(57)【要約】  第１の光が入射する第１空間光変調器と、第２の光と前記第１空間光変調器を通過した光とが入射するインテグレータ光学系と、を備えた投射型表示装置。
2018025506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光が入射する第１空間光変調器と、
第２の光と前記第１空間光変調器を通過した光とが入射するインテグレータ光学系と、
を備えた投射型表示装置。
【請求項２】
更に、前記インテグレータ光学系を通過した光が入射する投射光学系を備えた
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
更に、前記インテグレータ光学系と前記投射光学系との間の光路に第２空間光変調器を有する
請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記インテグレータ光学系は、第１フライアイレンズおよび第２フライアイレンズを含む
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記第１空間光変調器を通過した光は、前記第１フライアイレンズの１のエレメントに入射する
請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記第１空間光変調器を通過した光は、前記第１フライアイレンズの複数のエレメントに入射する
請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記インテグレータ光学系はロッドインテグレータを含む
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
更に、
映像信号から高輝度領域の情報を分配する信号分配回路と、
前記高輝度領域の情報に基づいて前記第１空間光変調器を駆動するための信号を生成するＨＤＲ（High Dynamic Range）信号回路とを備えた
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
更に、前記第１の光を発生させる第１光源と、
前記第２の光を発生させる第２光源とを備えた
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記第１光源は、赤色第１光源、緑色第１光源および青色第１光源を含み、
前記第１空間光変調器は、前記赤色第１光源からの光が入射する赤色第１空間光変調器、前記緑色第１光源からの光が入射する緑色第１空間光変調器および前記青色第１光源からの光が入射する青色第１空間光変調器を含む
請求項９に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記第２光源は白色光源である
請求項９に記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記第１空間光変調器は、前記第１の光の強度変調を行う
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
前記第１空間光変調器は、前記第１の光の位相変調を行う
請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項１４】
前記第１の光および前記第２の光は一の光源からの光を分配して発生させる
請求項１に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、ＨＤＲ（High Dynamic Range）を実現可能な投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像表示の分野では、ダイナミックレンジを高める技術が提案されており（例えば、特許文献１，２）、特に、ＨＤＲが注目されている。ＨＤＲは、低輝度部分の階調表現の拡大や、高いピーク輝度の映像信号フォーマットである。これまでは、１００ｃｄ／ｍ2程度までの輝度表現であったが、現在ではこれに対し、数十倍の高輝度表現への要求が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９０４９６号公報
【特許文献２】特開２００８−８９６８６号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、ダイナミックレンジを高めると、光の利用効率が低下する。
【０００５】
したがって、高いダイナミックレンジを実現するとともに、光の利用効率の低下を抑えた投射型表示装置を提供することが望ましい。
【０００６】
本技術の一実施の形態の投射型表示装置は、第１の光が入射する第１空間光変調器と、第２の光と第１空間光変調器を通過した光とが入射するインテグレータ光学系とを備えたものである。
【０００７】
本技術の一実施の形態の投射型表示装置では、インテグレータ光学系に第２の光と第１空間光変調器を通過した光とが入射するようになっているので、画像信号のうち、高輝度領域を分離し、高輝度領域のみを第１空間光変調器で作成することが可能となる。また、同時に、インテグレータ光学系から照明される映像には、第２の光が利用されているので、輝度が維持される。インテグレータ光学系を通過した光は、別の空間光変調器（第２空間光変調器）に照明され、ここで画像信号に応じた映像が作成される。
【０００８】
本技術の一実施の形態の投射型表示装置によれば、インテグレータ光学系に第２の光と第１空間光変調器を通過した光とが入射するようにしたので、高輝度領域のみを選択的に第１空間光変調器で作成し、かつ、高輝度領域以外の部分では輝度を維持することができる。よって、高輝度領域では高いダイナミックレンジを実現するとともに、高輝度領域以外の部分では光の利用効率の低下を抑えることができる。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の効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本技術の一実施の形態に係る投射型表示装置の全体構成を表す模式図である。
【図２Ａ】図１に示した第１フライアイレンズに入射するＨＤＲ光ＬH2の位置の一例を表す平面図である。
【図２Ｂ】図１に示した第１フライアイレンズに入射するＨＤＲ光ＬH2の位置の他の例（１）を表す平面図である。
【図２Ｃ】図１に示した第１フライアイレンズに入射するＨＤＲ光ＬH2の位置の他の例（２）を表す平面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃに示した第１フライアイレンズに結像される映像の一例を表す平面図である。
【図３】図１に示した制御部の構成の一例を光学部とともに表す模式図である。
【図４Ａ】図３に示した信号分配回路に入力される映像の一例を表す平面図である。
【図４Ｂ】図３に示したＨＤＲ信号回路に送られる高輝度領域の映像の一例を表す平面図である。
【図４Ｃ】図３に示したインテグレータ光学系から第２空間光変調器に照射される映像の一例を表す平面図である。
【図４Ｄ】図３に示した強度変調信号回路から第２空間光変調器を駆動するために送られる映像の一例を表す平面図である。
【図５】変形例１に係る投射型表示装置の全体構成を表す模式図である。
【図６】変形例２に係る投射型表示装置の光学部の構成を表す模式図である。
【図７】変形例３に係る投射型表示装置の光学部の構成を表す模式図である。
【図８】変形例４に係る投射型表示装置の光学部の構成を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本技術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。
１．実施の形態
第２光源からの光と第１空間光変調器を通過した光とが入射するインテグレータ光学系を備えた例
２．変形例１
位相変調を行う第１空間光変調器を備えた例
３．変形例２
ロッドインテグレータを含むインテグレータ光学系を備えた例
４．変形例３
フルカラー表示の例
５．変形例４
一の光源から光を分配する例
【００１１】
〔実施の形態〕
（構成）
図１は本技術の一実施の形態に係る投射型表示装置（投射型表示装置１）の全体構成を表す模式図である。この投射型表示装置１は、例えばスクリーンに画像を投射する表示装置である。投射型表示装置１は、例えばＰＣ等のコンピュータや各種画像プレーヤ等の外部の画像供給装置にＩ／Ｆ（インターフェイス）を介して接続されており、このＩ／Ｆに入力される画像信号に基づいて、スクリーンへの投影を行うものである。なお、以下に説明する投射型表示装置１の構成は一例であり、本技術の投射型表示装置は、このような構成に限定されるものではない。
【００１２】
投射型表示装置１は、光学部１０と、光学部１０の動作を制御する制御部３０とを備えている。光学部１０は、第１光源１１および第２光源１４と、インテグレータ光学系２０とを含むものである。これに加えて、光学部１０には、第１光源１１から出射された光（ＨＤＲ光ＬH1）の光路に、第１照明光学系１２Ａ、第１空間光変調器１３、第２照明光学系１２Ｂおよび光路変換素子１２Ｃが設けられ、第２光源１４から出射された光（ＳＤＲ光ＬS）の光路に第３照明光学系１５が設けられ、インテグレータ光学系２０を通過した光の光路に第２空間光変調器１６および投射光学系１７が設けられている。詳細は後述するが、第１光源１１から出射されるＨＤＲ光ＬH1が、第１照明光学系１２Ａ、第１空間光変調器１３および第２照明光学系１２Ｂを通過して高輝度領域の映像が形成されるようになっている。即ち、第１光源１１、第１照明光学系１２Ａ、第１空間光変調器１３および第２照明光学系１２Ｂが、ピーク輝度を有する高輝度領域の映像を生成可能なＨＤＲ光学系である。本実施の形態では、ＨＤＲ光ＬH1が第１の光の一具体例、ＳＤＲ光ＬSが第２の光の一具体例に相当する。
【００１３】
第１光源１１および第２光源１４は、例えば、半導体レーザ（ＬＤ）または発光ダイオードなどの固体光源である。第１光源１１および第２光源１４は、蛍光体などの波長変換物質を用いた光源により構成してもよく、あるいは放電ランプにより構成してもよい。必要に応じて光学部１０には、第１光源１１および第２光源１４から出射された光を直線偏光に変換する偏光変換素子を設けるようにしてもよい。第１光源１１および第２光源１４は、それぞれ１つの固体光源により構成されていてもよく、それぞれ複数の固体光源により構成されていてもよい。
【００１４】
第１照明光学系１２Ａ、第２照明光学系１２Ｂおよび第３照明光学系１５は、例えばレンズ群または単一のレンズなどにより構成されている。光路変換素子１２Ｃは、例えばミラーなどにより構成されている。第１照明光学系１２Ａは、第１光源１１から出射されたＨＤＲ光ＬH1を第１空間光変調器１３に照明するためのものであり、第１光源１１と第１空間光変調器１３との間の光路に設けられている。第２照明光学系１２Ｂは、第１空間光変調器１３で空間光変調がなされたＨＤＲ光（ＨＤＲ光ＬH2）をインテグレータ光学系２０（より具体的には、後述のフライアイレンズ２１Ａ）に導くためのものである。第２照明光学系１２Ｂを通過したＨＤＲ光ＬH2は、例えば光路変換素子１２Ｃにより、進行方向が変更されて、インテグレータ光学系２０に導かれる。第３照明光学系１５は、第２光源１４から出射されたＳＤＲ光ＬSを平行光化してインテグレータ光学系２０に入射させるためのものであり、第２光源１４とインテグレータ光学系２０（より具体的には、後述のフライアイレンズ２１Ａ）との間の光路に設けられている。
【００１５】
第１空間光変調器１３および第２空間光変調器１６は、例えば透過型液晶パネルにより構成されている。この液晶パネルでは、光の入出射部に偏光素子が設けられており、光の強度変調が可能となっている。第１空間光変調器１３は、第１光源１１から出射され、第１照明光学系１２Ａを通過したＨＤＲ光ＬH1の変調を行う。第１空間光変調器１３からは、変調がなされたＨＤＲ光ＬH2が生成されるようになっている。第１空間光変調器１３は、第１照明光学系１２Ａと第２照明光学系１２Ｂとの間の光路に設けられている。第１空間光変調器１３で形成された像は、第２照明光学系１２Ｂによる共役の位置に形成されるようになっている。第２空間光変調器１６は、インテグレータ光学系２０を通過した光（積分光ＬHS）の変調を行うものである。第２空間光変調器１６は、インテグレータ光学系２０（より具体的には、後述のレンズ２２Ｂ）と投射光学系１７との間の光路に設けられている。第２空間光変調器１６で形成された像は、投射光学系１７を通じて拡大投影されるようになっている。第１空間光変調器１３および第２空間光変調器１６には、反射型液晶パネルまたはマイクロミラーを用いたミラーデバイスを用いるようにしてもよい。
【００１６】
インテグレータ光学系２０は、例えば２組のフライアイレンズ（第１フライアイレンズ２１Ａ，第２フライアイレンズ２１Ｂ）と第４照明光学系２２とを含むものである。第４照明光学系は例えば、第１レンズ２２Ａおよび第２レンズ２２Ｂにより構成されている。本実施の形態では、このインテグレータ光学系２０に、第１光源１１から出射され、第１空間光変調器１３で変調されたＨＤＲ光ＬH2と、第２光源１４から出射されたＳＤＲ光ＬSとが入射し、積分光ＬHSが形成されるようになっている。詳細は後述するが、これにより、入力された画像信号のうちの高輝度領域の映像のみが選択的に第１空間光変調器１３で生成され（ＨＤＲ光ＬH2）、高輝度領域以外の部分ではＳＤＲ光ＬSが利用される。よって、高輝度領域では高いダイナミックレンジを実現し、高輝度領域以外の部分では光の利用効率の低下を抑えることができる。
【００１７】
インテグレータ光学系２０は、第１空間光変調器１３で変調されたＨＤＲ光ＬH2と、第２光源１４から出射されたＳＤＲ光ＬSを均一化した光とを重ねあわせて積分光ＬHSを生成し、この積分光ＬHSを第２空間光変調器１６に導くためのものである。換言すれば、第１空間光変調器１３で生成された像は、第２光源１４から出射されたＳＤＲ光ＬSと重ね合わせられて、第２空間光変調器１６に結像されるようになっている。第１フライアイレンズ２１Ａおよび第２フライアイレンズ２１Ｂは、それぞれ複数のレンズエレメント（例えば後述の図２Ａ〜図２Ｄのエレメント２１ＡＬ）により構成されている。第１フライアイレンズ２１Ａの各レンズエレメントの焦点距離と第２フライアイレンズ２１Ｂの各レンズエレメントの焦点距離とは略等しくなっている。第１フライアイレンズ２１Ａと第２フライアイレンズ２１Ｂとの間の距離は、例えばこの焦点距離の値と同じである。第１フライアイレンズ２１Ａと第２フライアイレンズ２１Ｂとの間の距離は、この焦点距離の値の近傍の値であってもよい。第４照明光学系２２は、第１フライアイレンズ２１Ａおよび第２フライアイレンズ２１Ｂにより均一化された光を第２空間光変調器１６に導くためのものである。第２照明光学系１２Ｂおよび第３照明光学系１５からの光路（ＨＤＲ光ＬH2およびＳＤＲ光ＬSの光路）に、例えば、第１フライアイレンズ２１Ａ、第２フライアイレンズ２１Ｂ、第１レンズ２２Ａおよび第２レンズ２２Ｂの順に配置されている。
【００１８】
第１空間光変調器１３で変調されたＨＤＲ光ＬH2は、第２照明光学系１２Ｂを通過した後、例えば図２Ａに示したように、第１フライアイレンズ２１Ａの角に配置された１つのエレメント２１ＡＬに結像されるようになっている。あるいは、図２Ｂに示したように、第１フライアイレンズ２１Ａの中心に配置された１つのエレメント２１ＡＬに結像されるようになっていてもよい。あるいは、図２Ｃに示したように、複数（図２Ｃでは２×２）のエレメント２１ＡＬに第１空間光変調器１３で変調されたＨＤＲ光ＬH2を結像するようにしてもよい。複数のエレメント２１ＡＬに結像する場合には、図２Ｄに示したように、それぞれのエレメント２１ＡＬに同じ像が結像されるようにしてもよく、あるいは、互いに異なる像が結像されるようにしてもよい（図示せず）。同じ像が結像された場合にも、互いに異なる像が結像された場合にも、これらの像はインテグレータ光学系２０で重ね合わせられる。
【００１９】
第２光源１４から出射されたＳＤＲ光ＬSは、例えば、第３照明光学系１５を通過した後、第１フライアイレンズ２１Ａのうち、ＨＤＲ光ＬH2が入射しないエレメント２１ＡＬに入射するようになっている。ＨＤＲ光ＬH2が入射するエレメント２１ＡＬに、ＳＤＲ光ＬSが入射してもよい。このＳＤＲ光ＬSは、ＨＤＲ光ＬH2とともにインテグレータ光学系２０で均一化されて、第２空間光変調器１６に照射されるようになっている。例えば、１つのエレメント２１ＡＬにＨＤＲ光ＬH2が入射するとき（例えば、図２Ａ，２Ｂ）、それ以外の複数のエレメント２１ＡＬにＳＤＲ光ＬSが入射する。全てのエレメント２１ＡＬのうち、半分のエレメント２１ＡＬにＨＤＲ光ＬH2に入射し、もう半分のエレメント２１ＡＬにＳＤＲ光ＬSが入射するようになっていてもよい。
【００２０】
投射光学系１７は、第２空間光変調器１６で変調された光をスクリーン上に投射して結像させるためのものであり、例えば第１投射レンズ１７Ａおよび第２投射レンズ１７Ｂを含んでいる。
【００２１】
制御部３０は、図３に示したように、例えば、信号分配回路３１、ＨＤＲ信号回路３２、強度変調計算回路３３および強度変調信号回路３４を含んでいる。
【００２２】
信号分配回路３１は、外部から入力された画像信号ＶＳのうち、ＨＤＲ信号回路３２に送る信号ＶＳHと強度変調計算回路３３に送る信号ＶＳSとを分配するものである。ＨＤＲ信号回路３２には、画像信号ＶＳのうち高輝度領域に関する情報が送られる。強度変調計算回路３３には、このＨＤＲ信号回路３２に送られる情報を考慮したうえで、画像信号ＶＳに基づいた映像を第２空間光変調器１６で生成するための情報が送られる。
【００２３】
ＨＤＲ信号回路３２は、信号分配回路３１からの信号ＶＳHに基づいて、第１空間光変調器１３を駆動するための信号を生成するためのものであり、この信号が第１空間光変調器１３の駆動部（図示せず）に送られる。このＨＤＲ信号回路３２からの信号により、第１空間光変調器１３で高輝度領域の映像が生成されるようになっている。
【００２４】
強度変調計算回路３３は、信号分配回路３１からの信号ＶＳSと第２光源１４の発光状態等とから、強度変調信号回路３４に送る信号を計算するものである。強度変調信号回路３４は、強度変調計算回路３３から送られた信号に基づいて、第２空間光変調器１６を駆動するための信号を生成し、第２空間光変調器１６の駆動部（図示せず）に送るようになっている。
【００２５】
（動作）
以下、本実施の形態の投射型表示装置１の動作について、図３とともに図４Ａ〜図４Ｄを用いて説明する。外部から画像信号ＶＳとして、図４Ａに示した映像が入力された場合を例に挙げて説明する。図４Ａは、月の部分の領域１Ｒ１、山の部分の領域２Ｒ２および背景の領域３Ｒ３を含むものである。この映像は、例えば、領域１Ｒ１の輝度レベルが１０００、領域２Ｒ２の輝度レベルが５０、領域３Ｒ３の輝度レベルが０となっている。即ち、領域１Ｒ１と領域２Ｒ２との輝度レベルの比が、２０：１となっている。
【００２６】
信号分配回路３１は、画像信号ＶＳのうち高輝度領域に関する情報、例えば図４Ａの領域１Ｒ１に関する情報を選択して、信号ＶＳHとしてＨＤＲ信号回路３２に送る。ＨＤＲ信号回路３２は、第１空間光変調器１３で、領域１Ｒ１のみを有する画像（図４Ｂ）が生成されるように、第１空間光変調器１３の駆動部を制御する。
【００２７】
第１光源１１および第１空間光変調器１３が駆動されて、第１空間光変調器１３に図４Ｂの映像が生成される。この図４Ｂの映像は、第１フライアイレンズ２１Ａの１つのエレメント２１ＡＬまたは複数のエレメント２１ＡＬに結像される（ＨＤＲ光ＬH2）。
【００２８】
一方、第２光源１４が駆動されると、第２光源からのＳＤＲ光ＬSも第１フライアイレンズ２１Ａに入射する。インテグレータ光学系２０では、第１空間光変調器１３からのＨＤＲ光ＬH2と第２光源からのＳＤＲ光ＬSが均一化された光とが合成され（積分光ＬHS）、第２空間光変調器１６上に照射される。積分光ＬHSは、例えば図４Ｃに示した映像として、第２空間光変調器１６上に結像される。図４Ｃは、例えば、領域１Ｒ１の輝度が２０００ｃｄ／ｍ2であり、領域２Ｒ２の輝度が１００ｃｄ／ｍ2となっている。
【００２９】
強度変調計算回路３３では、信号分配回路３１からの信号ＶＳSと第２光源１４の発光状態等とから、図４Ｃの映像が第２空間光変調器１６上に照明されることを考慮した上で、強度変調信号回路３４に信号を送る。強度変調信号回路３４は、例えば図４Ｄに示した映像を生成するように第２空間光変調器１６の駆動部に信号を送る。図４Ｄは、例えば、領域１Ｒ１の輝度レベルが１００、領域２Ｒ２の輝度レベルが１００、領域３Ｒ３の輝度レベルが０となっている。この第２空間光変調器１６で生成される映像と、インテグレータ光学系２０から第２空間光変調器１６に結像される映像（図４Ｃ）とが合成されて、投射光学系１７によりスクリ−ン上に投射される。スクリ−ン上に投射される映像は、領域１Ｒ１と領域２Ｒ２との輝度レベルの比が２０：１となっている。即ち、画像信号ＶＳに基づいた出力がなされている。
【００３０】
（作用・効果）
本実施の形態の投射型表示装置１では、インテグレータ光学系２０に第２光源１４からのＳＤＲ光ＬSと第１空間光変調器１３を通過したＨＤＲ光ＬH2とが入射するので、画像信号ＶＳのうち、高輝度領域に関する信号ＶＳHを分離し、高輝度領域の映像のみを第１空間光変調器１３で作成することが可能となる。インテグレータ光学系２０を透過した積分光ＬHSは、第２空間光変調器１６を照明し、第２空間光変調器１６で生成された映像と合成される。これにより、高いダイナミックレンジを実現するとともに、光の利用効率の低下を抑えることできる。以下、これについて説明する。
【００３１】
一般的に、ＨＤＲを実現させるためには光の利用効率が低下することが問題となる。例えば、ＨＤＲの技術としては強度変調を２回行って、黒い（輝度の低い）表示領域部分は、より黒くすることが可能である。しかしながらこの場合、２回の強度変調により、光の利用効率が大きく低下する。また、位相変調と強度変調とを組み合わせることによりＨＤＲを実現することも可能であるが、この場合も、回折による位相変調を行うため、回折効率の低さが光の利用効率の低下を招くこととなる。このようなＨＤＲの技術では絶対光量が少なくなるため、明るい視聴環境下では、映像が見にくくなる。絶対光量を多くするためには、光源の駆動電力を大きくする必要がある。即ち、消費電力が増大する。
【００３２】
これに対し、本実施の形態では、信号分配回路３１により、高輝度領域の映像（例えば図４Ｂ）が選択され、第１空間光変調器１３で作成される。これにより、第１空間光変調器１３では、ピーク輝度を有する高輝度領域の映像が形成される。即ち、高輝度領域では高いダイナミックレンジを実現することができる。また、この第１空間光変調器１３を通過したＨＤＲ光ＬH2とともに、インテグレータ光学系２０に、第２光源１４からのＳＤＲ光ＬSが入射するので、高輝度領域以外の部分では、所定の輝度が維持される。即ち、高輝度領域以外の部分では光の利用効率の低下が抑えられる。したがって、第１光源１１および第２光源１４の駆動電力を抑え、消費電力の増加を抑えることができる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態では、インテグレータ光学系２０に第２光源１４からのＳＤＲ光ＬSと第１空間光変調器１３を通過したＨＤＲ光ＬH2とが入射するようになっているので、高いダイナミックレンジを実現するとともに、光の利用効率の低下を抑えることができる。
【００３４】
次に上記実施の形態の変形例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００３５】
〔変形例１〕
図５は、変形例１に係る投射型表示装置（投射型表示装置１Ａ）の全体構成を模式的に表したものである。この投射型表示装置１Ａは、上記実施の形態の第１空間光変調器１３に代えて、第１空間光変調器７３を有している。第１空間光変調器７３は位相変調を行うものである。この点において、投射型表示装置１Ａは投射型表示装置１と異なっている。
【００３６】
第１空間光変調器７３は、例えば液晶パネルまたはミラーデバイスにより構成されている。第１空間光変調器７３は、第１光源１１から出射され、第１照明光学系１２Ａを通過したＨＤＲ光ＬH1の位相変調を行う。第１空間光変調器７３からは、位相変調がなされた回折光ＬH3が出射される。第１空間光変調器７３は、第１空間光変調器１３と同様に、第１照明光学系１２Ａと第２照明光学系１２Ｂとの間の光路に設けられている。第１空間光変調器７３からの回折光ＬH3により、第２照明光学系１２Ｂを通して空間像が形成されるようになっている。位相変調を行う第１空間光変調器７３では、画素領域間の光の分配が可能である。つまり、低輝度領域の画素から高輝度領域の画素に光を分配して、第１光源１１からのＨＤＲ光ＬH1を高輝度領域に集中させることができる。よって、第１光源１１からのＨＤＲ光ＬH1の光の利用効率の低下も抑えることができる。第１空間光変調器７３が設けられているとき、第１光源１１は、レーザ光源により構成されていることが好ましい。レーザ光源からなる第１光源１１は、コヒーレンスの高い光を出射することができる。
【００３７】
投射型表示装置１Ａは、例えば制御部３０に信号変換回路３５を含むものである。信号変換回路３５は、信号分配回路３１から送られる高輝度領域の信号ＶSHのフーリエ変換を行い、フーリエ変換後の信号ＶSFをＨＤＲ信号回路３２に送るようになっている。第１空間光変調器７３上では、印加信号により回折格子が構成され、入射光が位相変調される。ＨＤＲ信号回路３２は、信号ＶSFにもとづいて、第１空間光変調器７３を駆動し、これにより、回折光ＬH3が形成される。
【００３８】
上記投射型表示装置１と同様に、このような投射型表示装置１Ａは、高いダイナミックレンジを実現するとともに、光の利用効率の低下を抑えることができる。加えて、第１光源１１から第１空間光変調器７３を通過する光の利用効率の低下が抑えられる。即ち、高輝度領域についても、光の利用効率の低下を抑えることができる。
【００３９】
〔変形例２〕
図６は、変形例２に係る投射型表示装置（投射型表示装置１Ｂ）の光学部１０の構成を模式的に表したものである。この投射型表示装置１Ｂは、上記実施の形態のインテグレータ光学系２０に代えて、ロッドインテグレータ４１を含むインテグレータ光学系４０を有している。この点において、投射型表示装置１Ｂは投射型表示装置１と異なっている。
【００４０】
インテグレータ光学系４０は、例えば、ロッドインテグレータ４１および第４照明光学系２２を含むものである。第２照明光学系１２Ｂおよび第３照明光学系１５からの光（ＨＤＲ光ＬH2およびＳＤＲ光ＬS）が入射する側から順に、例えば、ロッドインテグレータ４１、第１レンズ２２Ａおよび第２レンズ２２Ｂの順に配置されている。ロッドインテグレータ４１は、例えば円柱状または四角柱などの角柱状のガラスロッドにより構成されている。ロッドインテグレータ４１の端面に、第２光源１４から出射されたＳＤＲ光ＬSHと、第１空間光変調器１３からのＨＤＲ光ＬH2とが入射すると、ロッドインテグレータ４１の内部で全反射を繰り返し、均一な積分光ＬHSとして出射されるようになっている。即ち、ロッドインテグレータ４１は、上記実施の形態の第１フライアイレンズ２１Ａおよび第２フライアイレンズ２１Ｂと同様の役割を担っている。積分光ＬHSは、第４照明光学系２２により、第２空間光変調器１６に照射される。第１空間光変調器１３に代えて、上記変形例１の第１空間光変調器７３を設けるようにしてもよい。
【００４１】
上記投射型表示装置１と同様に、このような投射型表示装置１Ｂは、高いダイナミックレンジを実現するとともに、光の利用効率の低下を抑えることができる。
【００４２】
〔変形例３〕
図７は、変形例３に係る投射型表示装置（投射型表示装置１Ｃ）の光学部１０の構成を模式的に表したものである。この投射型表示装置１Ｃは、ピーク輝度を有する高輝度領域の映像を生成可能なＨＤＲ光学系として、赤色ＨＤＲ光学系、緑色ＨＤＲ光学系および青色ＨＤＲ光学系を有するものである。即ち、投射型表示装置１Ｃではフルカラー表示が可能となっている。
【００４３】
投射型表示装置１Ｃでは、赤色ＨＤＲ光学系として、赤色光源１１Ｒ、赤色第１照明光学系１２ＡＲ、赤色第１空間光変調器１３Ｒおよび赤色第２照明光学系１２ＢＲが設けられている。同様に、緑色ＨＤＲ光学系として、緑色光源１１Ｇ、緑色第１照明光学系１２ＡＧ、緑色第１空間光変調器１３Ｇおよび緑色第２照明光学系１２ＢＧが設けられ、青色ＨＤＲ光学系として、青色光源１１Ｂ、青色第１照明光学系１２ＡＢ、青色第１空間光変調器１３Ｂおよび青色第２照明光学系１２ＢＢが設けられている。赤色ＨＤＲ光学系、緑色ＨＤＲ光学系および青色ＨＤＲ光学系それぞれからの赤色光、緑色光および青色光は、色合成素子１８に入射するようになっている。投射型表示装置１Ｃでは、色合成素子１８で合成された光が、光路変換素子１２Ｃに導かれてインテグレータ光学系２０に入射する。色合成素子１８は、例えばダイクロイックミラーにより構成されている。
【００４４】
赤色光源１１Ｒから出射された赤色ＨＤＲ光ＬHRの光路に、赤色光源１１Ｒに近い位置から順に、赤色第１照明光学系１２ＡＲ、赤色第１空間光変調器１３Ｒおよび赤色第２照明光学系１２ＢＲが配置されている。赤色第１空間光変調器１３Ｒは、強度変調を行うものであってもよく、あるいは、位相変調を行うものであってもよい。赤色光源１１Ｒから出射された赤色ＨＤＲ光ＬHRは、赤色第１照明光学系１２ＡＲにより、赤色第１空間光変調器１３Ｒに入射するようになっている。赤色第１空間光変調器１３Ｒに入射した赤色ＨＤＲ光ＬHRは、強度変調または位相変調されて、赤色第２照明光学系１２ＢＲにより色合成素子１８に入射するようになっている。
【００４５】
緑色光源１１Ｇから出射された緑色ＨＤＲ光ＬHGの光路に、緑色光源１１Ｇに近い位置から順に、緑色第１照明光学系１２ＡＧ、緑色第１空間光変調器１３Ｇおよび緑色第２照明光学系１２ＢＧが配置されている。緑色第１空間光変調器１３Ｇは、強度変調を行うものであってもよく、あるいは、位相変調を行うものであってもよい。緑色光源１１Ｇから出射された緑色ＨＤＲ光ＬHGは、緑色第１照明光学系１２ＡＧにより、緑色第１空間光変調器１３Ｇに入射するようになっている。緑色第１空間光変調器１３Ｇに入射した緑色ＨＤＲ光ＬHGは、強度変調または位相変調されて、緑色第２照明光学系１２ＢＧにより色合成素子１８に入射するようになっている。
【００４６】
青色光源１１Ｂから出射された青色ＨＤＲ光ＬHBの光路に、青色光源１１Ｂに近い位置から順に、青色第１照明光学系１２ＡＢ、青色第１空間光変調器１３Ｂおよび青色第２照明光学系１２ＢＢが配置されている。青色第１空間光変調器１３Ｂは、強度変調を行うものであってもよく、あるいは、位相変調を行うものであってもよい。青色光源１１Ｂから出射された青色ＨＤＲ光ＬHBは、青色第１照明光学系１２ＡＢにより、青色第１空間光変調器１３Ｂに入射するようになっている。青色第１空間光変調器１３Ｂに入射した緑色ＨＤＲ光ＬHBは、強度変調または位相変調されて、青色第２照明光学系１２ＢＢにより色合成素子１８に入射するようになっている。
【００４７】
第２光源１４は、例えば白色光源である。投射型表示装置１Ｃでは、第２光源１４から出射され，第３照明光学系１５を通過したＳＤＲ光ＬSと、上記の色合成素子１８で合成された光とが、インテグレータ光学系２０に入射するようになっている。
【００４８】
インテグレータ光学系２０で生成された積分光ＬHSは、ダイクロイックミラーなどの色分離素子５１，５２により色分離されて、赤色第２空間光変調器１６Ｒ、緑色第２空間光変調器１６Ｇおよび青色第２空間光変調器１６Ｂに導かれるようになっている。例えば、まず、積分光ＬHSは色分離素子５１により、赤色光および緑色光と、青色光とに分離される。この青色光は、光路変換素子５５により青色第２空間光変調器１６Ｂに照射されるようになっている。光路変換素子５５と青色第２空間光変調器１６Ｂとの間の光路には、例えばレンズ６１Ｂが設けられている。色分離素子５１を通過した後の赤色光および緑色光は、更に、色分離素子５２に入射して、赤色光と緑色光とに分離される。この赤色光は、光路変換素子５３および光路変換素子５４の順に、光路を変換されて赤色第２空間光変調器１６Ｒに照射されるようになっている。例えば、光路変換素子５３と光路変換素子５４との間にはレンズ５７が設けられ、光路変換素子５４と赤色第２空間光変調器１６Ｒとの間にはレンズ６１Ｒが設けられている。色分離素子５２を通過した後の緑色光は、ミラー６１Ｇを介して緑色第２空間光変調器１６Ｇに照射されるようになっている。光路変換素子５３，５４，５５は、例えばミラーなどにより構成されている。
【００４９】
赤色第２空間光変調器１６Ｒ、緑色第２空間光変調器１６Ｇおよび青色第２空間光変調器１６Ｂで変調された赤色光、緑色光および青色光は、例えば偏光ビームスプリッタなどの色合成素子６３に入射するようになっている。色合成素子６３で合成された光が、投射光学系１７に入射する。
【００５０】
このようなフルカラー表示の投射型表示装置１Ｃであっても、上記投射型表示装置１と同様に、高いダイナミックレンジを実現するとともに、光の利用効率の低下を抑えることができる。
【００５１】
〔変形例４〕
図８は、変形例４に係る投射型表示装置（投射型表示装置１Ｄ）の光学部１０の構成を模式的に表したものである。この投射型表示装置１Ｄのように、１つの光源（光源７１）から光を分配してＨＤＲ光ＬH1とＳＤＲ光ＬSとを形成するようにしてもよい。光の分配は、光分配素子（光分配素子７２）により行われる。光分配素子７２は、例えば、一部の光を透過し、他の一部の光を反射するミラーにより構成されている。または、光分配素子７２をプリズムなどにより構成するようにしてもよい。
【００５２】
光源７１から出射された光は、例えば、光分配素子７２を透過するＨＤＲ光ＬH1と、光分配素子７２により反射されるＳＤＲ光ＬSとに分配される。ＨＤＲ光ＬH1は、第１照明光学系１２Ａ、第１空間光変調器および第２照明光学系１２Ｂを通過し、光路変換素子１２Ｄおよび光路変換素子１２Ｃによりフライアイレンズ２１Ａに導かれる。ＳＤＲ光ＬSは、光路変換素子７３により照明光学系１５に照射され、照明光学系１５からフライアイレンズ２１Ａに導かれる。より具体的には、ＳＤＲ光ＬSは、照明光学系１５の第１レンズ１５Ａおよび第２レンズ１５Ｂをこの順に通過して、フライアイレンズ２１Ａに入射する。光路変換素子１２Ｄ，７３は、例えば反射ミラーにより構成されている。
【００５３】
ＨＤＲ光ＬH1とＳＤＲ光ＬSとの比率は、任意に設定することが可能である。例えば、出射光量の全体の照度を明るくし、ダイナミックレンジが比較的高くない場合は、ＳＤＲ光ＬSの比率を大きくすればよい。あるいは、ダイナミックレンジが比較的高く、出射光量の全体の照度を低くする場合は、ＨＤＲ光ＬH1の比率を大きくすればよい。
【００５４】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態において例示した光学部の構成要素、配置および数等は、あくまで一例であり、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。
【００５５】
例えば、上記変形例１では、第１空間光変調器７３が位相変調を行う場合について説明したが、第２空間光変調素子が位相変調を行うものであってもよい。この場合、投射光学系１７を省略するようにしてもよい。また、インテグレータ光学系は、入射した光を均一にするものであれば、フライアイレンズまたはロッドインテグレータ以外の光学素子を含むものであってもよい。
【００５６】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であってこれに限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【００５７】
なお、本技術は、以下のような構成も可能である。
（１）
第１の光が入射する第１空間光変調器と、
第２の光と前記第１空間光変調器を通過した光とが入射するインテグレータ光学系と、
を備えた投射型表示装置。
（２）
更に、前記インテグレータ光学系を通過した光が入射する投射光学系を備えた
前記（１）に記載の投射型表示装置。
（３）
更に、前記インテグレータ光学系と前記投射光学系との間の光路に第２空間光変調器を有する
前記（２）に記載の投射型表示装置。
（４）
前記インテグレータ光学系は、第１フライアイレンズおよび第２フライアイレンズを含む
前記（１）に記載の投射型表示装置。
（５）
前記第１空間光変調器を通過した光は、前記第１フライアイレンズの１のエレメントに入射する
前記（４）に記載の投射型表示装置。
（６）
前記第１空間光変調器を通過した光は、前記第１フライアイレンズの複数のエレメントに入射する
前記（４）に記載の投射型表示装置。
（７）
前記インテグレータ光学系はロッドインテグレータを含む
前記（１）に記載の投射型表示装置。
（８）
更に、
映像信号から高輝度領域の情報を分配する信号分配回路と、
前記高輝度領域の情報に基づいて前記第１空間光変調器を駆動するための信号を生成するＨＤＲ（High Dynamic Range）信号回路とを備えた
前記（１）乃至（７）のうちいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（９）
更に、前記第１の光を発生させる第１光源と、
前記第２の光を発生させる第２光源とを備えた
前記（１）乃至（８）のうちいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１０）
前記第１光源は、赤色第１光源、緑色第１光源および青色第１光源を含み、
前記第１空間光変調器は、前記赤色第１光源からの光が入射する赤色第１空間光変調器、前記緑色第１光源からの光が入射する緑色第１空間光変調器および前記青色第１光源からの光が入射する青色第１空間光変調器を含む
前記（９）に記載の投射型表示装置。
（１１）
前記第２光源は白色光源である
前記（８）または（９）に記載の投射型表示装置。
（１２）
前記第１空間光変調器は、前記第１の光の強度変調を行う
前記（１）乃至（１１）のうちいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１３）
前記第１空間光変調器は、前記第１の光の位相変調を行う
前記（１）乃至（１１）のうちいずれか１つに記載の投射型表示装置。
（１４）
前記第１の光および前記第２の光は一の光源からの光を分配して発生させる
前記（１）乃至（８）のうちいずれか１つに記載の投射型表示装置。
【００５８】
本出願は、日本国特許庁において２０１６年８月２日に出願された日本特許出願番号第２０１６−１５１７０９号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
【００５９】
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。
【図１】
2018025506.tif 000003
【図２Ａ】
2018025506.tif 000004
【図２Ｂ】
2018025506.tif 000005
【図２Ｃ】
2018025506.tif 000006
【図２Ｄ】
2018025506.tif 000007
【図３】
2018025506.tif 000008
【図４Ａ】
2018025506.tif 000009
【図４Ｂ】
2018025506.tif 000010
【図４Ｃ】
2018025506.tif 000011
【図４Ｄ】
2018025506.tif 000012
【図５】
2018025506.tif 000013
【図６】
2018025506.tif 000014
【図７】
2018025506.tif 000015
【図８】
2018025506.tif 000016
【国際調査報告】
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2018025506.tif 000019
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