて上記オンオフ型空間光変調素子に対する上記画
素の上記空間光変調のオン又はオフの保持時間を調整す
るパルス幅変調を実行することを特徴とする請求項１に
記載の階調表現方法。 - 【請求項４】上記オンオフ型空間光変調素子に対して所
定数の上記ビツトフレームデータに応じて順次上記画素
の上記空間光変調をオン又はオフに設定する毎に、上記
光の上記光強度を上記画素の階調に応じて連続的に変調
すると共に、上記光の上記光強度の上記連続的な変調に
合わせて上記オンオフ型空間光変調素子に対する上記画
素の上記空間光変調のオン又はオフの保持時間を調整す
るパルス幅変調を実行することを特徴とする請求項１に
記載の階調表現方法。 - 【請求項５】画像データに基づく画像の階調を表現する
画像表現装置において、 上記画像データをビツトフレームデータ単位で一旦記録
する記録手段と、 上記画像データの画素に応じて配置され、上記記録手段
から読み出された上記ビツトフレームデータが書き込ま
れたタイミングで当該ビツトフレームデータに応じて上
記画素の空間光変調がオン又はオフに設定されるオンオ
フ型空間光変調素子と、 上記ビツトフレームデータに応じて上記画素の上記空間
光変調がオン又はオフに設定された上記オンオフ型空間
光変調素子に光を照射する光源と、 上記オンオフ型空間光変調素子に照射される上記光の光
強度を変調する光強度変調手段と、 上記記録手段に対する上記ビツトフレームデータの書き
込みタイミング及び読み出しタイミングと、当該記録手
段から読み出した上記ビツトフレームデータのオンオフ
型空間光変調素子に対する書き込みタイミングと、上記
光強度変調手段に対する上記画素の階調に応じた上記光
強度の変調タイミングとを制御するタイミング制御手段
と を具え、上記タイミング制御手段は、 上記ビツトフレームデータに応じて上記画素の上記空間
光変調をオン又はオフに設定した上記オンオフ型空間光
変調素子に上記光を照射している間に、上記記録手段か
ら上記オンオフ型空間光変調素子に新たなビツトフレー
ムデータを転送 するように上記記録手段に対する上記新
たなビツトフレームデータの上記読み出しタイミングを
制御する ことを特徴とする画像表現装置。 - 【請求項６】上記タイミング制御手段は、 上記オンオフ型空間光変調素子に対して上記ビツトフレ
ームデータに応じて上記画素の上記空間光変調をオン又
はオフに設定する毎に、上記光の上記光強度を上記画素
の階調に応じて段階的に変調するように上記光強度変調
手段に対する上記光強度の変調タイミングを制御する こ
とを特徴とする請求項５に記載の画像表現装置。 - 【請求項７】上記タイミング制御手段は、 上記オンオフ型空間光変調素子に対して所定数の上記ビ
ツトフレームデータに応じて順次上記画素の上記空間光
変調をオン又はオフに設定する毎に、上記光の上記光強
度を上記画素の階調に応じて段階的に変調するように上
記光強度変調手段に対する上記光強度の変調タイミング
を制御すると共に、上記光の上記光強度の上記段階的な
変調に合わせて上記オンオフ型空間光変調素子に対する
上記画素の上記空間光変調のオン又はオフの保持時間を
調整するパルス幅変調を実行する ことを特徴とする請求
項５に記載の画像表現装置。 - 【請求項８】上記タイミング制御手段は、 上記オンオフ型空間光変調素子に対して所定数の上記ビ
ツトフレームデータに応じて順次上記画素の上記空間光
変調をオン又はオフに設定する毎に、上記光の上記光強
度を上記画素の階調に応じて連続的に変調するように上
記光強度変調手段に対する上記光強度の変調タイミング
を制御すると共に、上記光の上記光強度の上記連続的な
変調に合わせて上記オンオフ型空間光変調素子に対する
上記画素の上記空間光変調のオン又はオフの保持時間を
調整するパルス幅変調を実行する ことを特徴とする請求
項５に記載の画像表現装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34757693A JP3351888B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 階調表現方法及び画像表現装置 |
| EP94309614A EP0660593B1 (en) | 1993-12-24 | 1994-12-21 | Displaying halftone images using a spatial light modulator and a modulated light source |
| DE69423036T DE69423036T2 (de) | 1993-12-24 | 1994-12-21 | Anzeige von Halbtonbildern mittels räumlichem Lichtmodulator und modulierter Lichtquelle |
| KR1019940035549A KR100289023B1 (ko) | 1993-12-24 | 1994-12-21 | 계조 표현 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34757693A JP3351888B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 階調表現方法及び画像表現装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07212686A JPH07212686A (ja) | 1995-08-11 |
| JP3351888B2 true JP3351888B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=18391156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34757693A Expired - Lifetime JP3351888B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 階調表現方法及び画像表現装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0660593B1 (ja) |
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