CN112789555A - 照明装置和显示设备 - Google Patents

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Abstract

根据本公开内容的照明装置包括：照明光学系统，其按来自光源的光入射的顺序，具有第一可变光圈和第二可变光圈，并且基于来自光源的光生成用于由脉冲宽度调制方式生成图像的照明光；亮度计算部，其至少对于图像信号中的每一帧计算平均亮度；灰度评估计算部，其至少对于单位灰度位的每个显示周期评估屏幕中的灰度值；第一孔径确定部，其基于由亮度计算部计算出的平均亮度来确定第一可变光圈的孔径；和第二孔径确定部，其基于由灰度评估计算部的评估来确定第二可变光圈的孔径。

Description

照明装置和显示设备
技术领域
本公开内容涉及一种照明装置和显示设备，该照明装置包括具有可变光圈的照明光学系统。
背景技术
例如，使用诸如微镜阵列(MMA)之类的镜阵列装置作为光调制元件的显示设备由PWM(脉冲宽度调制)方式执行灰度控制。同时，对于投影仪，存在一种通过为照明光学系统提供可变光圈来调节对比度的称为动态对比度的技术。另外，对于投影仪，存在一种通过为照明光学系统和投影光学系统各自提供可变光圈来改善对比度的技术(参见专利文献1)。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开第2006-285089号
发明内容
在典型的PWM方式的灰度控制中，灰度级的数量受到限制。另外，典型的动态对比度是一种用于在每个场景中增加和减少整个屏幕的光量的技术，而不是用于改善屏幕中任何给定区域的对比度的技术。
期望提供一种照明装置和显示设备，该照明装置使得在由PWM方式执行成像中能够改善灰度表示。
根据本公开内容的实施方式的照明装置包括：照明光学系统，其按来自光源的光入射的顺序，具有第一可变光圈和第二可变光圈，并且基于来自所述光源的光生成用于由脉冲宽度调制方式生成图像的照明光；亮度计算部，其至少对于图像信号中的每一帧计算平均亮度；灰度评估计算部，其至少对于单位灰度位的每个显示周期评估屏幕中的灰度值；第一孔径确定部，其基于由所述亮度计算部计算出的平均亮度来确定所述第一可变光圈的孔径；和第二孔径确定部，其基于由所述灰度评估计算部的评估来确定所述第二可变光圈的孔径。
根据本公开内容的实施方式的显示设备包括：光调制元件，其由脉冲宽度调制方式调制照明光以生成图像；照明光学系统，其按来自光源的光入射的顺序，具有第一可变光圈和第二可变光圈，并且基于来自所述光源的光生成用于由所述脉冲宽度调制方式生成图像的照明光；亮度计算部，其至少对于图像信号中的每一帧计算平均亮度；灰度评估计算部，其至少对于单位灰度位的每个显示周期评估屏幕中的灰度值；第一孔径确定部，其基于由所述亮度计算部计算出的平均亮度来确定所述第一可变光圈的孔径；和第二孔径确定部，其基于由所述灰度评估计算部的评估来确定所述第二可变光圈的孔径。
在根据本公开内容的实施方式的照明装置或显示设备中，基于由亮度计算部计算的至少每一帧的平均亮度，确定第一可变光圈的孔径。另外，基于由灰度评估计算部至少在单位灰度位的每个显示周期内评估的屏幕中的灰度值来确定第二可变光圈的孔径。
附图说明
图1是表示根据本公开内容的第一实施方式的显示设备的配置示例的示意框图。
图2是根据第一实施方式的显示设备中的第一可变光圈和第二可变光圈的配置示例的示意性前视图。
图3是第一可变光圈和第二可变光圈的每个的光圈叶片的配置示例的示意性前视图。
图4是表示根据第一实施方式的显示设备中的第一可变光圈和第二可变光圈的PWM控制序列和开闭控制序列的示例的时序图。
图5是表示根据第一实施方式的显示设备中的第一可变光圈和第二可变光圈的开闭操作与灰度之间的关系的示例的说明图。
图6是表示根据比较例的显示设备中的灰度响应特性的第一示例的说明图。
图7是表示根据比较例的显示设备中的灰度响应特性的第二示例的说明图。
图8是表示根据第一实施方式的显示设备中的灰度响应特性的示例的说明图。
图9是表示典型的PWM方式的灰度生成规则的示例的说明图。
图10是表示典型的PWM方式投影仪中的位序列与亮度之间的关系的示例的说明图。
图11是表示在典型的PWM方式投影仪中添加单个可变光圈的情况下位序列与亮度之间的关系的示例的说明图。
图12是表示期望的灰度特性的示例的说明图。
图13是表示根据第一实施方式的显示设备中可实现的灰度表示的示例的说明图。
图14是表示根据第一实施方式的显示设备中的PWM序列中的序列号与第二可变光圈的孔径比之间的关系的示例的说明图。
图15是表示根据第一实施方式的显示设备中的第一可变光圈和第二可变光圈各自对于每一帧的孔径比的控制示例的说明图。
图16是表示根据第一实施方式的显示设备中的每一帧的视控光量的示例的说明图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本公开内容的一些实施方式。要注意的是，以以下顺序给出描述。
0.比较例
1.第一实施方式(图1至图16)
1.1根据第一实施方式的显示设备的配置
1.2根据第一实施方式的显示设备的操作
1.3效果
1.4第一实施方式的变型例
2.其他实施方式
<0比较例>
(根据比较例的显示设备的概述和问题)
对于投影仪，其中照明光学系统设置有可变光圈的典型的动态对比度技术是一种用于针对每个场景调整整个图像的光量的技术，而不是用于扩展在例如用于TV(电视)或类似物的液晶显示器的屏幕上任何给定区域的动态范围的技术。因此，该技术类似于但不同于所谓的HDR(高动态范围)技术，并且不能感知真实图像的动态范围以及目录中描述的对比度值。
另外，例如，在使用诸如DMD(数字微镜装置)之类的微镜阵列装置和一些便携式投影仪的投影仪中，通过PWM方式进行灰度表示。在由PWM方式的灰度表示中，用2n个数字灰度表示灰度，并且在人脑处理中识别出该灰度。由PWM方式的灰度表示是一个数字系统；因此，灰度级的数量是有限的。在由典型的PWM方式的灰度表示中，分配给低灰度值侧(暗侧)的存储器通常是不足的，这在黑色区域的表达能力方面引起了重大问题。特别地，在典型的PWM方式显示设备中，经常提供一种用于补偿灰度表示的扩散表示技术；然而，会出现伪影，其中在图像的黑色部分中会看到噪声颗粒。因此，很难说低灰度值侧的区域中的图像质量高。另外，在典型的PWM方式显示设备中，难以在低灰度值侧的区域中再现理想的γ(伽玛)曲线，这导致具有粗糙纹理的灰度表示。这也落后于在用于TV或类似物的液晶显示器中实现的HDR中的黑色纹理。
因此，期望开发一种技术，该技术使得在由PWM方式成像中可以改善灰度表示。
要注意的是，专利文献1(日本未审查专利申请公开第2006-285089号)公开了一种通过为照明光学系统和投影光学系统各自提供可变光圈来改善对比度的技术。然而，例如，在专利文献1中描述的技术用于调整整个图像的亮度，而不是用于控制PWM中的每个灰度位的亮度。相反，在本公开内容的技术中，如后所述，在照明光学系统中包括第一可变光圈和第二可变光圈，并且可以控制在PWM中的每个场景的亮度和每个灰度位的亮度。根据本公开内容的技术，这使得可以增加屏幕中的动态范围，并改善在低灰度值侧的灰度表示，在低灰度值侧，PWM方式的显示设备效果不好。
<1.第一实施方式>
[1.1根据第一实施方式的显示设备的配置]
图1示意性地表示根据本公开内容的第一实施方式的显示设备的配置示例。图1表示作为显示设备的示例的投影仪1的配置示例。
以下，以投影仪1进行全彩色显示的情况为例进行说明。然而，本公开内容的技术还可以应用于执行单色显示的情况。
投影仪1包括光源10、照明光学系统20、光调制元件30、投影光学系统40和调度器50。投影仪1还包括第一光圈驱动器61、第二光圈驱动器62和PWM定序器63。
照明光学系统20包括第一可变光圈21、第二可变光圈22和光积分棒23。除了光积分棒之外，照明光学系统20可包括诸如聚光光学系统这样的光学系统。
调度器50包括第一孔径确定部51、第二孔径确定部52、平均亮度计算部53、灰度评估计算部54和亮度信息提取部55。
光源10输出作为照明光源的彩色光。光源10包括例如红色(R)光源、绿色(G)光源和蓝色(B)光源。光源10包括例如固态光源，诸如半导体激光器(LD：Laser Diode)和LED(发光二极管)。
光调制元件30的示例是包括多个镜的镜阵列装置。镜阵列装置是微镜阵列装置，例如DMD，包括与像素对应并且布置成阵列(矩阵)的多个微镜。光调制元件30基于图像信号Vin对每种颜色调制照明光以产生投影图像。
投影光学系统40例如包括多个透镜，并且将由光调制元件30生成的投影图像投影在投影表面诸如未示出的屏幕上。
图像信号Vin经由调度器50输入到PWM定序器63中。PWM定序器63控制一帧图像信号Vin中每种颜色的子帧的周期。另外，PWM定序器63在每种颜色的子帧的周期内控制每种颜色的每个灰度位的显示周期。
投影仪1进一步包括位平面生成部，该位平面生成部基于图像信号Vin针对与在每种颜色的子帧的周期中显示的多个灰度位中的每个对应的灰度位生成位平面的数据。位平面生成部在每个灰度位的显示周期之前，以灰度位为单位将用于每个生成的灰度位的位平面的数据传输到光调制元件30。
照明光学系统20基于来自光源10的光，生成用于由脉冲宽度调制方式生成图像的照明光。来自光源10的每种彩色光进入照明光学系统20。照明光学系统20由光积分棒23均衡来自光源10的每种彩色光，以生成每种颜色的照明光。通过由照明光学系统20产生的每种颜色的照明光来照明光调制元件30。
在照明光学系统20中，按来自光源10的光入射的顺序，设置第一可变光圈21和第二可变光圈22。在照明光学系统20中，第一可变光圈21和第二可变光圈22例如设置在光积分棒23的前方(在光源10侧上)。然而，例如，第二可变光圈22可设置在光积分棒23的后面。第二可变光圈22设置在光积分棒23的后面使得可减小照明光学系统20的机构的尺寸。
第一可变光圈21以比第二可变光圈22低的速度执行开闭操作。第一可变光圈21的孔径的可变范围优选大于第二可变光圈22的孔径的可变范围。第一可变光圈21至少对每一帧进行开闭操作。例如，在输入能够识别包括至少一帧的场景(图像场景)的HDR信号作为图像信号Vin的情况下，例如针对每个场景控制第一可变光圈21的打开和关闭，如稍后描述的图4中所示。第一可变光圈21是用于动态地调节整个屏幕的亮度的光圈。例如，第一可变光圈21在控制每个场景的整个屏幕的平均亮度方面起作用。
第二可变光圈22能够以比第一可变光圈21更高的速度执行开闭操作。第二可变光圈22的孔径的可变范围可小于第一可变光圈21的孔径的可变范围。第二可变光圈22能够至少在单位灰度位(至少一个位平面)的每个显示周期内执行开闭操作，如稍后描述的图4中所示。第二可变光圈22至少在第一可变光圈21的孔径变为由第一孔径确定部51确定的孔径之后的期间内执行开闭操作。
第二可变光圈22设置为比第一可变光圈21更靠近光调制元件30，并且主要围绕低灰度值侧的区域例如与PWM序列的灰度级同步地执行开闭操作。第二可变光圈22通过使通过第一可变光圈21(约0％至约100％)的光进一步会聚，在由PWM有效地增加灰度表示中起作用。第二可变光圈22的打开和关闭优选地是针对每个单位灰度位来控制的，但是也可以针对每组多个灰度位来控制。例如，在PWM序列的灰度位整体上包括位1至位10的情况下，考虑到驱动第二可变光圈22的电动机的成本和大小，可以将灰度位分为2至5个灰度位组，并且可针对每个灰度位组来控制第二可变光圈22的打开和关闭。可替代地，即使主要针对具有噪声感的低灰度值侧上的灰度位驱动第二可变光圈22，也可以期望改善灰度表示的效果。
图2示意性地表示第一可变光圈21和第二可变光圈22的配置示例。在图2中，(A)表示孔径相对较大的状态(打开状态)的示例，(B)表示孔径相对较小的状态(关闭状态)的示例。图3示意性地表示第一可变光圈21和第二可变光圈22各自的光圈叶片71的配置示例。
第一可变光圈21和第二可变光圈22各自的示例可以是典型的虹膜光圈。虹膜光圈包括多个光圈叶片71。如图3所示，可以驱动多个光圈叶片71中的每个光圈叶片。为了驱动第二可变光圈22，根据PWM序列要求高速和高精度。在第二可变光圈22是虹膜光圈的情况下，期望例如通过诸如DD(直接驱动)-SSM(超音速电动机)这样的MEMS(微机电系统)致动器来控制每个光圈叶片71。
调度器50例如从图像信号Vin计算例如每个场景的平均亮度和屏幕中的灰度值(特别是在低灰度值侧)，并根据平均亮度和灰度值来确定第一可变光圈21的孔径和第二可变光圈22的孔径的指示值。
亮度信息提取部55提取图像信号Vin中的亮度信息，并将该亮度信息输出到平均亮度计算部53和灰度评估计算部54。
平均亮度计算部53基于图像信号Vin中的亮度信息，计算图像信号Vin中的至少每一帧的平均亮度。平均亮度计算部53计算包含至少一帧的每个场景的平均亮度。
灰度评估计算部54基于图像信号Vin中的亮度信息，至少在单位灰度位(至少一个位平面)的每个显示周期内评估屏幕中的灰度值。
第一孔径确定部51基于由亮度计算部计算出的平均亮度来确定第一可变光圈的孔径。第一孔径确定部51将与所确定的第一可变光圈的孔径对应的指示值输出到第一光圈驱动器61。
第二孔径确定部52基于由灰度评估计算部的评估来确定第二可变光圈22的孔径。第二孔径确定部52至少对于每个单位灰度位确定第二可变光圈22的孔径。第二孔径确定部52将与所确定的第二可变光圈22的孔径对应的指示值输出到第二光圈驱动器62。
第一光圈驱动器61根据来自第一孔径确定部51的指示值驱动第一可变光圈21，并控制第一可变光圈21的孔径。第一可变光圈21的孔径通常可通过开环控制进行控制。反馈回路控制用于应对高级模型和电影院应用所需的高精度亮度表示。第一光圈驱动器61对第一可变光圈21的驱动频率比光瞳变化快，例如在帧率为60Hz的情况下，驱动频率为60Hz。
第二光圈驱动器62基于来自第二孔径确定部52的指示值来驱动第二可变光圈22，并且控制第二可变光圈22的孔径。可取的是，由第二光圈驱动器62使第二可变光圈的驱动频率22与PWM序列的位同步，并且例如在帧率为60Hz的情况下驱动频率为1.8kHz至14.4kHz。
[1.2根据第一实施方式的显示设备的操作]
图4从上到下顺序表示投影仪1中的PWM控制序列以及第一和第二可变光圈21和22的开闭控制序列的示例。图5表示第一可变光圈21和第二可变光圈22的开闭操作与投影仪1中的灰度之间的关系的示例。
在典型的PWM方式执行灰度表示的情况下，用具有恒定亮度的光连续地照射光调制元件30。光调制元件30将每个像素的光调制控制为两种状态，即，亮和暗(白和黑)状态。光调制元件30改变每个像素的光的调制时序以改变光的脉冲宽度，由此执行灰度表示。
例如，在由PWM方式执行灰度表示的情况下，可以通过在预定周期内(通常一个帧)组合亮度不同的至少四种图像来表示16灰度图像。也就是说，在首先，例如表示16个灰度的情况下，针对每个像素将亮度量化为四个灰度位。例如，然后一帧的图像数据由每种灰度位加权的四种图像数据的组合表示。此时，通常将每个灰度位的一组图像数据称为“位平面”。位平面是每个灰度位的亮度信息平面。
例如，在表示1024个灰度的情况下，可以通过针对每种颜色组合具有1、2、4、8、...、255的脉冲宽度的单位灰度位来执行离散灰度表示。图4表示一个示例，其中将一帧划分为各个颜色R、G和B的子帧，并且以具有1、2、4、8、...、255单位灰度位大小的位平面的顺序显示各个颜色的每个子帧。在图4中的顶部处的PWM控制序列中，轮廓部分指示亮度为浅(白色)的状态，而对角网格部分表示亮度为暗(黑色)的状态。
图4指示简化的简单控制序列。例如，考虑一个黑暗场景。不用说，屏幕完全是黑暗的，这导致第一可变光圈21的孔径减小。到目前为止，这是通常用于投影仪的动态对比度的概念。
接下来，考虑确保屏幕中的动态范围。如果根据屏幕中最黑的部分使第一可变光圈21变窄，则屏幕上最白的部分也变暗。这是在黑暗的房间的场景中窗外的景色被认为是光变暗的现象，这种现象在HDR TV中得以解决，但是在投影仪中是一个问题。相反，在根据白色部分执行调节的情况下，这次房间的黑暗消失了，这导致了可靠的图像质量。
因此，在投影仪1中，第一可变光圈21的孔径的控制量被设定为对白(光)侧给予较高的优先级。另外，采取了由第二可变光圈22减弱黑色的方法。也就是说，第二可变光圈22被控制为在PWM序列的黑色侧变窄。相应地，例如，如图5所示，由第一可变光圈21动态地控制除黑色区域以外的灰度的亮度，并且由第二可变光圈22动态地控制黑色区域中的亮度。值得注意的是，例如，第一可变光圈21的孔径的可变范围a大于第二可变光圈22的孔径的可变范围b。在黑色区域中，由第一可变光圈21使亮度降低一定程度，此后，由第二可变光圈22进一步降低了亮度。第二可变光圈22被控制为在PWM序列的黑色侧变窄。由第二可变光圈22控制亮度的黑色区域可以是具有大约1/3最亮灰度值的暗区域。
[1.3效果]
如上所述，在根据第一实施方式的投影仪1中，可以改善在由PWM方式执行成像中的灰度表示。
在根据第一实施方式的投影仪1中，改善了屏幕中的动态范围，并且特别地，改善了低灰度值侧的灰度表示的纹理。根据投影仪1，照明光学系统20中的光圈具有包括第一可变光圈21和第二可变光圈22的两级配置，并且通过图像的平均亮度和灰度值对第一可变光圈21和第二可变光圈22执行反馈控制，这不仅可以调节整个屏幕的光量，而且可以改善暗面的灰度表示。根据投影仪1，可以在不粗糙的情况下提高一个屏幕的对比度，同时将黑色区域中的灰度级数增加到2n或更多。根据投影仪1，可以改善与现有光源的动态对比度。
图6表示根据比较例的显示设备中的灰度响应特性的第一示例。图7表示根据比较例的显示设备中的灰度响应特性的第二示例。图8表示根据本公开内容的技术的投影仪1中的灰度响应特性的示例。在图6至图8中，横轴表示灰度，纵轴表示亮度。虚线表示由图像源期望的γ曲线。
在图6中，实线示意性地表示典型的PWM方式的灰度表示。在图7中，实线示意性地表示由典型的动态对比度的灰度表示。如图6所示，在典型的PWM方式中，动态范围狭窄。同时，如图7所示，可以通过典型的动态对比度技术来扩大动态范围。但是，不可能充分再现由图像源期望的γ曲线。
在图8中，实线示意性地表示通过本公开内容的技术的灰度表示。在本公开内容的技术中，与典型的动态对比度的技术类似，可以由第一可变光圈21扩大动态范围。此外，可以由第二可变光圈22调节灰度响应特性的梯度，这使得可以使该梯度接近由图像源期望的γ曲线。
接下来，参照图9至图16更详细地描述根据第一实施方式的由投影仪1可实现的灰度表示。
图9表示典型的PWM方式的灰度生成规则的示例。为了简化，图9表示4位单色的示例。值得注意的是，8到12位全色是投影仪实际产品的主流。不管位数如何，扩大由本公开内容的技术产生效果的动态范围和灰度表示能力(分辨率)都是有效的。
用四位可表示的灰度的数量是24＝16。一帧的周期是1/帧速率。图9表示用于表示一个4位单色帧中的16个灰度的16位的位序列的示例。
图10表示典型的PWM方式投影仪中的位序列与亮度之间的关系的示例。在典型的PWM方式投影仪中，光调制元件包括二进制装置，该二进制装置使得位序列和亮度之间的关系如图10所示是线性的。值得注意的是，图10对应于可变光圈的孔径比处于稍后将描述的图11中的第1-4号的状态的情况。
图11表示在典型的PWM方式投影仪中添加单个可变光圈的情况下位序列与亮度之间的关系的示例。单个可变光圈例如设置在照明光学系统或投影光学系统中。图11表示其中单个可变光圈的孔径比被改变为第1-1号、第1-2号、第1-3号和第1-4号的位序列与亮度之间的关系的示例。各编号的孔径比如下。
Figure BDA0003006580260000101
如图11所示，单个可变光圈的孔径比越低，则灰度间隔减小得越多。因此，提供单个可变光圈在期望增加黑色灰度的情况下是有效的，并且通常被称为动态对比度技术。在这种动态对比度技术中，孔径比越低，整个动态范围的减小(恶化)就越大。
图12表示期望的灰度特性的示例。图12表示相对于图11中表示的灰度特性(位序列与亮度之间的关系)，期望的灰度特性((A)至(H))的示例。人眼在黑暗侧比在明亮侧具有更高的灵敏度。因此，在黑暗侧的灰度间隔较小且在明亮侧的灰度间隔较宽(较大)的情况下，灰度表示优异。因此，期望执行灰度控制以具有例如图12所示的通过点(A)至(H)的特性。
图13表示根据第一实施方式的显示设备(投影仪1)可实现的灰度表示的示例。如上所述，在根据第一实施方式的投影仪1中，可以通过第一可变光圈21和第二可变光圈22的组合来实现期望的灰度表示。如同图11，在图13中，第一可变光圈21的孔径比由第1-1号、第1-2号、第1-3号和第1-4号表示。另外，第2号表示第二可变光圈22的孔径比。图14表示PWM序列中的序列号与第二可变光圈的孔径比之间的关系。第二可变光圈22的孔径比例如针对每个位序列而变化。因此，在第一可变光圈21的孔径比是第1-4号的情况下，如图14所示，针对每个位序列(第1-4号×第2号)改变第二可变光圈22的孔径比，这使得可以获得穿过图12所示的点(A)至(H)的期望特性。
值得注意的是，图13和图14所示的第一可变光圈21的孔径比和第二可变光圈22的孔径比是示例的，并且不限于示出的示例。
图15表示根据第一实施方式的显示设备(投影仪1)中的第一可变光圈21和第二可变光圈22中的每一个的孔径比的控制示例。图16表示在如图15所示控制第一可变光圈21和第二可变光圈21中的每一个的孔径比的情况下，每一帧的视控光量的示例。如图16所示，视控光量是与第一可变光圈21的孔径比和第二可变光圈21的孔径比对应的光量。
值得注意的是，本说明书中描述的效果仅是说明性的而非限制性的，并且可以提供其他效果。以下其他实施方式的效果也相同。
[1.4第一实施方式的变型例]
在第一实施方式中，将从光源10输出的光的亮度描述为恒定；然而，从光源10输出的光的亮度可以根据灰度值而变化。这允许更高精度的灰度表示。
<2.其他实施方式>
根据本公开内容的技术不限于上述各个实施方式的描述，并且可以以各种方式进行修改。
例如，本技术可以具有以下配置。
根据以下配置的本技术，可以改善在由PWM方式执行图像生成中的灰度表示。
(1)
一种照明装置，包括：
照明光学系统，其按来自光源的光入射的顺序，具有第一可变光圈和第二可变光圈，并且基于来自所述光源的光生成用于由脉冲宽度调制方式生成图像的照明光；
亮度计算部，其至少对于图像信号中的每一帧计算平均亮度；
灰度评估计算部，其至少对于单位灰度位的每个显示周期评估屏幕中的灰度值；
第一孔径确定部，基于由所述亮度计算部计算出的平均亮度来确定所述第一可变光圈的孔径；和
第二孔径确定部，基于由所述灰度评估计算部的评估来确定所述第二可变光圈的孔径。
(2)
根据(1)所述的照明装置，其中所述亮度计算部对于包含至少一帧的每个场景计算平均亮度。
(3)
根据(1)或(2)所述的照明装置，其中所述第二可变光圈能够以比所述第一可变光圈更高的速度执行开闭操作。
(4)
根据(1)至(3)中的任一项所述的照明装置，其中所述第二可变光圈的孔径的可变范围小于所述第一可变光圈的孔径的可变范围。
(5)
根据(1)至(4)中的任一项所述的照明装置，其中所述第一可变光圈至少对每一帧执行开闭操作。
(6)
根据(1)至(5)中的任一项所述的照明装置，其中
所述第二孔径确定部至少对于每个单位灰度位确定所述第二可变光圈的孔径，并且
所述第二可变光圈至少在所述单位灰度位的每个显示周期内执行开闭操作。
(7)
根据(1)至(6)中的任一项所述的照明装置，其中所述第二可变光圈至少在所述第一可变光圈的孔径变为由所述第一孔径确定部所确定的孔径之后的期间内执行开闭操作。
(8)
根据(1)至(7)中的任一项所述的照明装置，其中所述第一可变光圈和第二可变光圈是虹膜光圈。
(9)一种显示设备，包括：
光调制元件，其由脉冲宽度调制方式调制照明光以生成图像；
照明光学系统，其按来自光源的光入射的顺序，具有第一可变光圈和第二可变光圈，并且基于来自所述光源的光生成用于由所述脉冲宽度调制方式生成图像的照明光；
亮度计算部，其至少对于图像信号中的每一帧计算平均亮度；
灰度评估计算部，其至少对于单位灰度位的每个显示周期评估屏幕中的灰度值；
第一孔径确定部，基于由所述亮度计算部计算出的平均亮度来确定所述第一可变光圈的孔径；和
第二孔径确定部，基于由所述灰度评估计算部的评估来确定所述第二可变光圈的孔径。
(10)
根据(9)所述的显示设备，进一步包括：投影光学系统，投影由所述光调制元件生成的图像。
本申请要求于2018年10月10日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP2018-191945的优先权，通过引用将该专利申请的全部内容并入本文。
本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求书或其等同物的范围内即可。

Claims (10)

1.一种照明装置，包括：
照明光学系统，其按来自光源的光入射的顺序，具有第一可变光圈和第二可变光圈，并且基于来自所述光源的光生成用于由脉冲宽度调制方式生成图像的照明光；
亮度计算部，其至少对于图像信号中的每一帧计算平均亮度；
灰度评估计算部，其至少对于单位灰度位的每个显示周期评估屏幕中的灰度值；
第一孔径确定部，其基于由所述亮度计算部计算出的所述平均亮度来确定所述第一可变光圈的孔径；和
第二孔径确定部，其基于由所述灰度评估计算部的评估来确定所述第二可变光圈的孔径。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述亮度计算部对于包含至少一帧的每个场景计算平均亮度。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第二可变光圈能够以比所述第一可变光圈更高的速度执行开闭操作。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第二可变光圈的孔径的可变范围小于所述第一可变光圈的孔径的可变范围。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一可变光圈至少对每一帧执行开闭操作。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中
所述第二孔径确定部至少对于每个单位灰度位确定所述第二可变光圈的孔径，并且
所述第二可变光圈至少在所述单位灰度位的每个显示周期内执行开闭操作。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第二可变光圈至少在所述第一可变光圈的孔径变为由所述第一孔径确定部所确定的孔径之后的期间内执行开闭操作。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一可变光圈和第二可变光圈是虹膜光圈。
9.一种显示设备，包括：
光调制元件，其由脉冲宽度调制方式调制照明光以生成图像；
照明光学系统，其按来自光源的光入射的顺序，具有第一可变光圈和第二可变光圈，并且基于来自所述光源的光生成用于由脉冲宽度调制方式生成图像的照明光；
亮度计算部，其至少对于图像信号中的每一帧计算平均亮度；
灰度评估计算部，其至少对于单位灰度位的每个显示周期评估屏幕中的灰度值；
第一孔径确定部，其基于由所述亮度计算部计算出的所述平均亮度来确定所述第一可变光圈的孔径；和
第二孔径确定部，其基于由所述灰度评估计算部的评估来确定所述第二可变光圈的孔径。
10.根据权利要求9所述的显示设备，进一步包括：投影光学系统，投影由所述光调制元件生成的图像。
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