WO2018179996A1

WO2018179996A1 - 照明装置、およびプロジェクタ

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Publication number: WO2018179996A1
Application number: PCT/JP2018/005861
Authority: WO
Inventors: 佐藤　能久
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2018-10-04
Also published as: CN110476120B; CN110476120A; US10708558B2; US20200014890A1

Abstract

本開示の照明装置は、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。

Description

照明装置、およびプロジェクタ

　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。

　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。

特開２０１６－１４３０３７号公報

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。

　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

＜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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

＜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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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

　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。

　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。

［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。

　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。

　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。

　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、１０⁵＝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。

　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。

　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

　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。

［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。

　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。

＜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。

［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。

　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。

　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。

＜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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

＜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。

（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。

　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。

　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。

　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。

（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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

＜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。

　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。

（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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

（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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

＜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。

　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。

　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。

　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。

　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。

Claims

　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。