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1. (WO2018179996) 照明装置、およびプロジェクタ
Document

明 細 書

発明の名称 照明装置、およびプロジェクタ

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

0004   0005   0006   0007   0008   0009  

図面の簡単な説明

0010  

発明を実施するための形態

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19  

明 細 書

発明の名称 : 照明装置、およびプロジェクタ

技術分野

[0001]
 本開示は、光の位相を変調する照明装置、および照明装置からの照明光に基づいて映像を投影するプロジェクタに関する。

背景技術

[0002]
 液晶パネルにおいて、各画素ごとに光源からの光の位相を変調することで、回折格子として用いる技術がある。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2016-143037号公報

発明の概要

[0004]
 液晶パネルの解像度が上がり、かつ画素ピッチが細かくなると、隣り合う画素間において、電圧差が大きくなった場合、各画素に正常な電圧が印加されない現象(ディスクリネーション)が発生する。液晶パネルにおいて位相変調を行う場合、ディスクリネーションによって正常な回折を行うことが困難になる。
[0005]
 位相変調液晶パネルにおいて所望の変調量で位相変調を行うことを可能にする照明装置、およびプロジェクタを提供することが望ましい。
[0006]
 本開示の一実施の形態に係る照明装置は、光源と、複数の画素を有し、各画素ごとに光源からの光の位相を変調する位相変調液晶パネルと、複数の画素のうちの任意の対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する画素変調信号に基づいて、対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように、対象画素に対する画素変調信号を補正する変調信号補正部と、変調信号補正部によって補正された後の画素変調信号に基づいて、各画素に印加する印加電圧を生成する印加電圧生成部とを備えるものである。
[0007]
 本開示の一実施の形態に係るプロジェクタは、照明装置と、強度変調信号に基づいて、照明装置からの照明光を強度変調して映像光を生成する強度変調パネルと、映像光を投影する投影光学系とを含み、照明装置は、光源と、複数の画素を有し、各画素ごとに光源からの光の位相を変調する位相変調液晶パネルと、複数の画素のうちの任意の対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する画素変調信号に基づいて、対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように、対象画素に対する画素変調信号を補正する変調信号補正部と、変調信号補正部によって補正された後の画素変調信号に基づいて、各画素に印加する印加電圧を生成する印加電圧生成部とを備えるものである。
[0008]
 本開示の一実施の形態に係る照明装置またはプロジェクタでは、複数の画素のうちの任意の対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する画素変調信号に基づいて、対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように、対象画素に対する画素変調信号が補正される。
[0009]
 本開示の一実施の形態に係る照明装置またはプロジェクタによれば、対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する画素変調信号に基づいて、対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように、対象画素に対する画素変調信号を補正するようにしたので、位相変調液晶パネルにおいて所望の変調量で位相変調を行うことが可能となる。
 なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

図面の簡単な説明

[0010]
[図1] 位相変調液晶パネルの一例を概略的に示す平面図である。
[図2] 位相変調液晶パネルの画素位置と位相変調量との関係の一例を示す説明図である。
[図3] 位相変調液晶パネルにおける電界分布の一例を示す説明図である。
[図4] 第1の実施の形態に係る照明装置の回路構成例を示すブロック図である。
[図5] 第1の実施の形態に係る照明装置の全体構成例を概略的に示す構成図である。
[図6] 位相変調液晶パネルにおける中央画素と周辺画素との一例を示す説明図である。
[図7] 第2の実施の形態に係る照明装置の回路構成例を示すブロック図である。
[図8] 第3の実施の形態に係る照明装置の全体構成例を概略的に示す構成図である。
[図9] 位相変調液晶パネルの配向方向の一例を示す平面図である。
[図10] 位相変調液晶パネルの配向方向と画素との関係の一例を示す説明図である。
[図11] 位相変調液晶パネルにおける液晶分子の配向状態の一例を示す説明図である。
[図12] 位相変調液晶パネルに対する印加電圧と位相変調量との関係の一例(比較例)を示す説明図である。
[図13] 図12に示した印加電圧と位相変調量との関係に従って位相変調液晶パネルを駆動した場合に実際に得られる位相変調量を示す説明図である。
[図14] 第4の実施の形態に係る照明装置の一例を概略的に示す構成図である。
[図15] 第4の実施の形態に係る照明装置における位相変調液晶パネルの配向方向と位相差板のリタデーションとの関係の一例を概略的に示す説明図である。
[図16] 第4の実施の形態における位相変調液晶パネルに対する印加電圧と位相変調量との関係の一例を示す説明図である。
[図17] 図16に示した印加電圧と位相変調量との関係に従って位相変調液晶パネルを駆動した場合に実際に得られる位相変調量を示す説明図である。
[図18] 第5の実施の形態に係るプロジェクタの一例を概略的に示す構成図である。
[図19] 第5の実施の形態に係るフルカラープロジェクタの一例を概略的に示す構成図である。

発明を実施するための形態

[0011]
 以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
 0.比較例(位相変調液晶パネルの概要と課題)(図1~図3)
 1.第1の実施の形態(図4~図6)
  1.1 構成
  1.2 信号補正の詳細
  1.3 効果
 2.第2の実施の形態(図7)
 3.第3の実施の形態(図8~図11)
 4.第4の実施の形態(図12~図17)
 5.第5の実施の形態(図18~図19)
 6.その他の実施の形態
[0012]
<0.比較例>(位相変調液晶パネルの概要と課題)
 図1は、位相変調液晶パネル1の一例を概略的に示している。図2は、位相変調液晶パネル1の画素位置と位相変調量との関係の一例を示している。図3は、位相変調液晶パネル1における電界分布の一例を示している。
[0013]
 位相変調液晶パネル1は、マトリクス状に配置された複数の画素10を有している。位相変調液晶パネル1において、各画素10ごとに光源からの光の位相を変調することで、回折格子として用いることができる。例えば図2に示したように、ブレーズド回折格子を構成できる。図2において、横軸は画素位置、縦軸は位相変調量を示す。位相の変調量は例えば0~2πの範囲となる。
[0014]
 位相変調液晶パネル1は、図3に示したように、互いに対向配置された第1のガラス基板2と第2のガラス基板3とを備えている。第1のガラス基板2と第2のガラス基板3との間には、液晶層13が図示しない封止部材によって封止されている。
[0015]
 第1のガラス基板2には、共通電極(対向電極)4が設けられている。第2のガラス基板3には、複数の画素電極が設けられている。図3には、複数の画素電極の一例として、隣り合う2つの画素電極11,12を示している。
[0016]
 共通電極4には、複数の画素電極に共通の共通電圧(例えば0[V])が印加される。複数の画素電極には、入力信号(画素変調信号)に応じた印加電圧が印加される。図3の例では、画素電極11にV1[V]、画素電極12に0[V]が印加されている。図3において、液晶層13の厚みはdとする。
[0017]
 図3に示したように、隣り合う2つの画素電極11,12間で、印加電圧に差があると、横電界の影響で、電界分布が乱れ、本来の印加電圧を印可できなくなる。例えば図3において、画素電極11に対しては、共通電極4との間で印加電圧V1[V]に応じた電界E1が発生しているが、その他に、隣りの画素電極12との間で横電界E2が発生している。横電界E2に影響で、隣り合う2つの画素電極11,12における電界分布Eが乱れる。これにより、実際に画素電極11,12に印加される電圧(実効印加電圧)と本来の印加電圧に対とでは電圧差が生じる。例えば画素電極11においては、本来の所望の印加電圧V1[V]よりも実効印加電圧が小さい値となる。また、例えば画素電極12においては、本来の所望の印加電圧0[V]よりも実効印加電圧が大きい値となる。
[0018]
 このように本来の印加電圧と実効印加電圧とに電圧差があると、各画素における所望の変調量と実際の変調量とにずれが発生する。このため、例えば図2に示したようなブレーズド回折格子を再現できず、変調の効率が悪化する。
[0019]
 特許文献1(特開2016-143037号公報)には、各画素の印加電圧を参照し、各画素の印加電圧に応じた補正係数によって印加電圧を補正する技術が開示されている。しかしながら、入力信号から印加電圧を生成するまでには、ガンマ補正やユニフォミティ補正等の信号処理を行う必要があり得る。印加電圧を補正係数によって補正すると、ガンマ補正等の信号処理に影響を与えることになり、実現性に乏しい。また、液晶パネルは液晶層の厚みの変化などから、印加電圧と変調量とが面内の位置により異なることがあり得る。このため、補正対象の画素に隣接する画素の印加電圧を参照して、補正対象の画素の印加電圧の補正を行っても各画素で所望の変調量が得られるとは限らない。
[0020]
 そこで、位相変調液晶パネル1において、横電界の影響による所望の変調量からの変調ずれ量を低減し、所望の変調量で位相変調を行うことができるようにする技術の開発が望まれる。
[0021]
<1.第1の実施の形態>
[1.1 構成]
 図4は、本開示の第1の実施の形態に係る照明装置の回路構成例を概略的に示している。図5は、第1の実施の形態に係る照明装置の全体構成例を概略的に示している。
[0022]
 本実施の形態に係る照明装置は、図5に示したように、位相変調液晶パネル1と、光源31と、エクスパンダ32とを備えている。
[0023]
 エクスパンダ32は、光源31からの光をビーム拡大する。位相変調液晶パネル1は、エクスパンダ32によってビーム拡大された光源31からの光を、入力信号(画素変調信号)に基づいて位相変調し、画素変調信号による所望の回折パターンの照明光で照明対象物5を照明する。照明対象物5は、例えば後述するプロジェクタにおける強度変調液晶パネル51(図18)である。
[0024]
 なお、図5では位相変調液晶パネル1として、反射型液晶パネルを用いた光学系を示しているが、透過型の液晶パネルでもよい。
[0025]
 本実施の形態に係る照明装置は、図4に示したように、位相変調液晶パネル1を駆動する駆動回路として、ガンマ補正回路21と、ガンマカーブプロファイルメモリ22と、変調補正回路23と、信号値バッファメモリ24と、印加電圧生成部25とを備えている。印加電圧生成部25は、D(デジタル)/A(アナログ)変換回路25Aを含んでいる。
[0026]
 ガンマカーブプロファイルメモリ22は、例えば所望のガンマ補正カーブと信号値との対応テーブルを記憶している。ガンマ補正回路21は、ガンマカーブプロファイルメモリ22に記憶された対応テーブルに基づくガンマ補正値を用いて、入力信号に対してガンマ補正を行う。入力信号は、例えば、最小信号レベルが0、最大信号レベルがLmaxとなる画素変調信号である。すなわち、画素変調信号の信号レベルは、0~Lmaxの値を取る。ここで、位相変調量は、例えば0~2πの値を取る。このとき、例えば、信号レベル0=位相変調量0、信号レベルLmax=位相変調量2πとする。ガンマ補正回路21は、信号レベルと位相変調量とが比例するように、ガンマ補正を行う。
[0027]
 変調補正回路23は、位相変調液晶パネル1における複数の画素のうちの任意の対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する画素変調信号に基づいて、対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように、対象画素に対する画素変調信号を補正する変調信号補正部である。ここで、所望の変調量からのずれ量は、対象画素に対する印加電圧と周辺画素に対する印加電圧との電圧差に基づくずれ量である
[0028]
 信号値バッファメモリ24は、後述するように、例えば対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように画素変調信号を補正するための補正データを記憶している。補正データは、例えばテーブル形式のデータまたは画素変調信号を補正するための計算式のデータである。変調補正回路23には、ガンマ補正後の画素変調信号が入力される。変調補正回路23は、信号値バッファメモリ24に記憶された補正データに基づく変換行列値を用いて、画素変調信号に対して信号補正を行う。
[0029]
 印加電圧生成部25には、変調補正回路23による信号補正後の画素変調信号が入力される。印加電圧生成部25は、変調補正回路23によって補正された後の画素変調信号に基づいて、位相変調液晶パネル1の各画素に印加する印加電圧を生成する。
[0030]
[1.2 信号補正の詳細]
 以下、変調補正回路23による信号補正の詳細を説明する。
[0031]
 変調補正回路23では、位相変調液晶パネル1における複数の画素のうちの任意の対象画素に対する印加電圧と、対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する印加電圧との電圧差により発生する横電界の影響を、印加電圧を生成する前の画素変調信号の段階で補正する。対象画素の信号レベルと周辺画素の信号レベルとから、対象画素の画素変調信号の補正値を、信号値バッファメモリ24に記憶した補正テーブルまたは計算式により算出し、補正データとする。
[0032]
 図6は、位相変調液晶パネル1における任意の対象画素と周辺画素との一例を示している。以下、対象画素を中央画素p1する。中央画素p1に対して上下左右に隣接する周辺画素p2,p3,p4,p5が存在する。
[0033]
 中央画素p1の信号レベルに対応する印加電圧と少なくとも1つの周辺画素の信号レベルに対応する印加電圧との電圧差により、中央画素p1に実効的に印可される電圧(実効印可電圧)が変化する。このため、中央画素p1の信号レベルに対応する印加電圧と周辺画素の信号レベルに対応する印加電圧とが決まれば、中央画素p1の実効印可電圧が決まる。少なくとも1つの周辺画素の信号レベルに対応する印加電圧ごとに、中央画素p1の信号レベルに対応する印加電圧と中央画素p1の実効印可電圧との電圧差のデータを補正テーブルとして信号値バッファメモリ24に保持する。例えば画素変調信号の信号レベルが0~9と離散的に10レベルあるとし、図6に示したように、周辺画素を上下左右の4つとすれば、電圧差のデータは、10 5=10000通りの組み合わせとなる。この電圧差のデータを補正テーブルとして信号値バッファメモリ24に保持する。この補正テーブルを参照することで高速に信号補正値を求めることができる。
[0034]
 また、信号値バッファメモリ24は、中央画素p1の信号レベルに対応する印加電圧と少なくとも1つの周辺画素の信号レベルに対応する印加電圧との電圧差のデータを記憶してもよい。この場合は、中央画素p1の信号レベルに対応する印加電圧のデータを記憶はる必要がないため、補正テーブルは10の4乗の数のデータとすればよく、信号値バッファメモリ24の容量を削減できる。
[0035]
 また、中央画素p1の信号レベルに対応する印加電圧と少なくとも1つの周辺画素の信号レベルに対応する印加電圧との電圧差と、中央画素p1の信号レベルに対応する印加電圧と中央画素p1の実効印可電圧との電圧差とが、ある程度のリニアリティを有していれば、計算式によって、中央画素p1の信号補正値は求められる。Cvは、中央画素p1の信号レベルに対応する印加電圧、P1vは周辺画素の信号レベルに対応する印加電圧とする。
 中央画素p1の信号補正値=(Cv―P1v)・αk
[0036]
 中央画素p1に対する全周辺画素の影響は、周辺画素pk(=p2,p3,p4,p5)からの信号補正値の和で求められる。ここでαkは周辺画素pkが中央画素p1に与える影響係数である。後述の第3の実施の形態で説明するが、位相変調液晶パネル1における液晶分子14(図11)の配向方向の向きにより、上下左右の周辺画素p2,p3,p4,p5が中央画素p1に与える影響は異なる。このため、α2,α3,α4,α5の値は別途有することが望ましい。本計算式による補正方法であれば、信号値バッファメモリ24には、影響係数のみを記憶すればよく、非常に小さい容量となる利点がある。
[0037]
[1.3 効果]
 以上のように、本実施の形態によれば、対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する画素変調信号に基づいて、対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように、対象画素に対する画素変調信号を補正するようにしたので、位相変調液晶パネル1において所望の変調量で位相変調を行うことが可能となる。
[0038]
 なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態の効果についても同様である。
[0039]
<2.第2の実施の形態>
 次に、本開示の第2の実施の形態に係る照明装置について説明する。なお、以下では、上記第1の実施の形態に係る照明装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
[0040]
[2.1 構成および動作]
 図7は、本開示の第2の実施の形態に係る照明装置の回路構成例を示している。
[0041]
 上記第1の実施の形態では、ガンマ補正回路21において、変調補正回路23による信号補正が行われる前の画素変調信号に対してガンマ補正を行っている。これに対して、本実施の形態では、ガンマ補正回路21は、変調補正回路23による信号補正が行われた後の画素変調信号に対してガンマ補正を行う。変調補正回路23による信号補正は、上記第1の実施の形態と略同様である。
[0042]
 その他の構成、動作、ならびに効果は、上記第1の実施の形態に係る照明装置と略同様である。
[0043]
<3.第3の実施の形態>
 次に、本開示の第3の実施の形態に係る照明装置について説明する。なお、以下では、上記第1または第2の実施の形態に係る照明装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
[0044]
 図8は、本開示の第3の実施の形態に係る照明装置の全体構成例を概略的に示している。図9は、位相変調液晶パネル1の配向方向の一例を示している。図10は、位相変調液晶パネル1における液晶分子14の配向方向と画素との関係の一例を示している。図11は、位相変調液晶パネル1における液晶分子14の配向状態の一例を示している。
[0045]
 位相変調液晶パネル1が、VA(垂直配向)モードであるときを考える。図8に示したように、位相変調液晶パネル1に光を入射し、位相変調液晶パネル1にて位相変調を行って、回折パターンを得るときに、適切な位相変調を行うためには、入射光の偏光方向と位相変調液晶パネル1における液晶分子14の配向方向とを一致させることが必要となる。
[0046]
 図9では、光の入射方向から見たときの位相変調液晶パネル1における液晶分子14の配向方向の例を示している。例えば図9のように、入射光の偏光方向が位相変調液晶パネル1の長辺方向に対して45度である場合、配向方向も45度とする。位相変調液晶パネル1における第1のガラス基板2と第2のガラス基板3とにおける液晶層13に接する面には配向膜が蒸着されている。配向方向は、配向膜の蒸着の向きによって制御可能である。このとき、図11に示したように、プレチルトにより液晶分子14が第1のガラス基板2と第2のガラス基板3とに接する向きにある画素の横電界の影響が大きいことが知られている。
[0047]
 例えば、図10の場合、中央画素p1に対して、上側にある周辺画素p2と右側にある周辺画素p3との電圧差や信号差が、中央画素p1に大きく影響する。この場合は、上記第1または第2の実施の形態で説明した変調補正回路23による補正を、周辺画素p2,p3,p4,p5のうち、上側にある周辺画素p2と右側にある周辺画素p3との2画素についてのみ行ってもよい。これにより、信号値バッファメモリ24に記憶する補正テーブルの記憶容量を減らすことができる。信号値バッファメモリ24に補正用の計算式を記憶する方法の場合には、計算式を簡単にすることができる。
[0048]
 なお、配向方向が上方向の場合には、例えば中央画素p1に対して、上側にある周辺画素p2の電圧差や信号差が、中央画素p1に大きく影響する。この場合は、上記第1または第2の実施の形態で説明した変調補正回路23による補正を、周辺画素p2,p3,p4,p5のうち、上側にある周辺画素p2の1画素についてのみ行ってもよい。
[0049]
 その他の構成、動作、ならびに効果は、上記第1または第2の実施の形態に係る照明装置と略同様であってもよい。
[0050]
<4.第4の実施の形態>
 次に、本開示の第4の実施の形態に係る照明装置について説明する。なお、以下では、上記第1ないし第3のいずれかの実施の形態に係る照明装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
[0051]
(比較例)
 図12は、位相変調液晶パネル1に対する印加電圧と位相変調量との関係の一例(比較例)を示している。図13は、図12に示した印加電圧と位相変調量との関係に従って位相変調液晶パネル1を駆動した場合に実際に得られる位相変調量を示している。図13には、隣接する2つの画素Aと画素Bとにおける所望の変調量、印加電圧、実効印加電圧、および位相変調量の一例を示す。
[0052]
 図12に示したように、位相変調液晶パネル1の各画素に印加可能な印加電圧の最小値をVmin、最大値をVmaxとする。また、位相差板によって位相差を与えた光に対して位相変調量が最小となる印加電圧の値をV0、位相変調量が最大となる印加電圧の値をV2πとする。また、印加電圧生成部25は、変調補正回路23による信号補正が行われる前の画素変調信号の最小信号レベル(0)をVminに割り当て、信号補正が行われる前の最大信号レベルLmaxをVmaxに割り当てるものとする。
[0053]
 画素変調信号の信号レベルと印加電圧と位相変調量との関係を図12に示したように設定した場合、図13に示すように、中央画素p1(画素B)の信号レベル(位相変調量)が0であり、周辺画素(画素A)の信号レベルが0より大きい場合、中央画素p1の実効印加電圧は0より大きくなる。この場合、上記第1の実施の形態において説明した信号補正を行うためには、変調補正回路23による信号補正値としてマイナスの信号レベルが必要となる。また、印加電圧生成部25においてマイナスの印加電圧が必要となる。しかしながら、マイナスの信号レベルやマイナスの印加電圧は実際には用意できない。
[0054]
 以下、上記したようなマイナスの信号レベルやマイナスの印加電圧となってしまうことを回避する実施例を本開示の第4の実施の形態として説明する。
[0055]
(実施例)
 図14は、本開示の第4の実施の形態に係る照明装置の一例を概略的に示している。図15は、第4の実施の形態に係る照明装置における位相変調液晶パネル1の配向方向と位相差板40のリタデーションとの関係の一例を概略的に示している。図16は、第4の実施の形態における位相変調液晶パネル1に対する印加電圧と位相変調量との関係の一例を示している。図17は、図16に示した印加電圧と位相変調量との関係に従って位相変調液晶パネル1を駆動した場合に実際に得られる位相変調量を示している。図17には、隣接する2つの画素Aと画素Bとにおける所望の変調量、印加電圧、実効印加電圧、および位相変調量の一例を示す。
[0056]
 本形態に係る照明装置は、図14および図15に示したように、入射光に対してリタデーション(位相差)を与えた光を位相変調液晶パネル1に出射する位相差板40を備えている。位相差板40の位相差量は-αとする。
[0057]
 位相差板40を通る光は-αの位相変調を生じる。位相変調液晶パネル1に印可可能な印加電圧の最小値をVmin、最大値をVmaxとする。Vminのときの位相変調量はαとなる。このとき、位相変調液晶パネル1に印可される電圧と位相変調液晶パネル1による位相変調量は、図16のようになる。αだけ初期位相が遅れることになる。
[0058]
 位相差板40によって位相差を与えた光に対して位相変調量が最小となる印加電圧の値をV0、位相変調量が最大となる印加電圧の値をV2πとする。
[0059]
 図16に示したように、印加電圧生成部25は、変調補正回路23による信号補正が行われる前の画素変調信号の最小信号レベル(0)をV0に割り当て、信号補正が行われる前の最大信号レベルLmaxをV2πに割り当てる。位相変調液晶パネル1に印可可能な電圧は0(=Vmin)以上Vmax以下とすると、
 0(=Vmin)<Vo<V2π<Vmax、
となる。
[0060]
 これにより、図17に示したように、中央画素p1(画素B)の信号レベルが0、周辺画素(画素A)の信号レベルがLmaxであったとしても、周辺画素からの影響による補正値をV0よりマイナスにすることができ(Vmin~V0)、中央画素p1の実効印可電圧をV0とすることができる。
[0061]
 逆に、中央画素p1の信号レベルがLmax、周辺画素の信号レベルが0としても、中央画素p1の補正電圧をV2π~Vmaxとすることで、中央画素p1の実効印可電圧はV2πとなり、望むべき信号レベルの補正が可能となる。
[0062]
 その他の構成、動作、ならびに効果は、上記第1ないし第3のいずれかの実施の形態に係る照明装置と略同様であってもよい。
[0063]
<5.第5の実施の形態>
 次に、本開示の第5の実施の形態に係るについて説明する。なお、以下では、上記第1ないし第4のいずれかの実施の形態に係る照明装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
[0064]
 上記第1ないし第4の実施の形態に係る照明装置は、例えば、プロジェクタの照明装置に適用可能である。
[0065]
(プロジェクタへの適用例)
 図18は、本開示の第5の実施の形態に係るプロジェクタの一例を示している。
[0066]
 プロジェクタは、強度変調液晶パネル51と、偏光分離合成素子52と、投射レンズ53とを備えている。また、プロジェクタは、映像信号解析回路61と、フーリエ変換回路62と、位相変調液晶パネル駆動回路63と、強度変調液晶パネル駆動回路64とを備えている。また、プロジェクタは、位相変調液晶パネル1と、光源31と、エクスパンダ32と、ミラー33とを備えている。位相変調液晶パネル駆動回路63は、上記図4または図7に示した各回路を有している。
[0067]
 図18に示したように、位相変調液晶パネル1による位相変調による回折パターンを、ミラー33を介して、強度変調を行う強度変調液晶パネル51に照明光として照射する。そして、照射された回折パターン照明を、強度変調液晶パネル51で強度変調し映像光を生成する。投射レンズ53は、生成された映像光をスクリーン50へ投射する。位相変調された照明光を用いることで、映像信号の明るいところのみに光を集中できるハイダイナミックレンジプロジェクタを実現できる。
[0068]
 映像信号解析回路61は、映像信号によって表される映像パターンと、映像信号に基づいて計算された照明パターンとに基づいて、強度変調信号を生成する映像信号回路であるる。映像信号解析回路61は、印可された映像信号を分析し、空間的に低周波領域の信号を生成し、照明パターンを計算する。フーリエ変換回路62は、この照明パターンを生じる回折となるように照明パターンをフーリエ変換を行い、位相変調パターン信号を生成し、位相変調液晶パネル駆動回路63に出力する。
[0069]
 位相変調液晶パネル駆動回路63では、位相変調パターンを位相変調液晶パネル1に印可電圧として変換し、出力する。位相変調液晶パネル駆動回路63は、図4または図7に示した変調補正回路23を有しているので、位相変調液晶パネル1において所望の変調量で位相変調を行うことが可能となる。所望の変調量で位相変調された照明パターンが強度変調液晶パネル51上に照射される。
[0070]
 映像信号解析回路61は、照明パターンと映像信号とから、強度変調パターン信号を生成し、強度変調液晶パネル駆動回路64に入力する。具体的には、「映像パターン/照明パターン=強度変調パターン」となるような強度変調パターン信号を生成する。強度変調液晶パネル駆動回路64は、入力された強度変調パターンに基づく駆動電圧によって、強度変調液晶パネル51を駆動する。結果として、強度変調液晶パネル51によって強度変調された後の照明光は、元の映像信号を再現する映像光となる。
[0071]
 本実施の形態によれば、暗いところには光を照明せずに、明るいところに光を集中させることで、よりコントラストの高いプロジェクタを実現できる。
[0072]
(フルカラープロジェクタへの適用例)
 図19は、第5の実施の形態に係るフルカラープロジェクタの一例を概略的に示している。
[0073]
 フルカラープロジェクタは、図18のプロジェクタにおける光源31に代えて、赤光源31Rと、緑光源31Gと、青光源31Bとを備えている。また、エクスパンダ32に代えて、エクスパンダ32Rと、エクスパンダ32Gと、エクスパンダ32Bとを備えている。
[0074]
 また、フルカラープロジェクタは、ミラー33と、ダイクロイックミラー34と、ダイクロイックミラー35と、ダイクロイックミラー36とを備えている。また、フルカラープロジェクタは、偏光分離合成素子54と、偏光分離合成素子55と、光合成素子56とを備えている。また、フルカラープロジェクタは、また、赤用強度変調液晶パネル51Rと、緑用強度変調液晶パネル51Gと、青用強度変調液晶パネル51Bとを備えている。
[0075]
 赤光源31Rは、赤色光を発するレーザ光源である。緑光源31Gは、緑色光を発するレーザ光源である。青光源31Bは、青色光を発するレーザ光源である。
[0076]
 エクスパンダ32Rは、赤色光の光路状に配置され、赤光源31Rからの赤色光をビーム拡大する。エクスパンダ32Gは、緑色光の光路状に配置され、緑光源31Gからの緑色光をビーム拡大する。エクスパンダ32Bは、青色光の光路状に配置され、青光源31Bからの青色光をビーム拡大する。
[0077]
 赤用位相変調液晶パネル1Rは、エクスパンダ32Rによってビーム拡大された赤色光を位相変調する。緑用位相変調液晶パネル1Gは、エクスパンダ32Gによってビーム拡大された緑色光を位相変調する。青用位相変調液晶パネル1Bは、エクスパンダ32Bによってビーム拡大された青色光を位相変調する。
[0078]
 ミラー33は、赤用位相変調液晶パネル1Rによって位相変調された赤色光を高反射する。ダイクロイックミラー34は、ミラー33によって高反射された赤色光を高透過し、緑用位相変調液晶パネル1Gによって位相変調された緑色光を高反射する。ダイクロイックミラー35は、ダイクロイックミラー34からの赤色光と緑色光とを高透過し、緑用位相変調液晶パネル1Gによって位相変調された青色光を高反射する。ダイクロイックミラー36は、ダイクロイックミラー35からの赤色光を高透過し、青色光と緑色光を高反射する。
[0079]
 偏光分離合成素子54は、位相変調された赤色光を赤用強度変調液晶パネル51Rに向けて出射すると共に、赤用強度変調液晶パネル51Rによって強度変調された赤色光を光合成素子56に向けて出射する。偏光分離合成素子55は、位相変調された緑色光を緑用強度変調液晶パネル51Gに向けて出射すると共に、緑用強度変調液晶パネル51Gによって強度変調された緑色光を光合成素子56に向けて出射する。また、偏光分離合成素子55は、位相変調された青用光を青用強度変調液晶パネル51Bに向けて出射すると共に、青用強度変調液晶パネル51Bによって強度変調された青用光を光合成素子56に向けて出射する。
[0080]
 赤用強度変調液晶パネル51Rは、赤色の照明光を強度変調する。緑用強度変調液晶パネル51Gは、緑色の照明光を強度変調する。青用強度変調液晶パネル51Bは、青色の照明光を強度変調する。
[0081]
 光合成素子56は、強度変調された赤色光と緑色光と青色光との合成光を投射レンズ53に向けて出射する。
[0082]
 位相変調と強度変調とを各色ごとに行うことを除いて、その他の基本的な構成および動作は図18のプロジェクタと略同様である。
[0083]
<6.その他の実施の形態>
 本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
[0084]
 上記各実施の形態では、位相変調液晶パネル1が、印可電圧が増加すると変調量が増加する、いわゆるノーマリブラックに相当する場合を例に説明したが、本開示による技術は、印可電圧が増加すると変調量が減少する、いわゆるノーマリホワイトに相当する場合にも適用可能である。
[0085]
 例えば、本技術は以下のような構成を取ることもできる。
(1)
 光源と、
 複数の画素を有し、前記各画素ごとに前記光源からの光の位相を変調する位相変調液晶パネルと、
 前記複数の画素のうちの任意の対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する画素変調信号に基づいて、前記対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように、前記対象画素に対する画素変調信号を補正する変調信号補正部と、
 前記変調信号補正部によって補正された後の前記画素変調信号に基づいて、前記各画素に印加する印加電圧を生成する印加電圧生成部と
 を備える
 照明装置。
(2)
 前記変調信号補正部による信号補正が行われる前の前記画素変調信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正回路、
 をさらに備える
 上記(1)に記載の照明装置。
(3)
 前記変調信号補正部による信号補正が行われた後の前記画素変調信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正回路、
 をさらに備える
 上記(2)に記載の照明装置。
(4)
 前記周辺画素は、少なくとも、前記対象画素に対して前記位相変調液晶パネルにおける液晶の配向方向に位置する画素を含む
 上記(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の照明装置。
(5)
 前記光源からの光に対して位相差を与えた光を前記位相変調液晶パネルに出射する位相差板、
 をさらに備える
 上記(1)ないし(4)のいずれか1つに記載の照明装置。
(6)
 前記位相変調液晶パネルの前記各画素に印加可能な前記印加電圧の最小値をVmin、最大値をVmaxとし、
 前記位相差板によって位相差を与えた光に対して位相変調量が最小となる前記印加電圧の値をV0、前記位相変調量が最大となる前記印加電圧の値をV2πとしたとき、
 Vmin<V0<V2π<Vmax、
 の関係を満たし、
 前記印加電圧生成部は、前記変調信号補正部による信号補正が行われる前の前記画素変調信号の最小信号レベルをV0に割り当て、信号補正が行われる前の最大信号レベルをV2πに割り当てる
 上記(5)に記載の照明装置。
(7)
 前記所望の変調量からのずれ量は、前記対象画素に対する印加電圧と前記周辺画素に対する印加電圧との電圧差に基づくずれ量である
 上記(1)ないし(6)のいずれか1つに記載の照明装置。
(8)
 照明装置と、
 強度変調信号に基づいて、前記照明装置からの照明光を強度変調して映像光を生成する強度変調パネルと、
 前記映像光を投影する投影光学系と
 を含み、
 前記照明装置は、
 光源と、
 複数の画素を有し、前記各画素ごとに前記光源からの光の位相を変調する位相変調液晶パネルと、
 前記複数の画素のうちの任意の対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する画素変調信号に基づいて、前記対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように、前記対象画素に対する画素変調信号を補正する変調信号補正部と、
 前記変調信号補正部によって補正された後の前記画素変調信号に基づいて、前記各画素に印加する印加電圧を生成する印加電圧生成部と
 を備える
 プロジェクタ。
(9)
 映像信号によって表される映像パターンと、前記映像信号に基づいて計算された前記照明装置による照明パターンとに基づいて、前記強度変調信号を生成する映像信号回路、
 をさらに備える
 上記(8)記載のプロジェクタ。
[0086]
 本出願は、日本国特許庁において2017年3月31日に出願された日本特許出願番号第2017-070193号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
[0087]
 当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

請求の範囲

[請求項1]
 光源と、
 複数の画素を有し、前記各画素ごとに前記光源からの光の位相を変調する位相変調液晶パネルと、
 前記複数の画素のうちの任意の対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する画素変調信号に基づいて、前記対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように、前記対象画素に対する画素変調信号を補正する変調信号補正部と、
 前記変調信号補正部によって補正された後の前記画素変調信号に基づいて、前記各画素に印加する印加電圧を生成する印加電圧生成部と
 を備える
 照明装置。
[請求項2]
 前記変調信号補正部による信号補正が行われる前の前記画素変調信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正回路、
 をさらに備える
 請求項1に記載の照明装置。
[請求項3]
 前記変調信号補正部による信号補正が行われた後の前記画素変調信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正回路、
 をさらに備える
 請求項1に記載の照明装置。
[請求項4]
 前記周辺画素は、少なくとも、前記対象画素に対して前記位相変調液晶パネルにおける液晶の配向方向に位置する画素を含む
 請求項1に記載の照明装置。
[請求項5]
 前記光源からの光に対して位相差を与えた光を前記位相変調液晶パネルに出射する位相差板、
 をさらに備える
 請求項1に記載の照明装置。
[請求項6]
 前記位相変調液晶パネルの前記各画素に印加可能な前記印加電圧の最小値をVmin、最大値をVmaxとし、
 前記位相差板によって位相差を与えた光に対して位相変調量が最小となる前記印加電圧の値をV0、前記位相変調量が最大となる前記印加電圧の値をV2πとしたとき、
 Vmin<V0<V2π<Vmax、
 の関係を満たし、
 前記印加電圧生成部は、前記変調信号補正部による信号補正が行われる前の前記画素変調信号の最小信号レベルをV0に割り当て、信号補正が行われる前の最大信号レベルをV2πに割り当てる
 請求項5に記載の照明装置。
[請求項7]
 前記所望の変調量からのずれ量は、前記対象画素に対する印加電圧と前記周辺画素に対する印加電圧との電圧差に基づくずれ量である
 請求項1に記載の照明装置。
[請求項8]
 照明装置と、
 強度変調信号に基づいて、前記照明装置からの照明光を強度変調して映像光を生成する強度変調パネルと、
 前記映像光を投影する投影光学系と
 を含み、
 前記照明装置は、
 光源と、
 複数の画素を有し、前記各画素ごとに前記光源からの光の位相を変調する位相変調液晶パネルと、
 前記複数の画素のうちの任意の対象画素の周辺に位置する少なくとも1つの周辺画素に対する画素変調信号に基づいて、前記対象画素における所望の変調量からのずれ量を低減するように、前記対象画素に対する画素変調信号を補正する変調信号補正部と、
 前記変調信号補正部によって補正された後の前記画素変調信号に基づいて、前記各画素に印加する印加電圧を生成する印加電圧生成部と
 を備える
 プロジェクタ。
[請求項9]
 映像信号によって表される映像パターンと、前記映像信号に基づいて計算された前記照明装置による照明パターンとに基づいて、前記強度変調信号を生成する映像信号回路、
 をさらに備える
 請求項8に記載のプロジェクタ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]