(57)【要約】【課題】高画質化を図ることを可能にする。【解決手段】本開示の表示装置は、光源と、複数の画素を有し、位相分布データで表される位相分布パターンを表示することによって、光源からの光の位相を画素ごとに変調する光位相変調素子と、光位相変調素子に対して位相分布データに基づく電圧印加を行う駆動回路と、光位相変調素子における画素領域を複数の分割領域に分割し、複数の分割領域の少なくとも１つの分割領域に、駆動回路によって印加される位相分布データに対応する電圧印加量を決めるための調整データに基づく表示がなされるように、駆動回路に調整データに基づく電圧印加を行わせる制御部とを備える。【選択図】図８
2020112674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
複数の画素を有し、位相分布データで表される位相分布パターンを表示することによって、前記光源からの光の位相を前記画素ごとに変調する光位相変調素子と、
前記光位相変調素子に対して前記位相分布データに基づく電圧印加を行う駆動回路と、
前記光位相変調素子における画素領域を複数の分割領域に分割し、前記複数の分割領域の少なくとも１つの分割領域に、前記駆動回路によって印加される前記位相分布データに対応する電圧印加量を決めるための調整データに基づく表示がなされるように、前記駆動回路に前記調整データに基づく電圧印加を行わせる制御部と
を備える
表示装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記光位相変調素子において前記調整データに基づく表示を行った場合の再生像の状態に基づいて、前記位相分布データに基づく電圧印加量を調整する
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記複数の分割領域のそれぞれにおいて前記調整データに基づく表示を行った場合の、前記複数の分割領域のそれぞれにおける再生像の状態に基づいて、前記複数の分割領域のそれぞれにおける前記位相分布データに基づく電圧印加量を調整する
請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光位相変調素子において前記調整データに基づく表示を行った場合の前記再生像の状態を検出する検出部、
をさらに備えた
請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記複数の分割領域のそれぞれにおいて、互いに異なる調整データに基づく表示を行った場合の、前記複数の分割領域のそれぞれにおける再生像の状態に基づいて、前記複数の分割領域のそれぞれにおける前記位相分布データに基づく電圧印加量を調整する
請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記調整データを記憶する記憶部、
をさらに備えた
請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記位相分布データに対応する電圧印加量の初期状態のデータを記憶する記憶部、をさらに備え、
前記制御部は、
前記記憶部に記憶された前記初期状態のデータと、前記光位相変調素子において前記調整データに基づく表示を行った場合の再生像の状態とに基づいて、前記位相分布データに基づく電圧印加量を調整する
請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記光位相変調素子による前記位相分布データに基づく再生像を照明光とし、前記照明光を強度変調して画像を生成する光強度変調素子、
をさらに備えた
請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記光強度変調素子によって生成された画像を投影する投影光学系、
をさらに備えた
請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
複数の画素を有する光位相変調素子に、位相分布データで表される位相分布パターンを表示することによって、前記光源からの光の位相を前記画素ごとに変調することと、
駆動回路によって、前記光位相変調素子に対して前記位相分布データに基づく電圧印加を行うことと、
制御部によって、前記光位相変調素子における画素領域を複数の分割領域に分割し、前記複数の分割領域の少なくとも１つの分割領域に、前記駆動回路によって印加される前記位相分布データに対応する電圧印加量を決めるための調整データに基づく表示がなされるように、前記駆動回路に前記調整データに基づく電圧印加を行わせることと
を含む
表示装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光位相変調素子を用いる表示装置、および表示装置の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光強度変調素子によって光の輝度（強度）を変調して映像表示を行う表示装置が知られている。また、光強度変調素子における画質不良を検出し、補正する技術がある（特許文献１参照）。一方、光の位相を変調して所望の再生像を得る光位相変調素子が知られている。光位相変調素子は、例えば液晶パネル等のＳＬＭ（Spatial Light Modulator）で構成される。このような光位相変調素子の応用例として、プロジェクタにおいて、照明装置に光位相変調素子を用いることで画像に応じて位相変調された再生像を生成し、その再生像を映像表示用の光強度変調素子への照明光として利用する技術がある。また、光位相変調素子は、ホログラフィ技術等にも用いられる。また、光位相変調素子は、光スイッチや光コンピュータ等の技術にも用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９５８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光位相変調素子を用いる表示装置では、光位相変調素子における画質不良の発生している位置や程度を再生像から検出することが困難である。このため、適切な画質補正を行うことが困難である。
【０００５】
高画質化を図ることが可能となる表示装置、および表示装置の調整方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施の形態に係る表示装置は、光源と、複数の画素を有し、位相分布データで表される位相分布パターンを表示することによって、光源からの光の位相を画素ごとに変調する光位相変調素子と、光位相変調素子に対して位相分布データに基づく電圧印加を行う駆動回路と、光位相変調素子における画素領域を複数の分割領域に分割し、複数の分割領域の少なくとも１つの分割領域に、駆動回路によって印加される位相分布データに対応する電圧印加量を決めるための調整データに基づく表示がなされるように、駆動回路に調整データに基づく電圧印加を行わせる制御部とを備える。
【０００７】
本開示の一実施の形態に係る表示装置の調整方法は、複数の画素を有する光位相変調素子に、位相分布データで表される位相分布パターンを表示することによって、光源からの光の位相を画素ごとに変調することと、駆動回路によって、光位相変調素子に対して位相分布データに基づく電圧印加を行うことと、制御部によって、光位相変調素子における画素領域を複数の分割領域に分割し、複数の分割領域の少なくとも１つの分割領域に、駆動回路によって印加される位相分布データに対応する電圧印加量を決めるための調整データに基づく表示がなされるように、駆動回路に調整データに基づく電圧印加を行わせることとを含む。
【０００８】
本開示の一実施の形態に係る表示装置、または表示装置の調整方法では、光位相変調素子における画素領域を複数の分割領域に分割し、複数の分割領域の少なくとも１つの分割領域に、駆動回路によって印加される位相分布データに対応する電圧印加量を決めるための調整データに基づく表示がなされるように、調整データに基づく電圧印加が行われる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光強度変調素子を用いた比較例に係る表示装置による表示の劣化状態の概要を示す説明図である。
【図２】光位相変調素子を用いた比較例に係る表示装置による表示の劣化状態の概要を示す説明図である。
【図３】光位相変調素子におけ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４】印加電圧範囲および電圧ステップの調整後の光位相変調素子におけ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５】図４の０〜１．０Ｖの電圧範囲を部分拡大して示す説明図である。
【図６】光強度変調素子の構成および光強度変調素子による光の偏光状態の変化の一例を模式的に示す説明図である。
【図７】光位相変調素子の構成および光位相変調素子による光の偏光状態の変化の一例を模式的に示す説明図である。
【図８】本開示の第１の実施の形態に係る表示装置の要部構成例を概略的に示すブロック図である。
【図９】第１の実施の形態に係る表示装置における光位相変調素子の画素領域の一例を示す説明図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る表示装置における目的位相分布データの生成手法の一例を示す説明図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る表示装置における調整データの元となる光位相変調素子の分割領域のＸ方向の位相分布の一例を示す説明図である。
【図１２】第１の実施の形態に係る表示装置における調整データの一例を示す説明図である。
【図１３】第１の実施の形態に係る表示装置における調整データに基づく光位相変調素子の表示例と調整データに対応する再生像の一例とを示す説明図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る表示装置の要部構成例を概略的に示すブロック図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る表示装置において、屈折を利用する場合の調整データの所望の位相分布の一例を示す説明図である。
【図１６】位相調整量が２π取れる場合に、図１５に示した所望の位相分布を実現する調整データの一例を示す説明図である。
【図１７】位相調整量が１．５πしか取れない場合に、図１５に示した所望の位相分布に対応する位相分布を実現する調整データの一例を示す説明図である。
【図１８】第２の実施の形態に係る表示装置において、回折を利用する場合の調整データの所望の位相分布の一例を示す説明図である。
【図１９】位相調整量が２π取れる場合に、図１８に示した所望の位相分布を実現する調整データの一例を示す説明図である。
【図２０】位相調整量が１．５πしか取れない場合に、図１８に示した所望の位相分布に対応する位相分布を実現する調整データの一例を示す説明図である。
【図２１】第３の実施の形態に係る表示装置の要部構成例を概略的に示すブロック図である。
【図２２】光位相変調素子の変調特性の劣化の一例を示す説明図である。
【図２３】表示装置のプロジェクタへの第１の適用例を概略的に示す構成図である。
【図２４】表示装置のプロジェクタへの第２の適用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】
【００１０】
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（図１〜図７）
１．第１の実施の形態（図８〜図１３）
１．１  構成
１．２  動作
１．３  効果
２．第２の実施の形態（図１４〜図２０）
３．第３の実施の形態（図２１〜図２２）
４．第４の実施の形態（図２３〜図２４）
５．その他の実施の形態
【００１１】
＜０．比較例＞
図１は、光強度変調素子５０１を用いた比較例に係る表示装置による表示の劣化状態の概要を示している。
【００１２】
この比較例に係る表示装置では、図示しない光源からの光Ｌ１０を、例えば液晶パネル等の光強度変調素子５０１によって輝度（強度）変調することによって投影像５０２を生成する。このような輝度変調（強度変調）方式の表示装置では、光強度変調素子５０１における各画素への電圧印加量とそれによる投影像５０２の各画素の輝度変化量（強度変調）とが直接対応付けられる。図１に示したように、光強度変調素子５０１における各画素の劣化位置、および劣化状態は、投影像５０２の各画素において同様に観察される。このため、輝度変調方式の表示装置では、光強度変調素子５０１における各画素の表示状態の調整が容易であった。例えば、特許文献１（特開２００５−１９５８３２号公報）に記載の技術によれば、光強度変調素子５０１に発生するシミやムラなどの画質不良を、画像読み取り部によって投影像５０２から検出し、その検出結果に基づいて光強度変調素子５０１に対して画素位置に応じた表示状態の補正を行うことが可能である。
【００１３】
図２は、光位相変調素子１を用いた比較例に係る表示装置による表示の劣化状態の概要を示している。
【００１４】
この比較例に係る表示装置では、図示しない光源からの光Ｌ１０を、例えば液晶パネル等の光位相変調素子１によって位相変調することによって再生像６０を生成する。このような位相変調方式の表示装置では、光位相変調素子１における各画素への電圧印加量とそれによる再生像６０の各画素の輝度変化量とを直接対応付けすることは困難である。位相変調の方式としては、回折型と屈折型とがある。例えば、回折型の場合、光位相変調素子１における各画素の劣化位置、および劣化状態が再生像６０の全体に亘って影響するため、再生像６０からは光位相変調素子１における各画素の劣化位置、および劣化状態を検出することは困難である。また、屈折型の場合、再生像６０から光位相変調素子１における各画素の劣化位置を判別することはおおむね可能であるが、劣化状態を検出することは困難である。このため、光位相変調素子１における各画素の画質不良の発生している位置や程度を、再生像６０から検出することが困難であり、再生像６０の検出結果に基づいて光位相変調素子１に対して画素位置に応じた表示状態の補正を行うことは困難である。
【００１５】
図３は、光位相変調素子１における印加電圧（Ｖ）と位相変調量（π）との関係の一例を示している。図４には、印加電圧範囲および電圧ステップを調整後の光位相変調素子１における印加電圧（Ｖ）と位相変調量（π）との関係の一例を示している。図５には、図４の０〜１．０Ｖの電圧範囲を部分拡大して示す。図４および図５には０〜２πの位相変調量を得られるように印加電圧範囲および電圧ステップを調整した後の印加電圧（Ｖ）と位相変調量（π）との関係の一例を示す。
【００１６】
光位相変調素子１を用いて所望の再生像６０を映像再生するためには、所望の再生像６０を光位相変調素子１によって再生することが可能となるような位相分布を持つ位相分布データを生成する必要がある。位相分布データの生成手法としては、例えば、フーリエ変換の繰り返しにより位相分布データを作成する、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ−Ｓａｘｔｏｎ法（ＧＳ法）が知られている。
【００１７】
光位相変調素子１が液晶パネルである場合、図３に示したように画素への電圧印加量と位相変調量との関係は非線形であるため、所望の位相分布データを表示するためには、図４および図５に示したように位相分布データに対して電圧範囲と電圧ステップとを調整する必要がある。
【００１８】
図６は、光強度変調素子５０１の構成および光強度変調素子５０１による光の偏光状態の一例を模式的に示している。図６の（Ａ）には、光強度変調素子５０１を正面方向から見た構成および光の偏光状態を模式的に示す。図６の（Ｂ）には、光強度変調素子５０１の断面内の構成および光の偏光状態を模式的に示す。なお、図６には、光強度変調素子５０１が透過型である場合の構成例を示す。また、図６には、複屈折を利用した光強度変調を行う例を示す。
【００１９】
光強度変調素子５０１に対して、光の入射方向には偏光子５２１が配置され、光の出射方向には検光子５２２が配置される。光強度変調素子５０１は、対向する複数の画素電極５１１と複数の画素電極５１２との間に、液晶層５１３を挟んだ構成とされている。液晶層５１３は、複数の液晶分子５１４を有している。液晶層５１３は、複数の液晶分子５１４が所定の配向方向となるように配列されている
【００２０】
偏光子５２１は、入射光Ｌ１１のうち所定の偏光方向に偏光された偏光光Ｌ１２を出射する。液晶分子５１４の配向方向は例えば、図６の（Ａ）に示したように、正面方向から見て偏光光Ｌ１２の偏光方向に対して４５°傾いた方向とされている。液晶分子５１４の断面内の傾きは、図６の（Ｂ）に示したように、対向する画素電極５１１と画素電極５１２との間に印加する電圧に応じて変化する。これにより、光強度変調素子５０１から出射される強度変調光Ｌ１３の偏光状態は、印加電圧に応じて変化する。最終的に検光子５２２から出射される光の光量は、強度変調光Ｌ１３の偏光状態に応じて変化する。
【００２１】
図７は、光位相変調素子１の構成および光位相変調素子１による光の偏光状態の変化の一例を模式的に示している。図７の（Ａ）には、光位相変調素子１を正面方向から見た構成および光の偏光状態を模式的に示す。図７の（Ｂ）には、光位相変調素子１の断面内の構成および光の偏光状態を模式的に示す。なお、図７には、光位相変調素子１が透過型である場合の構成例を示す。また、図７には、複屈折を利用した光強度変調を行う例を示す。
【００２２】
図７には、図６の構成と同様に、光位相変調素子１に対して、光の入射方向には偏光子５２１が配置され、光の出射方向には検光子５２２が配置された構成例を示す。光位相変調素子１は、対向する複数の画素電極１１と複数の画素電極１２との間に、液晶層１３を挟んだ構成とされている。液晶層１３は、複数の液晶分子１４を有している。液晶層１３は、複数の液晶分子１４が所定の配向方向となるように配列されている
【００２３】
偏光子５２１は、入射光Ｌ１１のうち所定の偏光方向に偏光された偏光光Ｌ１２を出射する。液晶分子１４の配向方向は例えば、図７の（Ａ）に示したように、正面方向から見て偏光光Ｌ１２の偏光方向と平行な方向とされている。液晶分子１４の断面内の傾きは、図７の（Ｂ）に示したように、対向する画素電極１１と画素電極１２との間に印加する電圧に応じて変化する。これにより、光位相変調素子１から出射される位相変調光Ｌ１４の偏光状態は、印加電圧に応じて変化する。最終的に検光子５２２から出射される光の光量は、位相変調光Ｌ１４の偏光状態に応じて変化する。
【００２４】
図７の（Ａ）に示したように、光位相変調素子１は、液晶分子１４の配向方向に対して偏光光Ｌ１２の偏光方向が平行になるような光学配置で構成されるため、図６に示した光強度変調素子５０１と同様の光学部材で構成し、同様の電圧を印加したとしても、最終的に検光子５２２から出射される光の光量は異なる状態となる。このため、光強度変調素子５０１と同様には各画素における印加電圧と位相変調量との関係を決めることができず、各画素の劣化位置、および劣化状態を確認することが困難となる。
【００２５】
＜１．第１の実施の形態＞
［１．１  構成］
図８は、本開示の第１の実施の形態に係る表示装置の要部構成例を概略的に示している。図９は、第１の実施の形態に係る表示装置における光位相変調素子１の画素領域の一例を示している。
【００２６】
第１の実施の形態に係る表示装置は、光源５０と、光源５０からの光の位相を変調する、上記比較例に係る表示装置と同様の構成の光位相変調素子１とを備えている。また、表示装置は、位相分布演算回路５１と、位相変調素子駆動回路５２と、調整制御部５３と、検出部５６とを備えている。
【００２７】
位相分布演算回路５１は、入力信号に基づいて、目的位相分布データ（位相変調信号）を生成する位相分布演算部である。目的位相分布データは、目的とする再生像６０（目的再生像）を光位相変調素子１によって再生することが可能となるような位相分布を持つデータである。
【００２８】
ここで、例えば、光位相変調素子１をプロジェクタにおける照明装置の一部として利用する場合、入力信号は例えば画像信号である。この場合、再生像６０は照明対象物５を照明する照明像となる。照明対象物５は、例えばプロジェクタにおける強度変調液晶パネル等の光強度変調素子である。この場合、目的位相分布データは、プロジェクタで表示する画像に応じた輝度分布を持つ照明像を形成することが可能な位相分布パターンを持つデータである。
【００２９】
位相変調素子駆動回路５２は、位相分布演算回路５１で生成された目的位相分布データに基づく印加電圧（駆動電圧）を生成し、各画素１０が目的とする位相分布となるように光位相変調素子１を駆動する。位相変調素子駆動回路５２は、本開示の技術における「駆動回路」の一具体例に相当する。
【００３０】
光位相変調素子１は、位相変調素子駆動回路５２によって与えられた印加電圧に基づいて光源５０からの光の位相を変調する。光位相変調素子１は、透過型位相変調素子であってもよいし、反射型位相変調素子であってもよい。光位相変調素子１は、複数の画素１０を有している。光位相変調素子１は、目的位相分布データで表される位相分布パターンを表示することによって、光源５０からの光の位相を画素１０ごとに変調する。
【００３１】
検出部５６は、光位相変調素子１において調整データに基づく表示を行った場合の再生像６０の状態を検出する。検出部５６は、例えば撮像素子を含む撮像装置である。
【００３２】
調整制御部５３は、調整データ生成部５４と、印加電圧制御部５５とを有している。調整制御部５３は、本開示の技術における「制御部」の一具体例に相当する。
【００３３】
調整データ生成部５４は、光位相変調素子１における表示状態の調整を行うための調整データを生成する。調整データは、位相変調素子駆動回路５２によって印加される目的位相分布データに対応する電圧印加量を決めるためのデータである。
【００３４】
印加電圧制御部５５は、例えば図９に示したように、光位相変調素子１における画素領域を複数の分割領域１５に分割し、複数の分割領域１５の少なくとも１つの分割領域１５に、調整データに基づく表示がなされるように、位相変調素子駆動回路５２に調整データに基づく電圧印加を行わせる。なお、図９では、光位相変調素子１における画素領域全体を水平方向（Ｘ方向）に４つ、垂直方向（Ｙ方向）に３つに分割した例を示しているが、分割数、分割領域１５の形状および大きさ等は図９に示した例に限定されるものではない。
【００３５】
印加電圧制御部５５は、光位相変調素子１において調整データに基づく表示を行った場合の再生像６０の状態に基づいて、目的位相分布データに基づく電圧印加量を調整する。印加電圧制御部５５は、再生像６０の状態を、検出部５６の検出結果に基づいて判断する。
【００３６】
印加電圧制御部５５は、複数の分割領域１５のそれぞれにおいて調整データに基づく表示を行った場合の、複数の分割領域１５のそれぞれにおける再生像６０の状態に基づいて、複数の分割領域１５のそれぞれにおける目的位相分布データに基づく電圧印加量を調整する。複数の分割領域１５のそれぞれに表示する調整データは、互いに異なっていてもよい。
【００３７】
［１．２  動作］
（目的位相分布データの生成例）
図１０は、第１の実施の形態に係る表示装置における目的位相分布データの生成手法の一例を示している。なお、ここでは、ＧＳ法によって目的位相分布データを生成する場合を例に説明するが、位相分布の計算法は、ＧＳ法以外であってもよい。位相分布の計算法としては、例えば、位相分布をフレネル領域、またはフラウンフォーファー領域の回折近似式から導く回折型の方法と、位相分布を回折ではなく自由曲面レンズとして導く屈折型の方法とがある。ＧＳ法は、位相分布をフラウンフォーファー領域の回折近似式から導く方法であるが、本開示における位相分布の計算法はこれに限定されない。
【００３８】
図１０に示したように、位相分布演算回路５１は、所定の位相分布計算法としてＧＳ法によって目的位相分布データを生成するようにしてもよい。
【００３９】
位相分布演算回路５１は、再生したい強度分布を持つ目的再生像に対して、初期条件として、ランダム初期位相を与え、逆フーリエ変換を行う（ステップＳ１０１）。位相分布演算回路５１は、これにより得られた位相と振幅のうち、位相を均一な位相に置換し（ステップＳ１０２）、目的位相分布としてもよい。ここで、均一な位相に置換するのは、光位相変調素子１では平行光によって再生を行うことを想定しているためである。
【００４０】
次に、位相分布演算回路５１は、ステップＳ１０２で得られた位相と振幅とにフーリエ変換を行うことによって再生計算を行う（ステップＳ１０３）。これにより、再生像が計算される。
【００４１】
次に、位相分布演算回路５１は、ステップＳ１０３で得られた位相と振幅のうち、振幅を目的再生像の振幅に置換する（ステップＳ１０４）。
【００４２】
次に、位相分布演算回路５１は、ステップＳ１０４で得られた位相と振幅に対して、逆フーリエ変換を行い（ステップＳ１０５）、以降、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の計算を繰り返す繰り返し演算（イタレーション）を行う。繰り返し演算は、目的再生像として満足する質の再生像が得られるまで行ってもよい。
【００４３】
光位相変調素子１において複数のフレームまたは複数のサブフレームに亘って同一の目的再生像を再生しようとする場合、位相分布演算回路５１は、フレームごと、またはサブフレームごとに、以上のＧＳ法による演算のうち、少なくともランダム初期位相を時間的に変化させることによって、目的位相分布データの位相分布を変化させるようにしてもよい（ステップＳ２０１）。
【００４４】
また、同様の場合において、位相分布演算回路５１は、以上のＧＳ法による演算のうち、少なくとも繰り返し演算の回数を時間的に変化させることによって、目的位相分布データの位相分布を変化させるようにしてもよい（ステップＳ２０２）。
【００４５】
（光位相変調素子１の調整例）
図１１は、第１の実施の形態に係る表示装置における調整データの元となる光位相変調素子１の分割領域１５のＸ方向の位相分布の一例を示している。図１２は、第１の実施の形態に係る表示装置における調整データの一例を示している。図１３は、第１の実施の形態に係る表示装置における調整データに基づく光位相変調素子１の表示例と調整データに対応する再生像６０の一例とを示している。
【００４６】
第１の実施の形態に係る表示装置では、光位相変調素子１に適切な補正を行うために、例えば図９に示したように、光位相変調素子１における画素領域を複数の分割領域１５に分割し、少なくとも１つの分割領域１５に、調整データに基づく表示を行う。その状態で、検出部５６によって再生像６０の状態を検出することにより、光位相変調素子１における局所的な劣化位置および劣化状態を検出可能にするとともに、各画素位置での最適な電圧印加量を決定することを可能にする
【００４７】
例えば、調整データの元となる位相分布が図１１に示すように、レンズ形状を模した分布をしている場合、図１３に示したように、再生像６０上では光源５０からの光Ｌ１０が集光する。このような位相分布を再現する調整データは、例えば図１２の（Ａ）〜（Ｄ）に示したように、複数存在する。図１２の（Ａ）に示す調整データは、元となる位相分布を２Ｖ〜４Ｖの印加電圧の範囲に振り分けた例である。図１２の（Ａ）を基準となる調整データとすると、図１２の（Ｂ）は、図１２の（Ａ）の調整データに対して印加電圧の範囲を０Ｖ〜２Ｖに電圧シフトした例を示している。図１２の（Ｃ）は、図１２の（Ａ）の調整データに対して印加電圧の電圧ステップを変更した例を示している。図１２の（Ｄ）は、図１２の（Ａ）の調整データに対して印加電圧の範囲を０Ｖ〜４Ｖに変更した例を示している。
【００４８】
図１１に示したようなレンズ形状を模した位相分布を分割領域１５に表示する場合、図１３に示すように、調整データが最適値に近づくほど再生像６０上での集光度合いが強くなる。調整制御部５３は、集光度合いを検出部５６によって検出することにより、例えば図１２の（Ａ）〜（Ｄ）の調整データのうち、いずれの調整データが最適であるかを判断できる。これにより、分割領域１５における最適な印加電圧量を判断することができる。
【００４９】
最適な印加電圧量の判断は、図１３に示すように、複数の分割領域１５のそれぞれに互いに異なる調整データに基づく表示を行うことで行ってもよいし、複数の分割領域１５のそれぞれに同一の調整データに基づく表示を行い、最適な印加電圧量と判断できるまで調整データの切り替えを行うことで判断するようにしてもよい。複数の分割領域１５のそれぞれに互いに異なる調整データに基づく表示を行うことで、調整時間の短縮を図ることができる。
【００５０】
また、調整データの元となる目的位相分布データは、光位相変調素子１に入射する光の波長や、光位相変調素子１の画素ピッチを考慮して作成することが好ましい。調整対象の分割領域１５における調整状態の変化を判定することが可能であれば、目的位相分布データの作成アルゴリズム、分割領域１５の分割数、および再生像６０の集光位置や形状等は特定のものに限定されない。
【００５１】
［１．３  効果］
以上説明したように、第１の実施の形態に係る表示装置によれば、光位相変調素子１における画素領域を複数の分割領域１５に分割し、複数の分割領域１５の少なくとも１つの分割領域に、位相変調素子駆動回路５２によって印加される目的位相分布データに対応する電圧印加量を決めるための調整データに基づく表示がなされるように、調整データに基づく電圧印加を行う。これにより、光位相変調素子１に対する電圧印加量を適正に調整することが容易となり、高画質化を図ることが可能となる。
【００５２】
また、第１の実施の形態に係る表示装置によれば、光位相変調素子１の調整工程が簡易になることから、生産性向上が図れる。また、光位相変調素子１の特性劣化による表示装置の寿命を改善できる。
【００５３】
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。
【００５４】
＜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表示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表示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。
【００５５】
図１４は、第２の実施の形態に係る表示装置の要部構成例を概略的に示している。
【００５６】
第２の実施の形態に係る表示装置は、図８に示した第１の実施の形態に係る表示装置の構成に対して、調整データ記憶部５７をさらに備えている。調整データ記憶部５７は、あらかじめ所定の調整データを記憶する。
【００５７】
光位相変調素子１における表示状態の調整を行うためには、目的位相分布データの作成に用いるアルゴリズムに応じて、最適な調整データを選択する必要がある。例えば、目的位相分布データには位相により自由曲面レンズを再現して光の屈折を利用するものや、ＧＳ法のように光の回折を利用して光線角度をコントロールするものがあり、それぞれ目的位相分布データに対する最適な電圧印加量が異なる。
【００５８】
したがって、調整データ記憶部５７に、異なる印加電圧範囲、電圧ステップ数、および電圧ステップ幅を持った調整データをあらかじめ記憶しておくことで、調整制御部５３では採用するアルゴリズムに応じた最適な調整データを選択し、調整の容易化、および調整時間の短縮を行うことが可能となる。また、回折を利用するアルゴリズムの場合、ＧＳ法などを用いて調整データを調整時ごとに作成すると、アルゴリズムの特性上目的位相分布データが毎回異なるものになる。異なる目的位相分布データ間の比較では、再生像６０のノイズ状態が異なるため、調整精度が落ちる可能性がある。これを避けるためにも、調整時には毎回、特定の調整データを用いることは有効である。
【００５９】
図１５は、第２の実施の形態に係る表示装置において、屈折を利用する場合の調整データの所望の位相分布の一例を示している。
【００６０】
図１６は、光位相変調素子１における位相調整量が２π取れる場合に、図１５に示した所望の位相分布を実現する調整データの一例を示している。図１６の（Ａ）に示したように光位相変調素子１における位相調整量が２π取れる場合には、図１６の（Ｂ）に示したように図１５に示した所望の位相分布をそのまま再現できる。
【００６１】
図１７は、光位相変調素子１における位相調整量が１．５πしか取れない場合に、図１５に示した所望の位相分布に対応する位相分布を実現する調整データの一例を示している。図１７の（Ａ）に示したように光位相変調素子１における位相調整量が１．５πしか取れない場合には、図１７の（Ｂ）に示したように図１５に示した所望の位相分布に対して、位相の最大値が１．５πとなるように調整することで、所望の位相分布に相当する位相分布を再現できる。
【００６２】
図１８は、第２の実施の形態に係る表示装置において、回折を利用する場合の調整データの所望の位相分布の一例を示している。図１８に示した所望の位相分布は、ブレーズド回折格子に相当する位相分布の例を示している。
【００６３】
図１９は、光位相変調素子１における位相調整量が２π取れる場合に、図１８に示した所望の位相分布を実現する調整データの一例を示している。図１９の（Ａ）に示したように光位相変調素子１における位相調整量が２π取れる場合には、図１９の（Ｂ）に示したように図１８に示した所望の位相分布をそのまま再現できる。
【００６４】
図２０は、位相調整量が１．５πしか取れない場合に、図１８に示した所望の位相分布に対応する位相分布を実現する調整データの一例を示している。図２０の（Ａ）に示したように光位相変調素子１における位相調整量が１．５πしか取れない場合には、図２０の（Ｂ）に示したように図１８に示した所望の位相分布に対して、位相の最大値が１．５πとなるように調整することで、所望の位相分布に相当する位相分布を再現できる。この場合、図１８に示した所望のブレーズド回折格子になるように電圧ステップを調整する。電圧ステップ数は、２π／（２π−Ｍａｘ変調量）の整数値となる。Ｍａｘ変調量は、この場合１．５πであり、電圧ステップ数は４の整数値となる。
【００６５】
その他の構成、動作および効果は、上記第１の実施の形態に係る表示装置と略同様であってもよい。
【００６６】
＜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表示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表示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。
【００６７】
図２１は、第３の実施の形態に係る表示装置の要部構成例を概略的に示している。
【００６８】
第３の実施の形態に係る表示装置は、図８に示した第１の実施の形態に係る表示装置の構成に対して、初期状態記憶部５８をさらに備えている。初期状態記憶部５８は、あらかじめ、目的位相分布データに対応する電圧印加量の初期状態のデータを記憶する。
【００６９】
調整制御部５３は、初期状態記憶部５８に記憶された初期状態のデータと、光位相変調素子１において調整データに基づく表示を行った場合の再生像６０の状態とに基づいて、目的位相分布データに基づく電圧印加量を調整する。
【００７０】
図２２は、光位相変調素子１の変調特性の劣化の一例を示している。
【００７１】
光位相変調素子１の劣化状態に合わせて表示状態の調整を行う場合、光位相変調素子１の初期状態を参照することで、調整が容易になる。例えば素子の劣化には、耐光性劣化や耐湿性劣化が考えられる。図２２には、耐光性劣化の例を示す。
【００７２】
耐光性劣化では液晶分子の分解や配向膜劣化などが生じることにより、液晶のプレチルト状態が変化することで、図２２に示したように、印加電圧と位相変調量との関係（ＶΦカーブ）が初期状態からシフトすることが知られている。この場合、ＶΦカーブはシフトするものの、カーブの立ち上がり以降の傾きは大きく変わらないため、初期調整時に用いた位相変化量と印加電圧との関係が流用もしくは微小な調整により採用できると考えられる。初期状態記憶部５８は、この初期状態のデータを記憶する。
【００７３】
また耐湿性劣化では、光位相変調素子１における配向膜上への水分侵入により画素間でリーク電流が発生し、所望の位相が得られなくなるという課題が生じる。このとき、画素間の電位差を大きくすることで、リーク電流の影響を補正する方法があり、それは位相に対する電圧ステップの拡大を意味する。そこで、初期状態記憶部５８に初期の位相変化量と印加電圧との関係、および印加電圧範囲を記憶しておき、調整制御部５３は、調整時にそれを参照することで、初期より電圧ステップを拡大した設定を容易に実現できる。
【００７４】
その他の構成、動作および効果は、上記第１の実施の形態に係る表示装置と略同様であってもよい。
【００７５】
＜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表示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表示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。
【００７６】
第４の実施の形態では、上記第１ないし第３のいずれかの実施の形態に係る表示装置のプロジェクタへの適用例を説明する。上記第１ないし第３のいずれかの実施の形態に係る表示装置をプロジェクタに適用し、光位相変調素子１に対して適切な調整を行うことでプロジェクタの高画質化、および長寿命化につながる。
【００７７】
第４の実施の形態に係るプロジェクタは、照明装置と、照明装置からの照明光を強度変調して投影画像を生成する光強度変調素子とを含んでいる。照明装置は、光源と、光源からの光の位相を変調する位相変調装置とを含んでいる。位相変調装置は、上記第１ないし第３の実施の形態に係る表示装置における光位相変調素子１および光位相変調素子１を駆動する回路等を含んでいる。光位相変調素子１による再生像６０は、プロジェクタで表示する画像に応じた輝度分布を持つ照明像として利用される。この照明像を光強度変調素子に対する照明光として利用する。
【００７８】
図２３は、表示装置のプロジェクタへの第１の適用例を示している。
【００７９】
この第１の適用例は、光位相変調素子１が反射型光位相変調素子１１１である場合の構成例である。
【００８０】
プロジェクタ１００は、光源装置１１０と、照明光学系１２０と、画像形成部１３０と、投影光学系１４０とを備えている。反射型光位相変調素子１１１は、光源装置１１０と、照明光学系１２０との間に配置されている。
【００８１】
画像形成部１３０は、反射型偏光板３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃと、反射型液晶パネル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃと、ダイクロイックプリズム３３とを有している。反射型液晶パネル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、光強度変調素子である。
【００８２】
光源装置１１０は、赤色光、緑色光、および青色光を含む光を発する。光源装置１１０は、例えば赤色光、緑色光、および青色光を含む白色光を発する単一または複数のレーザ光源で構成されている。また、光源装置１１０は、それぞれ、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、および青色（Ｂ）光の各色光を発する各色のレーザ光源を、色ごとに１または複数、用いた構成であってもよい。
【００８３】
反射型光位相変調素子１１１は、光源装置１１０からの光の位相を変調して所望の照明像（照明光）を生成する。反射型光位相変調素子１１１によって生成された照明光は、照明光学系１２０を介して、反射型液晶パネル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを照明する。
【００８４】
照明光学系１２０は、ダイクロイックミラー２４Ａ，２４Ｂと、反射ミラー２５Ａ，２５Ｂと、レンズ２６Ａ，２６Ｂと、ダイクロイックミラー２７と、偏光板２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃとを有している。
【００８５】
ダイクロイックミラー２４Ａ，２４Ｂは、所定の波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を選択的に透過させる。例えばダイクロイックミラー２４Ａは、主に赤色光と緑色光とを反射ミラー２５Ａの方向へ反射させる。また、ダイクロイックミラー２４Ｂは、主に青色光を反射ミラー２５Ｂの方向へ反射させる。反射ミラー２５Ａは、ダイクロイックミラー２４Ａからの光（主に赤色光と緑色光）をレンズ２６Ａに向けて反射する。反射ミラー２５Ｂは、ダイクロイックミラー２４Ｂからの光（主に青色光）をレンズ２６Ｂに向けて反射する。レンズ２６Ａは、反射ミラー２５Ａからの光（主に赤色光と緑色光）を透過し、ダイクロイックミラー２７へ集光させる。レンズ２６Ｂは、反射ミラー２５Ｂからの光（主に青色光）を透過し、ダイクロイックミラー２７へ集光させる。ダイクロイックミラー２７は、緑色光を選択的に反射すると共にそれ以外の波長域の光を選択的に透過する。ダイクロイックミラー２７は、例えば赤色光成分を透過し、緑色光成分を偏光板２８Ｃへ向けて反射する。偏光板２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃは、所定方向の偏光軸を有する偏光子を含んでいる。偏光板２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃは、例えばＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する。
【００８６】
反射型偏光板３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、それぞれ、偏光板２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃからの偏光光の偏光軸と同じ偏光軸の光（例えばＰ偏光）を透過し、それ以外の偏光軸の光（Ｓ偏光）を反射する。具体的には、反射型偏光板３１Ａは、偏光板２８ＡからのＰ偏光の赤色光を反射型液晶パネル３２Ａの方向へ透過させる。反射型偏光板３１Ｂは、偏光板２８ＢからのＰ偏光の青色光を反射型液晶パネル３２Ｂの方向へ透過させる。反射型偏光板３１Ｃは、偏光板２８ＣからのＰ偏光の緑色光を反射型液晶パネル３２Ｃの方向へ透過させる。さらに、反射型偏光板３１Ａは、反射型液晶パネル３２ＡからのＳ偏光の赤色光を反射してダイクロイックプリズム３３に入射させる。反射型偏光板３１Ｂは、反射型液晶パネル３２ＢからのＳ偏光の青色光を反射してダイクロイックプリズム３３に入射させる。反射型偏光板３１Ｃは、反射型液晶パネル３２ＣからのＳ偏光の緑色光を反射してダイクロイックプリズム３３に入射させる。
【００８７】
反射型液晶パネル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、それぞれ、赤色光、青色光または緑色光の強度変調を行う。
【００８８】
ダイクロイックプリズム３３は、反射型液晶パネル３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃによって強度変調された赤色光、青色光および緑色光を合成し、投影画像として投影光学系１４０へ向けて出射する。
【００８９】
投影光学系１４０は、レンズＬ４１，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４を有する。投射光学系１４０は、画像形成部１３０によって生成された投影画像を拡大して図示しないスクリーン等の投影面に投影する。なお、投影光学系１４０のレンズ枚数やレンズ構成は、図示した構成に限らず、他のレンズ枚数やレンズ構成を取り得る。また、光路中に反射ミラーや光学フィルタ等、他の光学素子を含んでもよい。
【００９０】
図２４は、表示装置のプロジェクタへの第２の適用例を示している。
【００９１】
この第２の適用例は、光位相変調素子１が透過型光位相変調素子１１２である場合の構成例である。
【００９２】
プロジェクタ１００Ａにおいて、透過型光位相変調素子１１２は、光源装置１１０と、照明光学系１２０との間に配置されている。
【００９３】
その他の構成は、図２３の第１の適用例と同様である。
【００９４】
（変形例）
なお、以上では、光位相変調素子１と光強度変調素子とを組み合わせた表示装置の構成例としてプロジェクタの構成例を説明したが、光強度変調素子を用いない表示装置であってもよい。例えば、光位相変調素子１による再生像６０を照明光に利用するのではなく、再生像６０そのものを、表示画像とするような表示装置であってもよい。
【００９５】
＜５．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。
【００９６】
例えば、本技術は以下のような構成を取ることもできる。
以下の構成の本技術によれば、光位相変調素子に対する電圧印加量を適正に調整することが容易となり、高画質化を図ることが可能となる。
【００９７】
（１）
光源と、
複数の画素を有し、位相分布データで表される位相分布パターンを表示することによって、前記光源からの光の位相を前記画素ごとに変調する光位相変調素子と、
前記光位相変調素子に対して前記位相分布データに基づく電圧印加を行う駆動回路と、
前記光位相変調素子における画素領域を複数の分割領域に分割し、前記複数の分割領域の少なくとも１つの分割領域に、前記駆動回路によって印加される前記位相分布データに対応する電圧印加量を決めるための調整データに基づく表示がなされるように、前記駆動回路に前記調整データに基づく電圧印加を行わせる制御部と
を備える
表示装置。
（２）
前記制御部は、
前記光位相変調素子において前記調整データに基づく表示を行った場合の再生像の状態に基づいて、前記位相分布データに基づく電圧印加量を調整する
上記（１）に記載の表示装置。
（３）
前記制御部は、
前記複数の分割領域のそれぞれにおいて前記調整データに基づく表示を行った場合の、前記複数の分割領域のそれぞれにおける再生像の状態に基づいて、前記複数の分割領域のそれぞれにおける前記位相分布データに基づく電圧印加量を調整する
上記（２）に記載の表示装置。
（４）
前記光位相変調素子において前記調整データに基づく表示を行った場合の前記再生像の状態を検出する検出部、
をさらに備えた
上記（２）または（３）に記載の表示装置。
（５）
前記制御部は、
前記複数の分割領域のそれぞれにおいて、互いに異なる調整データに基づく表示を行った場合の、前記複数の分割領域のそれぞれにおける再生像の状態に基づいて、前記複数の分割領域のそれぞれにおける前記位相分布データに基づく電圧印加量を調整する
上記（３）または（４）に記載の表示装置。
（６）
前記調整データを記憶する記憶部、
をさらに備えた
上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の表示装置。
（７）
前記位相分布データに対応する電圧印加量の初期状態のデータを記憶する記憶部、をさらに備え、
前記制御部は、
前記記憶部に記憶された前記初期状態のデータと、前記光位相変調素子において前記調整データに基づく表示を行った場合の再生像の状態とに基づいて、前記位相分布データに基づく電圧印加量を調整する
上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の表示装置。
（８）
前記光位相変調素子による前記位相分布データに基づく再生像を照明光とし、前記照明光を強度変調して画像を生成する光強度変調素子、
をさらに備えた
上記（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の表示装置。
（９）
前記光強度変調素子によって生成された画像を投影する投影光学系、
をさらに備えた
上記（８）に記載の表示装置。
（１０）
複数の画素を有する光位相変調素子に、位相分布データで表される位相分布パターンを表示することによって、前記光源からの光の位相を前記画素ごとに変調することと、
駆動回路によって、前記光位相変調素子に対して前記位相分布データに基づく電圧印加を行うことと、
制御部によって、前記光位相変調素子における画素領域を複数の分割領域に分割し、前記複数の分割領域の少なくとも１つの分割領域に、前記駆動回路によって印加される前記位相分布データに対応する電圧印加量を決めるための調整データに基づく表示がなされるように、前記駆動回路に前記調整データに基づく電圧印加を行わせることと
を含む
表示装置の調整方法。
【符号の説明】
【００９８】
１…光位相変調素子、５…照明対象物、１０…画素、１１…画素電極、１２…画素電極、１３…液晶層、１４…液晶分子、１５…分割領域、２４Ａ，２４Ｂ…ダイクロイックミラー、２５Ａ，２５Ｂ…反射ミラー、２６Ａ，２６Ｂ…レンズ、２７…ダイクロイックミラー、２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ…偏光板、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ…反射型偏光板、３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ…反射型液晶パネル、３３…ダイクロイックプリズム、５０…光源、５１…位相分布演算回路、５２…位相変調素子駆動回路、５３…調整制御部、５４…調整データ生成部、５５…印加電圧制御部、５６…検出部、５７…調整データ記憶部、５８…初期状態記憶部、６０…再生像、１００，１００Ａ…プロジェクタ、１１０…光源装置、１１１…反射型光位相変調素子、１１２…透過型光位相変調素子、１２０…照明光学系、１３０…画像形成部、１４０…投影光学系、５０１…光強度変調素子、５０２…投影像、５１１…画素電極、５１２…画素電極、５１３…液晶層、５１４…液晶分子、５２１…偏光子、５２２…検光子、Ｌ１０…光源からの光、Ｌ１１…入射光、Ｌ１２…偏光光、Ｌ１３…強度変調光、Ｌ１４…位相変調光、Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４…レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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