WO2019031230A1 - 位相変調装置、照明装置、およびプロジェクタ - Google Patents

位相変調装置、照明装置、およびプロジェクタ Download PDF

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phase
phase modulation
frames
target
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佳明 神山
秋元　修
崇宏 望月
田中　雅
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ソニー株式会社
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a phase modulation apparatus that modulates the phase of light.
  • the present invention also relates to an illumination device that generates illumination light using an optical phase modulation element, and a projector that projects an image based on the illumination light.
  • An optical phase modulation element which modulates the phase of light to obtain a desired reproduced image.
  • the optical phase modulation element is formed of, for example, an SLM (Spatial Light Modulator) such as a liquid crystal panel.
  • SLM Surface Light Modulator
  • a reproduced image phase-modulated according to an image is generated, and the reproduced image is used for light intensity for image display.
  • the optical phase modulation device is also used in holography technology and the like.
  • the optical phase modulation device is also used in techniques such as an optical switch and an optical computer.
  • phase modulation device a lighting device, and a projector that can reduce burn-in of pixels in an optical phase modulation element and generation of speckles by the optical phase modulation element.
  • a phase that generates target phase distribution data that can reproduce the same reproduced image and change the phase distribution in the optical phase modulation element between frames or at least two adjacent subframes among a plurality of subframes A distribution operation unit is provided.
  • An illumination apparatus includes the light source, an optical phase modulation element that modulates the phase of light from the light source, and the same reproduction over a plurality of frames or a plurality of subframes by the optical phase modulation element.
  • the same reproduced image can be reproduced and optical phase modulation between at least two adjacent ones of a plurality of frames or at least two adjacent sub-frames of a plurality of subframes.
  • a phase distribution operation unit for generating target phase distribution data that changes phase distribution in the element.
  • a projector includes an illumination device, and a light intensity modulation element that intensity-modulates illumination light from the illumination device to generate a projection image
  • the illumination device includes a light source and a light source.
  • a lighting device or a projector when the same reproduced image is reproduced over a plurality of frames or a plurality of subframes by the optical phase modulation element, the target phase distribution that can reproduce the same reproduced image and change the phase distribution in the optical phase modulation element between at least two adjacent frames or at least two adjacent subframes of a plurality of subframes Data is generated.
  • the phase modulation device when the same reproduced image is reproduced by the optical phase modulation element, the same reproduced image can be reproduced and the optical phase modulation element is reproduced Since the target phase distribution data that changes the phase distribution in is generated, it is possible to reduce the burn-in of pixels in the optical phase modulation element and the generation of speckles by the optical phase modulation element.
  • the effect described here is not necessarily limited, and may be any effect described in the present disclosure.
  • FIG. 1 It is a top view showing roughly an example of an optical phase modulation element applied to a phase modulation device concerning a 1st embodiment of this indication. It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the pixel position of an optical phase modulation element, and phase modulation amount. It is sectional drawing which shows one structural example of an optical phase modulation element. It is a block diagram showing an example of circuit composition of a phase modulation device concerning a 1st embodiment. It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the objective reproduction
  • FIG. 6 is an explanatory drawing showing an example of the relationship between a target reproduction image and a target phase distribution for each frame or each sub frame in the phase modulation device according to the first embodiment. It is explanatory drawing which shows an example of the applied voltage for every flame
  • FIG. 6 is an explanatory view showing an example of an applied voltage for each frame or each sub-frame to the optical phase modulation element in the phase modulation device according to the first embodiment. It is explanatory drawing which shows an example of the relationship of the applied voltage and phase in the optical phase modulation element for every flame
  • FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a phase distribution switching operation in the case of performing polarity inversion driving in the phase modulation device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory drawing showing an example of a target phase distribution when the switching unit of phase distribution in the phase modulation apparatus according to the first embodiment is made into all pixels collectively.
  • FIG. 8 is an explanatory drawing showing an example of a target phase distribution when the switching unit of the phase distribution in the phase modulation apparatus according to the first embodiment is a part of target pixels. It is explanatory drawing which shows the 1st example of the production
  • FIG. 1 schematically shows an example of an optical phase modulation element 1 applied to a phase modulation device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows an example of the relationship between the pixel position of the optical phase modulation element 1 and the phase modulation amount.
  • FIG. 3 shows a configuration example of one cross section of the optical phase modulation element 1.
  • the optical phase modulation element 1 has a plurality of pixels 10 arranged in a matrix. By modulating the phase of light from the light source for each pixel 10 in the optical phase modulation element 1, it can be used as a diffraction grating.
  • a blazed diffraction grating can be configured.
  • the horizontal axis indicates the pixel position
  • the vertical axis indicates the phase modulation amount.
  • the modulation amount of the phase is, for example, in the range of 0 to 2 ⁇ .
  • the optical phase modulation element 1 is configured of, for example, a phase modulation liquid crystal panel. As shown in FIG. 3, the optical phase modulation device 1 includes, for example, a first glass substrate 2 and a second glass substrate 3 which are disposed to face each other. A liquid crystal layer 13 including liquid crystal molecules 14 is sealed between the first glass substrate 2 and the second glass substrate 3 by a sealing member (not shown).
  • the first glass substrate 2 is provided with a counter electrode (common electrode) 4.
  • the second glass substrate 3 is provided with a plurality of pixel electrodes 11. In FIG. 3, only two adjacent pixel electrodes are shown as an example of the plurality of pixel electrodes 11.
  • a common voltage (for example, 0 [V]) common to the plurality of pixel electrodes 11 is applied to the counter electrode 4.
  • An applied voltage (for example, V1 [V]) corresponding to the input signal is applied to the plurality of pixel electrodes 11.
  • the phase modulation amount of each pixel 10 in the optical phase modulation element 1 changes in accordance with the applied voltage.
  • the light phase modulation element 1 may be a reflection type phase modulation liquid crystal panel or a transmission type phase modulation liquid crystal panel.
  • the counter electrode 4 is formed of a transparent electrode that transmits light
  • the pixel electrode 11 is formed of a reflective electrode that reflects light.
  • both the counter electrode 4 and the pixel electrode 11 are formed of a transparent electrode which transmits light.
  • Such an optical phase modulation element 1 is used, for example, as a part of an illumination device that generates illumination light to the light intensity modulation element in a projector.
  • the optical phase modulation device 1 is also used in holography technology and the like.
  • the optical phase modulation device 1 is also used in techniques such as an optical switch and an optical computer.
  • FIG. 4 shows an example of a circuit configuration of the phase modulation apparatus according to the first embodiment.
  • the phase modulation apparatus includes an optical phase modulation element 1 that modulates the phase of light from the light source 50, a phase distribution calculation circuit 51, and a phase modulation element drive circuit 52.
  • the phase distribution calculation circuit 51 is a phase distribution calculation unit that generates target phase distribution data (phase modulation signal) based on an input signal.
  • the target phase distribution data is data having a phase distribution such that the target reproduced image 60 (target reproduced image) can be reproduced by the optical phase modulation element 1.
  • the input signal is, for example, an image signal.
  • the reproduced image 60 is an illumination image for illuminating the illumination target 5.
  • the illumination target 5 is, for example, a light intensity modulation element such as an intensity modulation liquid crystal panel in a projector.
  • the target phase distribution data is data having a phase distribution pattern capable of forming an illumination image having a luminance distribution corresponding to the image displayed by the projector.
  • the diffraction element drive circuit 52 generates an applied voltage (drive voltage) based on the target phase distribution data generated by the phase distribution calculation circuit 51, and the optical phase modulation element 1 is made such that each pixel 10 has a target phase distribution. Drive.
  • the optical phase modulation element 1 modulates the phase of the light from the light source 50 based on the applied voltage supplied by the diffraction element drive circuit 52.
  • FIG. 5 shows an example of the relationship between the target reproduction image and the target phase distribution for each frame or each sub frame in the phase modulation device according to the comparative example.
  • FIG. 7 shows an example of an applied voltage for each frame or for each sub-frame to the optical phase modulation element 1 in the phase modulation device according to the comparative example.
  • the target phase distribution in the optical phase modulation element 1 is The same phase distribution is provided over a frame or a plurality of subframes.
  • the same applied voltage is applied to each pixel 10 in the optical phase modulation element 1 over a plurality of frames or a plurality of subframes. Therefore, burn-in easily occurs in each pixel 10.
  • one frame is divided into two based on a 60 Hz video signal.
  • an image is displayed at 120 Hz drive by repeating the operation several times.
  • the same still image is simply displayed over a plurality of frames.
  • FIG. 6 shows an example of the relationship between a target reproduction image and a target phase distribution for each frame or each sub frame in the phase modulation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 8 shows an example of an applied voltage for each frame or each sub-frame to the optical phase modulation element 1 in the phase modulation apparatus according to the first embodiment.
  • the target phase distribution in the optical phase modulation element 1 is appropriately switched to a different phase distribution.
  • the phase distribution is appropriately switched for each frame or each sub-frame.
  • FIG. 8 for example, different applied voltages are applied to each pixel or each sub-frame, as shown in FIG. Therefore, the occurrence of burn-in in each pixel 10 can be reduced as compared with the comparative example of FIG. 7.
  • phase distribution patterns of applied voltage
  • switching of the phase distribution switching of the applied voltage
  • the same reproduced image is reproduced by the optical phase modulation element 1 by setting the pattern of the phase distribution (pattern of the applied voltage) to an appropriate pattern. It is possible.
  • phase distribution arithmetic circuit 51 when the phase distribution arithmetic circuit 51 reproduces the same reproduced image over a plurality of frames or a plurality of subframes by the optical phase modulation element 1, at least two adjacent ones of the plurality of frames are It generates target phase distribution data which can reproduce the same reproduced image and change the phase distribution in the optical phase modulation element 1 between frames or at least between two adjacent subframes among a plurality of subframes.
  • the phase distribution calculation circuit 51 generates target phase distribution data that changes the phase distribution in at least a part of the plurality of pixels 10.
  • the phase distribution calculation circuit 51 generates target phase distribution data that changes the voltage applied to at least a part of the plurality of pixels 10.
  • the phase distribution calculation circuit 51 generates target phase distribution data such that the voltages applied to the respective pixels 10 in a period over a plurality of frames or a plurality of sub-frames are averaged.
  • FIG. 9 shows an example of the relationship between the applied voltage and the phase in the optical phase modulation element 1 for each frame or each subframe shown in FIG.
  • the horizontal axis represents phase (rad)
  • the vertical axis represents voltage (V).
  • the case where the range of the applied voltage of 0 V to 5 V corresponds to the phase range of 0 to 2 ⁇ is taken as an example.
  • the phase difference when the range of applied voltage is 2V to 4V
  • the phase difference when 4V to 1V. are substantially identical.
  • the phase distribution calculation circuit 51 generates target phase distribution data that changes the applied voltage while keeping the phase difference the same.
  • FIG. 10 shows an example of the relationship between the applied voltage (horizontal axis) in the optical phase modulation element 1 and the DC (direct current) component (vertical axis) in the element after aging (operation with time).
  • FIG. 10 shows the characteristics after the optical phase modulation element 1 is driven for 2 hours without switching the phase distribution.
  • FIG. 11 shows an example of the relationship between the applied voltage (V) (horizontal axis) and the phase modulation amount (( ⁇ ) (vertical axis) in the optical phase modulation element 1.
  • V applied voltage
  • ⁇ vertical axis
  • FIG. 12 shows a first example of time intervals for switching of phase distribution of each pixel 10 in the phase modulation device according to the first embodiment.
  • the horizontal axis represents time t
  • the vertical axis represents the absolute value (V) of the applied voltage in an arbitrary pixel 10. Note that, in FIG. 12, as in FIG. 9, the case where the range of the applied voltage of 0 V to 5 V corresponds to the phase range of 0 to 2 ⁇ is taken as an example.
  • FIG. 12 shows, as an example, the case where the phase distribution is not switched and the case where the time intervals of the phase distribution switching are T, 2T, 3T.
  • T corresponds to a switching interval of one frame or one subframe.
  • the time average value of the applied voltage in each case is shown.
  • an example is shown in which the applied voltage is changed by 1 V (voltage shift by 1 V) at one switching of the phase distribution.
  • the time average value of the applied voltage is reduced. Further, as the time interval of switching of the phase distribution becomes shorter, the time average value of the applied voltage becomes smaller, and the burn-in can be reduced. Therefore, it is desirable that switching of the phase distribution be as fast as possible.
  • FIG. 13 shows a second example of time intervals for switching of phase distribution of each pixel 10 in the phase modulation device according to the first embodiment.
  • the horizontal axis represents time t
  • the vertical axis represents the absolute value (V) of the applied voltage in an arbitrary pixel 10.
  • V the absolute value of the applied voltage in an arbitrary pixel 10.
  • FIG. 13 shows, as an example, the case where the phase distribution is not switched and the case where the time intervals of the phase distribution switching are 2T and 3T.
  • T corresponds to a switching interval of one frame or one subframe.
  • the time average value of the applied voltage in each case is shown.
  • FIG. 13 exemplifies the case where the shift amount of the applied voltage is changed according to the time interval of switching of the phase distribution. As shown in FIG. 13, it is desirable that the time-averaged value of the applied voltage be made uniform regardless of the shift amount of the applied voltage.
  • FIG. 14 shows an example of the switching operation of the phase distribution in the case of performing polarity inversion drive in the phase modulation device according to the first embodiment.
  • the horizontal axis represents time t
  • the vertical axis represents applied voltage (V) in an arbitrary pixel 10.
  • FIG. 14 exemplifies the case where the range of the applied voltage of 0 V to 5 V as an absolute value corresponds to the phase range of 0 to 2 ⁇ .
  • phase distribution calculation circuit 51 generates target phase distribution data such that the voltages applied to the respective pixels 10 in periods over a plurality of frames or a plurality of subframes are averaged for each polarity. Good.
  • FIG. 14 shows an example in which the polarity of the applied voltage is reversed at each time interval T, as an example.
  • FIG. 14 shows, as an example, the case where the phase distribution is not switched and the case where the phase distribution is switched for each polarity.
  • T corresponds to a switching interval of one frame or one subframe.
  • the time average value of the applied voltage in each case is shown.
  • switching of the phase distribution is performed so that the absolute value of the time average value of the applied voltage is equalized when the polarity of the applied voltage is + and when the polarity is ⁇ . Is desirable.
  • FIG. 15 shows an example of the target phase distribution in the case where the switching unit of the phase distribution in the phase modulation apparatus according to the first embodiment is collectively made to all pixels.
  • the phase distribution calculation circuit 51 may generate target phase distribution data that changes the phase distribution of all the pixels 10 of the plurality of pixels 10, as shown in FIG.
  • FIG. 16 shows an example of the target phase distribution when the unit of switching of the phase distribution is a part of target pixels in the phase modulation apparatus according to the first embodiment.
  • the phase distribution calculation circuit 51 may change the phase distribution of a part of target pixels among the plurality of pixels 10 for each frame or each sub-frame as shown in FIG.
  • the phase distribution calculation circuit 51 may generate target phase distribution data that changes the target pixel so that the applied voltage of each pixel 10 is averaged in a period spanning a plurality of frames or a plurality of subframes. .
  • phase distribution operation circuit 51 generates the first frame of the plurality of frames or the first subframe of the plurality of subframes, and the last frame of the plurality of frames.
  • target phase distribution data may be generated such that all phase distributions of the plurality of pixels 10 change in the final subframe of the plurality of subframes.
  • switching of the phase distribution is performed only for a part of the target pixels, as compared with the case where the switching unit of the phase distribution is made all pixels at once as shown in FIG.
  • a phase modulation liquid crystal panel it is less susceptible to the response speed of the liquid crystal, and noise at the time of switching is reduced.
  • the unit of a part of target pixels for switching the phase distribution may be a unit of one pixel or may be a unit of blocks (group of a plurality of pixels 10). Also, the position in the plane of some of the target pixels for which the phase distribution is switched may be random.
  • the applied voltage is not fixed, so that there is no pixel 10 to which the high voltage is continuously applied, and the burn-in is improved. This makes it possible to improve and stabilize the quality of the reproduced image when used for a long time.
  • phase modulation apparatus according to a second embodiment of the present disclosure will be described.
  • parts that are substantially the same as the constituent elements of the phase modulation apparatus according to the first embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the applied voltage is changed while making it possible to reproduce the same reproduced image, mainly for the purpose of reducing the burn-in of the pixel 10 in the optical phase modulation element 1;
  • the phase distribution of the target phase distribution may be changed so as to reduce the generation of speckles of the reproduced image.
  • FIG. 17 shows a first example of a method of generating target phase distribution data by the phase modulation apparatus according to the second embodiment.
  • the calculation method of the phase distribution may be other than the GS method.
  • a method of calculating the phase distribution for example, there are a method of deriving the phase distribution from a Fresnel region or a diffraction approximation of a Fraunhofer region, and a method of deriving the phase distribution as a free-form surface lens instead of diffraction.
  • the GS method is a method of deriving the phase distribution from the diffraction approximation of the Fraunhofer region, but the calculation method of the phase distribution in the present disclosure is not limited thereto.
  • the phase distribution calculation circuit 51 may generate target phase distribution data by the GS method as a predetermined phase distribution calculation method.
  • the phase distribution calculation circuit 51 may change the phase distribution of the target phase distribution data so as to reduce the generation of speckle by temporally changing the initial phase in the GS method.
  • the phase distribution calculation circuit 51 gives a random initial phase as an initial condition to the target reproduction image having the intensity distribution to be reproduced, and performs inverse Fourier transform (step S101).
  • the phase distribution calculation circuit 51 may replace the phase with the uniform phase among the phase and the amplitude obtained by this (step S102), and may be the target phase distribution.
  • the reason why the phase is replaced with a uniform phase is that the optical phase modulation element 1 assumes that the reproduction is performed with parallel light.
  • the phase distribution arithmetic circuit 51 performs reproduction calculation by performing Fourier transform on the phase and amplitude obtained in step S102 (step S103). Thus, a reconstructed image is calculated.
  • the phase distribution calculation circuit 51 replaces the amplitude of the phase and the amplitude obtained in step S103 with the amplitude of the target reproduction image (step S104).
  • the phase distribution calculation circuit 51 performs inverse Fourier transform on the phase and amplitude obtained in step S104 (step S105), and thereafter repeats the calculation of steps S102 to S105 repeatedly (iteration) Do.
  • the iterative operation may be performed until a reproduced image of satisfactory quality is obtained as the target reproduced image.
  • the phase distribution arithmetic circuit 51 uses the above GS method for each frame or for each subframe.
  • the phase distribution of the target phase distribution data may be changed by temporally changing at least the random initial phase (step S201).
  • the phase distribution calculation circuit 51 changes the phase distribution of the target phase distribution data by temporally changing at least the number of repetitive calculations among the calculations by the above GS method. (Step S202).
  • FIG. 18 shows a second example of a method of generating target phase distribution data by the phase modulation device according to the second embodiment.
  • the phase distribution calculation circuit 51 generates target phase distribution data in a table system.
  • the phase modulation apparatus may include a storage unit 71 that stores data of a plurality of partial phase distributions each capable of reproducing the same reproduced image.
  • the storage unit 71 may store data of a plurality of partial phase distributions as a phase distribution data table, as shown in FIG.
  • the phase distribution calculation circuit 51 may generate target phase distribution data by combining the partial phase distribution data stored in the storage unit 71.
  • the phase distribution operation circuit 51 may partially change the phase distribution of the target phase distribution data by changing the combination of partial phase distribution data at random in time.
  • the phase distribution arithmetic circuit 51 divides the target reproduction image into a plurality of divided areas, and combines data of partial phase distributions for each divided area to generate target phase distribution data. May be In this case, for example, if the number of divided regions is N and the number of partial phase distribution data held as a phase distribution data table is M, then combinations of MN phase distributions become possible. Even if the number M of partial phase distribution data is small, it is possible to generate a substantially random phase distribution as a whole by increasing the number of divided regions (for example, several thousand).
  • optical phase modulation element 1 In the present embodiment, an application example of the optical phase modulation element 1 will be described.
  • the projector includes an illumination device, and a light intensity modulation element that intensity-modulates illumination light from the illumination device to generate a projection image.
  • the lighting device includes a light source and a phase modulation device that modulates the phase of light from the light source.
  • the phase modulation apparatus is composed of the phase modulation apparatus according to the first or second embodiment, and includes the optical phase modulation element 1.
  • the reproduced image by the light phase modulation element 1 is used as an illumination image having a luminance distribution corresponding to the image displayed by the projector. This illumination image is used as illumination light for the light intensity modulation element.
  • FIG. 19 shows a first application example of the light phase modulation element 1 to the projector 100. As shown in FIG. 19
  • the first application example is a configuration example in the case where the optical phase modulation element 1 is the reflection type optical phase modulation element 111.
  • the projector 100 includes a light source device 110, an illumination optical system 120, an image forming unit 130, and a projection optical system 140.
  • the reflection-type light phase modulation element 111 is disposed between the light source device 110 and the illumination optical system 120.
  • the image forming unit 130 includes reflective polarizing plates 31A, 31B and 31C, reflective liquid crystal panels 32A, 32B and 32C, and a dichroic prism 33.
  • the reflective liquid crystal panels 32A, 32B, and 32C are light intensity modulation elements.
  • the light source device 110 emits light including red light, green light, and blue light.
  • the light source device 110 is configured of one or more laser light sources that emit white light including, for example, red light, green light, and blue light. Further, the light source device 110 is configured to use one or more laser light sources of respective colors that emit respective color lights of red (R) light, green (G) light, and blue (B) light, respectively. May be
  • the reflection type optical phase modulation element 111 modulates the phase of the light from the light source device 110 to generate a desired illumination image (illumination light).
  • the illumination light generated by the reflection-type light phase modulation element 111 illuminates the reflection-type liquid crystal panels 32A, 32B and 32C through the illumination optical system 120.
  • the illumination optical system 120 includes dichroic mirrors 24A and 24B, reflection mirrors 25A and 25B, lenses 26A and 26B, a dichroic mirror 27, and polarizing plates 28A, 28B and 28C.
  • the dichroic mirrors 24A and 24B selectively reflect light in a predetermined wavelength range and selectively transmit light in other wavelength ranges.
  • the dichroic mirror 24A mainly reflects red light and green light in the direction of the reflection mirror 25A.
  • the dichroic mirror 24B mainly reflects blue light in the direction of the reflection mirror 25B.
  • the reflection mirror 25A reflects the light (mainly red light and green light) from the dichroic mirror 24A toward the lens 26A.
  • the reflection mirror 25B reflects the light (mainly blue light) from the dichroic mirror 24B toward the lens 26B.
  • the lens 26A transmits the light from the reflection mirror 25A (mainly red light and green light) and condenses the light on the dichroic mirror 27.
  • the lens 26 B transmits the light (mainly blue light) from the reflection mirror 25 B and condenses it on the dichroic mirror 27.
  • the dichroic mirror 27 selectively reflects green light and selectively transmits light in other wavelength ranges.
  • the dichroic mirror 27 transmits, for example, a red light component, and reflects the green light component toward the polarizing plate 28C.
  • the polarizing plates 28A, 28B, and 28C include polarizers having polarization axes in predetermined directions.
  • the polarizing plates 28A, 28B, and 28C transmit, for example, P-polarized light and reflect S-polarized light.
  • the reflective polarizing plates 31A, 31B, and 31C transmit light (for example, P-polarized light) having the same polarization axis as the polarization axis of the polarized light from the polarizing plates 28A, 28B, and 28C, respectively. S-polarized light).
  • the reflective polarizing plate 31A transmits the P-polarized red light from the polarizing plate 28A in the direction of the reflective liquid crystal panel 32A.
  • the reflective polarizing plate 31B transmits P-polarized blue light from the polarizing plate 28B in the direction of the reflective liquid crystal panel 32B.
  • the reflective polarizing plate 31C transmits the P-polarized green light from the polarizing plate 28C in the direction of the reflective liquid crystal panel 32C.
  • the reflective polarizing plate 31A reflects the S-polarized red light from the reflective liquid crystal panel 32A and causes the red light to be incident on the dichroic prism 33.
  • the reflective polarizing plate 31 B reflects the blue light of S-polarization from the reflective liquid crystal panel 32 B and causes the blue light to be incident on the dichroic prism 33.
  • the reflective polarizing plate 31 C reflects the green light of S-polarization from the reflective liquid crystal panel 32 C and causes the green light to be incident on the dichroic prism 33.
  • the reflective liquid crystal panels 32A, 32B and 32C perform intensity modulation of red light, blue light or green light, respectively.
  • the dichroic prism 33 combines the red light, the blue light and the green light which are intensity-modulated by the reflective liquid crystal panels 32A, 32B and 32C, and emits the light as a projection image toward the projection optical system 140.
  • the projection optical system 140 has lenses L41, L42, L43, and L44.
  • the projection optical system 140 magnifies and projects the projection image generated by the image forming unit 130 on a projection surface such as a screen (not shown).
  • a projection surface such as a screen (not shown).
  • the number of lenses and the lens configuration of the projection optical system 140 are not limited to the illustrated configuration, and other numbers of lenses and lens configurations can be taken.
  • other optical elements such as a reflection mirror and an optical filter may be included in the optical path.
  • FIG. 20 shows a second application example of the optical phase modulation element 1 to the projector 100.
  • the second application example is a configuration example in the case where the optical phase modulation element 1 is the transmission type optical phase modulation element 112.
  • the transmissive optical phase modulation element 112 is disposed between the light source device 110 and the illumination optical system 120.
  • the other configuration is the same as that of the first application example of FIG.
  • FIG. 21 shows an application example of the optical phase modulation element 1 to various optical elements.
  • various lenses such as a convex lens, a concave lens, a lens array, a Fresnel lens, and a free-form surface lens are known as various optical elements.
  • the optical path length is changed by changing the thickness of the lens material.
  • the optical path length can be changed by changing the refractive index distribution in the device. Thereby, optical characteristics equivalent to various lenses can be obtained.
  • FIG. 22 shows an example of the blazed diffraction grating 201.
  • the blazed diffraction grating 201 is a diffraction grating whose cross-sectional shape is a sawtooth shape. Assuming that the diffraction pitch is pa, the diffraction angle is ⁇ , and the wavelength of incident light is ⁇ , the blazed diffraction grating 201 holds the following equation. sin ⁇ ⁇ ⁇ / 2 pa
  • FIG. 23 shows an application example of the optical phase modulation element 1 to the blazed diffraction grating 201.
  • the optical phase modulation device 1 is used as a diffraction grating by modulating the phase of light from the light source for each pixel 10 to change the refractive index distribution in the device.
  • the pixel pitch of the optical phase modulation element 1 is p, by making the refractive index distribution of the plurality of pixels 10 into a sawtooth shape, an optical equivalent to the blazed diffraction grating 201 of the diffraction pitch pa Characteristics can be obtained.
  • FIG. 24 shows an application example of the optical phase modulation element 1 to an optical switch.
  • the optical switch includes an optical fiber 210, a diffraction grating 221, and a plurality of optical fibers 211, 212, and 213.
  • the optical phase modulation element 1 is disposed between the diffraction grating 221 and the plurality of optical fibers 211, 212, and 213. Furthermore, in place of the diffraction grating 221, the optical phase modulation device 1 may be disposed.
  • signals of different carrier wavelengths are input to the optical fiber 210 and transmitted.
  • the diffraction grating 221 separates the signal of each carrier wavelength transmitted by the optical fiber 210 so that the signal is input to a different position of the optical phase modulation element 1 for each wavelength.
  • the signal of each carrier wavelength input to the optical phase modulation element 1 is distributed to a desired optical fiber among the plurality of optical fibers 211, 212, and 213.
  • FIG. 25 shows an application example of the optical phase modulation device 1 to an optical computer.
  • the optical computer includes a plurality of optical phase modulation elements 1A, 1B, 1C, and 1D, each of which is composed of the optical phase modulation element 1.
  • a signal A (x, y) based on the signal A is generated by phase-modulating the incident light by the optical phase modulation element 1A.
  • the signal A (x, y) is Fourier-transformed by the optical phase modulation element 1 B to obtain a signal FT (A).
  • a convolution signal FT (A) * FT (B) with the signal B is obtained by the optical phase modulation element 1C.
  • the present technology can also be configured as follows.
  • (1) When the same reproduced image is reproduced over a plurality of frames or a plurality of subframes by the optical phase modulation element, at least two adjacent ones of the plurality of frames or at least an adjacent one of the plurality of subframes
  • a phase modulation device comprising: target phase distribution data capable of reproducing the same reproduced image between two subframes and generating target phase distribution data that changes phase distribution in the optical phase modulation element.
  • the optical phase modulation device has a plurality of pixels whose phase modulation amount changes according to an applied voltage, The phase modulation apparatus according to (1), wherein the phase distribution calculation unit generates target phase distribution data that changes phase distribution in at least a part of the plurality of pixels.
  • phase modulation apparatus wherein the phase distribution calculation unit generates target phase distribution data that changes an applied voltage to the at least some of the plurality of pixels.
  • the phase distribution calculation unit generates target phase distribution data such that voltages applied to the respective pixels are averaged in a period spanning the plurality of frames or the plurality of sub-frames.
  • An applied voltage whose polarity is periodically inverted is applied to each of the pixels, The phase distribution calculation unit generates target phase distribution data such that voltages applied to the respective pixels are averaged for each polarity in a period spanning the plurality of frames or the plurality of sub-frames.
  • the phase distribution calculation unit changes a phase distribution of a part of target pixels among the plurality of pixels for each of the frames or for each of the sub-frames, and a period over the plurality of frames or the plurality of sub-frames
  • the phase distribution calculation unit is configured to determine a first frame of the plurality of frames or a first subframe of the plurality of subframes, the last frame of the plurality of frames, or the plurality of subframes.
  • the phase modulation apparatus according to (6), wherein target phase distribution data is generated such that all phase distributions of the plurality of pixels change in a final sub-frame.
  • phase modulation apparatus any one of the above (2) to (5), wherein the phase distribution calculation unit generates target phase distribution data that changes the phase distribution of all the pixels of the plurality of pixels.
  • the phase distribution calculation unit generates the target phase distribution data by a predetermined phase distribution calculation method, and temporally changes an initial phase in the predetermined phase distribution calculation method, thereby generating a phase distribution of the target phase distribution data.
  • the phase modulation device according to (1) above.
  • the phase distribution calculation unit generates the target phase distribution data according to a predetermined phase distribution calculation method, and temporally changes the number of repetitive calculations in the predetermined phase distribution calculation method to obtain the target phase distribution data.
  • the phase modulation device according to (1), wherein the phase distribution is changed.
  • the phase distribution calculation unit combines the data of the partial phase distribution to generate the target phase distribution data, and changes the combination of the data of the partial phase distribution to partially change the phase distribution of the target phase distribution data.
  • the phase modulation device according to (1) or (2) above.
  • a phase distribution calculation unit capable of reproducing the same reproduced image between two adjacent subframes and generating target phase distribution data that changes the phase distribution in the optical phase modulation element.
  • a lighting device A light intensity modulation element for intensity-modulating illumination light from the illumination device to generate a projection image;
  • the lighting device is Light source, An optical phase modulation element that modulates the phase of light from the light source;
  • a projector comprising: a phase distribution operation unit capable of reproducing the same reproduced image between two adjacent subframes and generating target phase distribution data that changes the phase distribution in the optical phase modulation element.

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Abstract

本開示の位相変調装置は、光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、同一の再生像を再生可能であると共に光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する位相分布演算部を備える。

Description

位相変調装置、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位相変調装置に関する。また、光位相変調素子を用いて照明光を生成する照明装置、およびそ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。
　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。
特表２００９－５２４８４５号公報 特表２０１１－５０７０２２号公報 特開２０１４－２０６７１０号公報
　光位相変調素子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再生像を再生する場合、画素の焼き付きが発生しやすくなる。また、光位相変調素子の光源として、特に、レーザ光源を用いた場合、再生像にスペックルが発生しやすくなる。
　光位相変調素子における画素の焼き付きや、光位相変調素子によるスペックルの発生を低減することが可能となる位相変調装置、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位相変調装置は、光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、同一の再生像を再生可能であると共に光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する位相分布演算部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は、光源と、光源からの光の位相を変調する光位相変調素子と、光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、同一の再生像を再生可能であると共に光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する位相分布演算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、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み、照明装置は、光源と、光源からの光の位相を変調する光位相変調素子と、光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、同一の再生像を再生可能であると共に光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する位相分布演算部とを備えるものである。
　本開示の一実施の形態に係る位相変調装置、照明装置またはプロジェクタでは、光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、同一の再生像を再生可能であると共に光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データが生成される。
　本開示の一実施の形態に係る位相変調装置、照明装置またはプロジェクタによれば、光位相変調素子によって同一の再生像を再生する場合に、同一の再生像を再生可能であると共に光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成するようにしたので、光位相変調素子における画素の焼き付きや、光位相変調素子によるスペックルの発生を低減することが可能となる。
　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。
本開示の第１の実施の形態に係る位相変調装置に適用される光位相変調素子の一例を概略的に示す平面図である。 光位相変調素子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。 光位相変調素子の一構成例を示す断面図である。 第１の実施の形態に係る位相変調装置の回路構成例を示すブロック図である。 比較例に係る位相変調装置におけるフレームごと、またはサブフレームごとの目的再生像と目的位相分布との関係の一例を示す説明図である。 第１の実施の形態に係る位相変調装置におけるフレームごと、またはサブフレームごとの目的再生像と目的位相分布との関係の一例を示す説明図である。 比較例に係る位相変調装置における光位相変調素子に対するフレームごと、またはサブフレームごとの印加電圧の一例を示す説明図である。 第１の実施の形態に係る位相変調装置における光位相変調素子に対するフレームごと、またはサブフレームごとの印加電圧の一例を示す説明図である。 図８に示したフレームごと、またはサブフレームごとの光位相変調素子における印加電圧と位相との関係の一例を示す説明図である。 光位相変調素子における印加電圧とエージング後の素子内のＤＣ成分との関係の一例を示す説明図である。 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。 第１の実施の形態に係る位相変調装置における各画素の位相分布の切り替えの時間間隔の第１の例を示す説明図である。 第１の実施の形態に係る位相変調装置における各画素の位相分布の切り替えの時間間隔の第２の例を示す説明図である。 第１の実施の形態に係る位相変調装置において極性反転駆動する場合の位相分布の切り替え動作の一例を示す説明図である。 第１の実施の形態に係る位相変調装置において位相分布の切り替え単位を全画素一括にした場合の目的位相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位相変調装置において位相分布の切り替え単位を一部の対象画素にした場合の目的位相分布の一例を示す説明図である。 第２の実施の形態に係る位相変調装置による目的位相分布データの生成手法の第１の例を示す説明図である。 第２の実施の形態に係る位相変調装置による目的位相分布データの生成手法の第２の例を示す説明図である。 光位相変調素子のプロジェクタへの第１の適用例を示す構成図である。 光位相変調素子のプロジェクタへの第２の適用例を示す構成図である。 光位相変調素子の各種光学素子への適用例を示す説明図である。 ブレーズド回折格子の一例を示す断面図である。 光位相変調素子のブレーズド回折格子への適用例を示す説明図である。 光位相変調素子の光スイッチへの適用例を示す説明図である。 光位相変調素子の光コンピュータへの適用例を示す説明図である。
　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。
　１．第１の実施の形態（図１～図１６）
　　１．１　位相変調装置の概要
　　１．２　位相変調装置の課題と課題を解決する構成、および動作
　　１．３　効果
　２．第２の実施の形態（図１７～図１８）
　　２．１　構成および動作
　　２．２　効果
　３．第３の実施の形態（光位相変調素子の適用例）（図１９～図２５）
　　３．１　プロジェクタへの適用例
　　３．２　各種光学素子への適用例
　　３．３　光スイッチへの適用例
　　３．４　光コンピュータへの適用例
　４．その他の実施の形態
＜１．第１の実施の形態＞
［１．１　位相変調装置の概要］
　図１は、本開示の第１の実施の形態に係る位相変調装置に適用される光位相変調素子１の一例を概略的に示している。図２は、光位相変調素子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、光位相変調素子１の一断面の構成例を示している。
　光位相変調素子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。光位相変調素子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。
　光位相変調素子１は、例えば、位相変調液晶パネルで構成されている。光位相変調素子１は、図３に示したように、例えば、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、液晶分子１４を含む液晶層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、対向電極（共通電極）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１１が設けられている。図３には、複数の画素電極１１の一例として、隣り合う２つの画素電極のみを示している。
　対向電極４には、複数の画素電極１１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１１には、入力信号に応じた印加電圧（例えばＶ１［Ｖ］）が印加される。光位相変調素子１における各画素１０の位相変調量は、印加電圧に応じて変化する。
　光位相変調素子１は、反射型の位相変調液晶パネルであってもよいし、透過型の位相変調液晶パネルであってもよい。反射型の位相変調液晶パネルの場合、対向電極４は光を透過する透明電極、画素電極１１は光を反射する反射電極で構成される。透過型の位相変調液晶パネルの場合、対向電極４と画素電極１１とが共に、光を透過する透明電極で構成される。
　このような光位相変調素子１は、例えばプロジェクタにおける光強度変調素子への照明光を生成する照明装置の一部として利用される。また、光位相変調素子１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１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。
　図４は、第１の実施の形態に係る位相変調装置の回路構成例を示している。
　位相変調装置は、光源５０からの光の位相を変調する光位相変調素子１と、位相分布演算回路５１と、位相変調素子駆動回路５２とを備えている。
　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。
　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。
　回折素子駆動回路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。
　光位相変調素子１は、回折素子駆動回路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。
［１．２　位相変調装置の課題と課題を解決する構成、および動作］
　図５は、比較例に係る位相変調装置におけるフレームごと、またはサブフレームごとの目的再生像と目的位相分布との関係の一例を示している。図７は、比較例に係る位相変調装置における光位相変調素子１に対するフレームごと、またはサブフレームごとの印加電圧の一例を示している。
　図５の比較例では、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再生像を再生しようとする場合、光位相変調素子１における目的位相分布も同様に、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位相分布とされている。この場合、光位相変調素子１における各画素１０には、図７に示したように、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印加電圧が印加されることとなる。このため、各画素１０において焼き付きが発生しやすくなる。
　なお、同一の目的再生像が複数、連続する形態としては、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において、６０Ｈｚの映像信号に基づいて、１つのフレームを２回繰り返すことで１２０Ｈｚ駆動で映像を表示する場合などがある。また、単純に、同一の静止画を複数のフレームに亘って表示し続ける場合などがある。
　図６は、第１の実施の形態に係る位相変調装置におけるフレームごと、またはサブフレームごとの目的再生像と目的位相分布との関係の一例を示している。図８は、第１の実施の形態に係る位相変調装置における光位相変調素子１に対するフレームごと、またはサブフレームごとの印加電圧の一例を示している。
　図５の比較例に対して、本実施の形態では、図６に示したように、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再生像を再生しようとする場合、光位相変調素子１における目的位相分布を適宜、異なる位相分布に切り替える。例えば、フレームごと、またはサブフレームごとに位相分布を適宜切り替える。この場合、光位相変調素子１における各画素１０には、図８に示したように、例えば、フレームごと、またはサブフレームごとに異なる印加電圧が印加されることとなる。このため、図７の比較例に対して、各画素１０における焼き付きの発生を低減することができる。
　なお、同一の再生像を再生可能な位相分布のパターン（印加電圧のパターン）は多数存在する。このため、位相分布の切り替え（印加電圧の切り替え）を行ったとしても、位相分布のパターン（印加電圧のパターン）を適切なパターンとすることで、光位相変調素子１によって同一の再生像を再生可能である。
　本実施の形態では、位相分布演算回路５１が、光位相変調素子１によっ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再生像を再生する場合に、複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、同一の再生像を再生可能であると共に光位相変調素子１における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する。
　位相分布演算回路５１は、複数の画素１０のうち、少なくとも一部の画素１０における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する。
　位相分布演算回路５１は、複数の画素１０のうち、少なくとも一部の画素１０に対する印加電圧を変化させるような目的位相分布データを生成する。
　位相分布演算回路５１は、複数のフレームまたは複数のサブフレームに亘る期間における各画素１０の印加電圧が平均化されるような目的位相分布データを生成する。
　以下、同一の再生像を再生可能にしつつ、印加電圧を変化させるような目的位相分布データの具体例を説明する。
　図９は、図８に示したフレームごと、またはサブフレームごとの光位相変調素子１における印加電圧と位相との関係の一例を示している。図９において横軸は位相（ｒａｄ）、縦軸は電圧（Ｖ）を示す。
　図９では、０Ｖ～５Ｖの印加電圧の範囲が０～２πの位相範囲に相当する場合を例にしている。この場合、図９に示したように、例えば、印加電圧の範囲が２Ｖ～４Ｖである場合の位相差と、３Ｖ～０Ｖである場合の位相差と、４Ｖ～１Ｖである場合の位相差とが実質的に同一となる。このように位相差を同一にしたまま、印加電圧を変化させることが可能である。位相分布演算回路５１は、このように位相差を同一にしたまま、印加電圧を変化させるような目的位相分布データを生成する。
　図１０は、光位相変調素子１における印加電圧（横軸）とエージング（経時動作）後の素子内のＤＣ（直流）成分（縦軸）との関係の一例を示している。図１０には、光位相変調素子１において位相分布を切り替えずに２時間駆動した後の特性を示す。図１１は、光位相変調素子１における印加電圧（Ｖ）（横軸）と位相変調量Φ（π）（縦軸）との関係の一例を示している。図１１において、実線はエージング前の特性曲線、破線はエージング後の特性曲線を示す。
　図１０に示したように、画素１０への印加電圧が高くなるほど光位相変調素子１内でのＤＣ成分が大きくなる（焼き付きが発生する）。これにより、図１１に示したように、エージング前後で、印加電圧と位相変調量との特性曲線にずれが生じる。このため、目的とする位相変調量を得られなくなり、目的とする再生像の画質が悪化する。このことから、画素１０への印加電圧を低く保つことができれば、焼き付きは低減すると考えられる。
　図１２は、第１の実施の形態に係る位相変調装置における各画素１０の位相分布の切り替えの時間間隔の第１の例を示している。図１２において、横軸は時間ｔ、縦軸は任意の画素１０における印加電圧の絶対値（Ｖ）を示す。なお、図１２では、図９と同様に、０Ｖ～５Ｖの印加電圧の範囲が０～２πの位相範囲に相当する場合を例にしている。
　図１２には、一例として、位相分布の切り替えを行わなかった場合と、位相分布の切り替えの時間間隔をＴ，２Ｔ，３Ｔにした場合とを示す。なお、Ｔは１フレームまたは１サブフレームの切り替え間隔に相当する。また、図１２には、各場合における印加電圧の時間平均値を示す。図１２では、位相分布の切り替え１回につき、印加電圧が１Ｖずつ変化（１Ｖずつ電圧シフト）させた場合を例にしている。
　図１２に示したように、位相分布の切り替えを行うことで、印加電圧の時間平均値は小さくなる。また、位相分布の切り替えの時間間隔が短くなるほど、印加電圧の時間平均値は小さくなり、焼き付きを低減することができる。このため、位相分布の切り替えはできるだけ高速であることが望ましい。
　図１３は、第１の実施の形態に係る位相変調装置における各画素１０の位相分布の切り替えの時間間隔の第２の例を示している。図１３において、横軸は時間ｔ、縦軸は任意の画素１０における印加電圧の絶対値（Ｖ）を示す。なお、図１３では、図９と同様に、０Ｖ～５Ｖの印加電圧の範囲が０～２πの位相範囲に相当する場合を例にしている。
　図１３には、一例として、位相分布の切り替えを行わなかった場合と、位相分布の切り替えの時間間隔を２Ｔ，３Ｔにした場合とを示す。なお、Ｔは１フレームまたは１サブフレームの切り替え間隔に相当する。また、図１３には、各場合における印加電圧の時間平均値を示す。
　図１３では、位相分布の切り替えの時間間隔に応じて、印加電圧のシフト量を変えた場合を例にしている。図１３に示したように、印加電圧のシフト量に関わらず、印加電圧の時間平均値が均一化されていることが望ましい。
　図１４は、第１の実施の形態に係る位相変調装置において極性反転駆動する場合の位相分布の切り替え動作の一例を示している。図１４において、横軸は時間ｔ、縦軸は任意の画素１０における印加電圧（Ｖ）を示す。なお、図１４では、絶対値として０Ｖ～５Ｖの印加電圧の範囲が０～２πの位相範囲に相当する場合を例にしている。
　各画素１０には、周期的に極性が反転する印加電圧が印加されてもよい。この場合、位相分布演算回路５１は、極性ごとに、複数のフレームまたは複数のサブフレームに亘る期間における各画素１０の印加電圧が平均化されるような目的位相分布データを生成するようにしてもよい。
　図１４には、一例として、時間間隔Ｔごとに印加電圧の極性が反転する例を示す。図１４には、一例として、位相分布の切り替えを行わなかった場合と、極性ごとに、位相分布の切り替えを行った場合とを示す。なお、Ｔは１フレームまたは１サブフレームの切り替え間隔に相当する。また、図１４には、各場合における印加電圧の時間平均値を示す。
　図１４に示したように、印加電圧の極性が＋の場合と、極性が－の場合とで、印加電圧の時間平均値の絶対値が均一化されるように位相分布の切り替えが行われることが望ましい。
　図１５は、第１の実施の形態に係る位相変調装置において位相分布の切り替え単位を全画素一括にした場合の目的位相分布の一例を示している。
　位相分布演算回路５１は、図１５に示したように、複数の画素１０の全ての画素１０の位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成するようにしてもよい。
　図１６は、第１の実施の形態に係る位相変調装置において位相分布の切り替え単位を一部の対象画素にした場合の目的位相分布の一例を示している。
　位相分布演算回路５１は、図１６に示したように、フレームごと、またはサブフレームごとに、複数の画素１０のうち一部の対象画素の位相分布を変化させるようにしてもよい。位相分布演算回路５１は、複数のフレームまたは複数のサブフレームに亘る期間における各画素１０の印加電圧が平均化されるように対象画素を変えるような目的位相分布データを生成するようにしてもよい。
　この場合、位相分布演算回路５１は、図１６に示したように、複数のフレームのうち最初のフレーム、または複数のサブフレームのうち最初のサブフレームに対して、複数のフレームのうち最終のフレーム、または複数のサブフレームのうち最終のサブフレームにおいて、複数の画素１０の全ての位相分布が変化するような目的位相分布データを生成するようにしてもよい。この場合、図１５に示したように位相分布の切り替え単位を全画素一括にした場合に比べて、一部の対象画素でしか位相分布の切り替えが行われないので、例えば光位相変調素子１が位相変調液晶パネルである場合において、液晶の応答速度の影響を受けにくく、切り替え時のノイズが低減する。
　なお、位相分布の切り替えを行う一部の対象画素の単位は、１画素単位であってもよいし、ブロック（複数の画素１０のまとまり）単位であってもよい。また、位相分布の切り替えを行う一部の対象画素の面内での位置は、ランダムであってもよい。
［１．３　効果］
　以上のように、本実施の形態によれば、光位相変調素子１によって同一の再生像を再生する場合に、同一の再生像を再生可能であると共に光位相変調素子１における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成するようにしたので、光位相変調素子１における画素１０の焼き付きを低減することが可能となる。
　本実施の形態によれば、位相分布を変化させることで、印加電圧が固定されないので、高電圧が印加され続ける画素１０がなくなり、焼き付きが改善する。これにより、長期間使用した場合における再生像の質の改善および安定化が可能となる。
　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位相変調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位相変調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］
　上記第１の実施の形態では、光位相変調素子１における画素１０の焼き付きを低減することを主目的として、同一の再生像を再生可能にしつつ、印加電圧を変化させるようにしたが、例えばレーザ光源を用いた場合における再生像のスペックルの発生を低減するように目的位相分布の位相分布を変化させるようにしてもよい。
（第１の例）
　図１７は、第２の実施の形態に係る位相変調装置による目的位相分布データの生成手法の第１の例を示している。なお、ここでは、Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎ法（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。
　図１７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。位相分布演算回路５１は、ＧＳ法における初期位相を時間的に変化させることによって、スペックルの発生を低減するように、目的位相分布データの位相分布を変化させてもよい。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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）。
　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）。
（第２の例）
　図１８は、第２の実施の形態に係る位相変調装置による目的位相分布データの生成手法の第２の例を示している。この第２の例では、位相分布演算回路５１は、テーブル方式で目的位相分布データを生成する。
　位相変調装置は、それぞれが同一の再生像を再生可能な複数の部分位相分布のデータを記憶する記憶部７１を備えてもよい。記憶部７１は、図１８に示したように、複数の部分位相分布のデータを、位相分布データテーブルとして記憶してもよい。
　位相分布演算回路５１は、記憶部７１に記憶された部分位相分布のデータを組み合わせて目的位相分布データを生成するようにしてもよい。位相分布演算回路５１は、部分位相分布のデータの組み合わせを時間的にランダムに変えることにより、部分的に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。
　また、図１８に示したように、位相分布演算回路５１は、目的再生像を複数の分割領域に分割し、分割領域ごとに部分位相分布のデータを組み合わせて目的位相分布データを生成するようにしてもよい。この場合、例えば、分割領域の数をＮ、位相分布データテーブルとして保持する部分位相分布のデータの数をＭとすると、ＭN通りの位相分布の組み合わせが可能となる。部分位相分布のデータの数Ｍが少なくても、分割領域の数を大きく（例えば数千）することで、全体として、ほぼランダムな位相分布を生成することが可能となる。
［２．２　効果］
　本実施の形態によれば、光位相変調素子１によるスペックルの発生を低減することが可能となる。また、特に、テーブル方式で目的位相分布データを生成する場合、目的位相分布の計算時間と計算コストとを低減することができる。
　その他の構成、および動作、ならびに効果は、上記第１の実施の形態に係る位相変調装置と略同様であってもよい。
＜３．第３の実施の形態＞
　次に、本開示の第３の実施の形態について説明する。なお、以下では、上記第１または第２の実施の形態に係る位相変調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。
　本実施の形態では、光位相変調素子１の適用例を説明する。
［３．１　プロジェクタへの適用例］
　本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または第２の実施の形態に係る位相変調装置で構成され、光位相変調素子１を含んでいる。光位相変調素子１による再生像は、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。
　図１９は、光位相変調素子１のプロジェクタ１００への第１の適用例を示している。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　図２０は、光位相変調素子１のプロジェクタ１００への第２の適用例を示している。
　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。
　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。
　その他の構成は、図１９の第１の適用例と同様である。
［３．２　各種光学素子への適用例］
　図２１は、光位相変調素子１の各種光学素子への適用例を示している。
　図２１に示したように、各種光学素子として、凸レンズ、凹レンズ、レンズアレイ、フレネルレンズ、および自由曲面レンズ等の各種レンズが知られている。これらのレンズでは、レンズ材料の厚みを変えることで、光路長を変化させている。光位相変調素子１では、素子内の屈折率分布を変えることで、光路長を変化させることができる。これにより、各種レンズと同等の光学特性を得ることができる。
　図２２は、ブレーズド回折格子２０１の一例を示している。
　ブレーズド回折格子２０１は、断面形状が鋸歯状の回折格子となっている。ブレーズド回折格子２０１は、回折ピッチをｐａ、回折角をθ、入射する光の波長をλとすると以下の式が成り立つ。
　ｓｉｎθ≦λ／２ｐａ
　図２３は、光位相変調素子１のブレーズド回折格子２０１への適用例を示している。
　図１～図３にも示したように、光位相変調素子１は、各画素１０ごとに光源からの光の位相を変調して素子内の屈折率分布を変えることで、回折格子として用いることができる。図２３に示したように、光位相変調素子１の画素ピッチはｐであるが、複数の画素１０の屈折率分布を鋸歯状にすることで、回折ピッチｐａのブレーズド回折格子２０１と同等の光学特性を得ることができる。
［３．３　光スイッチへの適用例］
　図２４は、光位相変調素子１の光スイッチへの適用例を示している。
　光スイッチは、光ファイバ２１０と、回折格子２２１と、複数の光ファイバ２１１，２１２，２１３とを備えている。回折格子２２１と、複数の光ファイバ２１１，２１２，２１３との間に光位相変調素子１を配置する。また、さらに回折格子２２１に代えて光位相変調素子１を配置した構成であってもよい。
　この光スイッチでは、異なるキャリア波長（λ１、λ２、λ３）の信号を光ファイバ２１０に入力して伝送する。回折格子２２１は、光ファイバ２１０によって伝送された各キャリア波長の信号が、波長ごとに光位相変調素子１の異なる位置に入力されるように信号を分離する。光位相変調素子１に入力された各キャリア波長の信号は、複数の光ファイバ２１１，２１２，２１３のうち、所望の光ファイバに振り分けられる。
［３．４　光コンピュータへの適用例］
　図２５は、光位相変調素子１の光コンピュータへの適用例を示している。
　この光コンピュータは、それぞれが光位相変調素子１で構成された複数の光位相変調素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを備えている。
　入射した光を光位相変調素子１Ａによって位相変調することにより、信号Ａに基づく信号Ａ（ｘ，ｙ）を生成する。次に、光位相変調素子１Ｂによって、信号Ａ（ｘ，ｙ）をフーリエ変換した信号ＦＴ（Ａ）を得る。次に、光位相変調素子１Ｃによって、信号Ｂとのコンボリューション信号ＦＴ（Ａ）＊ＦＴ（Ｂ）を得る。次に、光位相変調素子１Ｄによって、信号ＦＴ（Ａ）＊ＦＴ（Ｂ）を逆フーリエ変換することにより、信号Ａ（ｘ，ｙ）と信号Ｂ（ｘ，ｙ）との積Ａ（ｘ，ｙ）×Ｂ（ｘ，ｙ）を得る。
＜４．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。
　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）
　光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、前記複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または前記複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、前記同一の再生像を再生可能であると共に前記光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する位相分布演算部
　を備える
　位相変調装置。
（２）
　前記光位相変調素子は印加電圧に応じて位相変調量が変化する複数の画素を有し、
　前記位相分布演算部は、前記複数の画素のうち、少なくとも一部の画素における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する
　上記（１）に記載の位相変調装置。
（３）
　前記位相分布演算部は、前記複数の画素のうち、前記少なくとも一部の画素に対する印加電圧を変化させるような目的位相分布データを生成する
　上記（２）に記載の位相変調装置。
（４）
　前記位相分布演算部は、前記複数のフレームまたは前記複数のサブフレームに亘る期間における前記各画素の印加電圧が平均化されるような目的位相分布データを生成する
　上記（３）に記載の位相変調装置。
（５）
　前記各画素には、周期的に極性が反転する印加電圧が印加され、
　前記位相分布演算部は、極性ごとに、前記複数のフレームまたは前記複数のサブフレームに亘る期間における前記各画素の印加電圧が平均化されるような目的位相分布データを生成する
　上記（４）に記載の位相変調装置。
（６）
　前記位相分布演算部は、前記フレームごと、または前記サブフレームごとに、前記複数の画素のうち一部の対象画素の位相分布を変化させると共に、前記複数のフレームまたは前記複数のサブフレームに亘る期間における前記各画素の印加電圧が平均化されるように前記対象画素を変えるような目的位相分布データを生成する
　上記（４）に記載の位相変調装置。
（７）
　前記位相分布演算部は、前記複数のフレームのうち最初のフレーム、または前記複数のサブフレームのうち最初のサブフレームに対して、前記複数のフレームのうち最終のフレーム、または前記複数のサブフレームのうち最終のサブフレームにおいて、前記複数の画素の全ての位相分布が変化するような目的位相分布データを生成する
　上記（６）に記載の位相変調装置。
（８）
　前記位相分布演算部は、前記複数の画素の全ての画素の位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する
　上記（２）ないし（５）のいずれか１つに記載の位相変調装置。
（９）
　前記位相分布演算部は、所定の位相分布計算法によって前記目的位相分布データを生成し、前記所定の位相分布計算法における初期位相を時間的に変化させることによって、前記目的位相分布データの位相分布を変化させる
　上記（１）に記載の位相変調装置。
（１０）
　前記位相分布演算部は、所定の位相分布計算法によって前記目的位相分布データを生成し、前記所定の位相分布計算法における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、前記目的位相分布データの位相分布を変化させる
　上記（１）に記載の位相変調装置。
（１１）
　それぞれが同一の再生像を再生可能な複数の部分位相分布のデータを記憶する記憶部
　をさらに備え、
　前記位相分布演算部は、前記部分位相分布のデータを組み合わせて前記目的位相分布データを生成すると共に、前記部分位相分布のデータの組み合わせを変えることにより、部分的に前記目的位相分布データの位相分布を変化させる
　上記（１）または（２）に記載の位相変調装置。
（１２）
　光源と、
　前記光源からの光の位相を変調する光位相変調素子と、
　前記光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、前記複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または前記複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、前記同一の再生像を再生可能であると共に前記光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する位相分布演算部と
　を備える
　照明装置。
（１３）
　照明装置と、
　前記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
　を含み、
　前記照明装置は、
　光源と、
　前記光源からの光の位相を変調する光位相変調素子と、
　前記光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、前記複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または前記複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、前記同一の再生像を再生可能であると共に前記光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する位相分布演算部と
　を備える
　プロジェクタ。
　本出願は、日本国特許庁において２０１７年８月７日に出願された日本特許出願番号第２０１７－１５２６２４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 (13)

  1. 　光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、前記複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または前記複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、前記同一の再生像を再生可能であると共に前記光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する位相分布演算部
    　を備える
    　位相変調装置。
  2. 　前記光位相変調素子は印加電圧に応じて位相変調量が変化する複数の画素を有し、
    　前記位相分布演算部は、前記複数の画素のうち、少なくとも一部の画素における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する
    　請求項１に記載の位相変調装置。
  3. 　前記位相分布演算部は、前記複数の画素のうち、前記少なくとも一部の画素に対する印加電圧を変化させるような目的位相分布データを生成する
    　請求項２に記載の位相変調装置。
  4. 　前記位相分布演算部は、前記複数のフレームまたは前記複数のサブフレームに亘る期間における前記各画素の印加電圧が平均化されるような目的位相分布データを生成する
    　請求項３記載の位相変調装置。
  5. 　前記各画素には、周期的に極性が反転する印加電圧が印加され、
    　前記位相分布演算部は、極性ごとに、前記複数のフレームまたは前記複数のサブフレームに亘る期間における前記各画素の印加電圧が平均化されるような目的位相分布データを生成する
    　請求項４に記載の位相変調装置。
  6. 　前記位相分布演算部は、前記フレームごと、または前記サブフレームごとに、前記複数の画素のうち一部の対象画素の位相分布を変化させると共に、前記複数のフレームまたは前記複数のサブフレームに亘る期間における前記各画素の印加電圧が平均化されるように前記対象画素を変えるような目的位相分布データを生成する
    　請求項４に記載の位相変調装置。
  7. 　前記位相分布演算部は、前記複数のフレームのうち最初のフレーム、または前記複数のサブフレームのうち最初のサブフレームに対して、前記複数のフレームのうち最終のフレーム、または前記複数のサブフレームのうち最終のサブフレームにおいて、前記複数の画素の全ての位相分布が変化するような目的位相分布データを生成する
    　請求項６に記載の位相変調装置。
  8. 　前記位相分布演算部は、前記複数の画素の全ての画素の位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する
    　請求項２に記載の位相変調装置。
  9. 　前記位相分布演算部は、所定の位相分布計算法によって前記目的位相分布データを生成し、前記所定の位相分布計算法における初期位相を時間的に変化させることによって、前記目的位相分布データの位相分布を変化させる
    　請求項１に記載の位相変調装置。
  10. 　前記位相分布演算部は、所定の位相分布計算法によって前記目的位相分布データを生成し、前記所定の位相分布計算法における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、前記目的位相分布データの位相分布を変化させる
    　請求項１に記載の位相変調装置。
  11. 　それぞれが同一の再生像を再生可能な複数の部分位相分布のデータを記憶する記憶部
    　をさらに備え、
    　前記位相分布演算部は、前記部分位相分布のデータを組み合わせて前記目的位相分布データを生成すると共に、前記部分位相分布のデータの組み合わせを変えることにより、部分的に前記目的位相分布データの位相分布を変化させる
    　請求項１に記載の位相変調装置。
  12. 　光源と、
    　前記光源からの光の位相を変調する光位相変調素子と、
    　前記光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、前記複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または前記複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、前記同一の再生像を再生可能であると共に前記光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する位相分布演算部と
    　を備える
    　照明装置。
  13. 　照明装置と、
    　前記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
    　を含み、
    　前記照明装置は、
    　光源と、
    　前記光源からの光の位相を変調する光位相変調素子と、
    　前記光位相変調素子によっ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再生像を再生する場合に、前記複数のフレームのうち少なくとも隣接する２つのフレーム間、または前記複数のサブフレームのうち少なくとも隣接する２つのサブフレーム間で、前記同一の再生像を再生可能であると共に前記光位相変調素子における位相分布を変化させるような目的位相分布データを生成する位相分布演算部と
    　を備える
    　プロジェクタ。
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