WO2021005874A1 - 表示装置及びプロジェクションシステム - Google Patents

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WO2021005874A1
WO2021005874A1 PCT/JP2020/018484 JP2020018484W WO2021005874A1 WO 2021005874 A1 WO2021005874 A1 WO 2021005874A1 JP 2020018484 W JP2020018484 W JP 2020018484W WO 2021005874 A1 WO2021005874 A1 WO 2021005874A1
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display device
light
optical system
control unit
light source
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PCT/JP2020/018484
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朗 秋葉
西池　昭仁
真一郎 田尻
淳弘 千葉
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ソニー株式会社
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    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources

Definitions

  • This disclosure relates to display devices and projection systems.
  • Patent Document 1 A projector (projection system) that can easily change the appearance of a part of the projected image has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 also describes that "DMD (Digital Mirror Device) or the like may be used instead of the liquid crystal panel.”
  • the micromirror is a binary display device (optical modulator / optical modulator) in the on / off state.
  • On / off state binary display device hereinafter, in the case of “may be referred to as on / off binary display device", use PWM (Pulse Width Modulation) technology to determine the color brightness. Further, by combining the PWM technique with a well-known dimming technique, it is possible to control the dynamic range (brightness range) without changing the linearity of the entire PWM.
  • the device in order to realize a gradation expression that looks natural to the human eye, it is necessary to change the gamma characteristic, but when the light modulation element is an on / off binary display device, the device alone involves gamma correction. It is not possible to realize gradation expression.
  • the gradation display of the on / off binary display device is optically linear due to the characteristic of the physical constraint that it is a discrete value from the power of 2.
  • human luminosity factor is non-linear
  • the physically linear gradation output by the video system is perceived by the human eye as non-linear and unnatural gradation.
  • it is necessary to realize non-linear gradation expression (gamma characteristic / gamma curve) on the optical device side, but it should be realized with a binary optical modulation device. I can't.
  • the present disclosure discloses a display device capable of realizing a non-linear gradation expression (gamma characteristic / gamma curve) required for a video system even when the light modulation element is an on / off binary display device.
  • An object of the present invention is to provide a projection system using the display device.
  • the display device of the present disclosure for achieving the above object is A first optical system that produces illumination light with variable emission brightness, A dimming unit with variable transmittance that transmits the illumination light from the first optical system, A second optical system that includes an optical modulation element and photomodulates the illumination light from the first optical system that has passed through the dimming unit using pulse width modulation technology, and A control unit that controls the emission brightness of the illumination light from the first optical system and the transmittance of the dimming unit in any combination. To be equipped.
  • the projection system of the present disclosure for achieving the above object is A first optical system that produces illumination light with variable emission brightness, A dimming unit with variable transmittance that transmits the illumination light from the first optical system, A second optical system that includes a light modulation element and photomodulates the illumination light from the first optical system that has passed through the dimming unit using pulse width modulation technology.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a basic system configuration of a projection system.
  • FIG. 2 is a diagram showing a combination relationship between the illumination sequence by the PWM technique of the driving example according to the prior art and the aperture of the diaphragm of the dimming unit.
  • FIG. 3 is a linear characteristic diagram when a binary light modulation device and a dimming technology are simply linearly connected.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a basic configuration of the display device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the combination relationship between the illumination sequence by the PAM technology + PWM technology of the display device according to the embodiment of the present disclosure and the aperture of the aperture of the dimming unit.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a basic system configuration of a projection system.
  • FIG. 2 is a diagram showing a combination relationship between the illumination sequence by the PWM technique of the driving example according to the prior art and the aperture of the diaphrag
  • FIG. 6 is a diagram showing a driving result by PAM technology + PWM technology.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a display device according to the first embodiment.
  • FIG. 8A is a conceptual diagram showing the configuration of the solid-state light source according to the second embodiment, and FIG. 8B is a diagram showing a combination of light emission of the solid-state light source according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a bit sequence diagram showing the basic principle (single color) of the 4-bit gray scale according to the second embodiment.
  • FIG. 10A is a conceptual diagram showing the configuration of the solid-state light source according to the third embodiment, and FIG. 10B is a diagram showing a combination of light emission of the solid-state light source according to the third embodiment.
  • FIG. 10A is a conceptual diagram showing the configuration of the solid-state light source according to the third embodiment
  • FIG. 10B is a diagram showing a combination of light emission of the solid-state light source according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a bit sequence diagram showing the basic principle (single color) of the 4-bit gray scale according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a display device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the display device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 14 is a bit sequence diagram showing the basic principle (single color) of the 4-bit gray scale according to the sixth embodiment.
  • FIG. 15A is a characteristic diagram of the current-emission luminance when the emission time is the same for all the bits
  • FIG. 15B is a current-emission luminance when the emission time of the LSB is shorter than that of the other bits. It is a characteristic diagram.
  • FIG. 15A is a characteristic diagram of the current-emission luminance when the emission time is the same for all the bits
  • FIG. 15B is a current-emission luminance when the emission time of the LSB is shorter than that of the other bits. It is a characteristic diagram.
  • FIG. 16 is a timing waveform diagram in the case of the control according to the seventh embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a look-up table design method according to the eighth embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing a driving result of the technique according to the eighth embodiment when the video source is a movie.
  • FIG. 19 is a diagram showing a driving result of the technique according to the eighth embodiment when the video source is sports.
  • FIG. 20 is a diagram showing a driving result of the technique according to the eighth embodiment when the video source is an animation.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the order of the bit sequences according to the ninth embodiment.
  • FIG. 22 is a system configuration diagram showing an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the tenth embodiment.
  • FIG. 22 is a system configuration diagram showing an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the tenth embodiment.
  • FIG. 23 is a system configuration diagram showing an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 24 is a system configuration diagram showing an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the twelfth embodiment.
  • FIG. 25 is a system configuration diagram showing an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the thirteenth embodiment.
  • FIG. 26 is a system configuration diagram showing an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the fourteenth embodiment.
  • FIG. 27 is a system configuration diagram showing an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the fifteenth embodiment.
  • Example 1 Example of using a semiconductor laser as a solid-state light source and using a MEMS mirror as a light modulation element
  • Example 2 Example 1 of realization of a solid-state light source, in which a plurality of solid-state light sources having different emission brightness are arranged
  • Example 3 Example 2 of realization of a solid-state light source, in which a number of solid-state light sources having different emission brightness is arranged according to a required brightness ratio
  • Example 4 Example of using a solid-state light source phosphor and adjusting the amount of light by a variable light amount adjusting filter in the subsequent stage
  • 3-5 Example of using a solid-state light source phosphor and adjusting the amount of light by a variable light amount adjusting filter in the subsequent stage
  • Example 5 (A modification of Example 4, in which a rotating circular ND filter is used instead of the dimming element) 3-6.
  • Example 6 (Example 1 of control of a display device, in which the light emission time of low-gradation bits is shortened) 3-7.
  • Example 7 (Example 2 of control example 2 of a display device, in which the light source brightness for each gradation bit is controlled by pulse width modulation) 3-8.
  • Example 8 Example 3 of control example 3 of a display device, in which the combination of emission brightness and aperture is changed according to a video source) 3-9.
  • Example 9 (Display device control example 4, an example of bit sequence order) 4. Projection system according to the embodiment 4-1.
  • Example 10 (Example of a three-plate type in which the application processor performs synchronous control) 4-2.
  • Example 11 Example of a three-plate type in which the MEMS control unit performs synchronous control) 4-3.
  • Example 12 (Example of a single plate type in which the application processor performs synchronous control) 4-4.
  • Example 13 Example of a single plate type in which the MEMS control unit performs synchronous control) 4-5.
  • Example 14 Example of a light source time division type in which an application processor performs synchronous control) 4-6.
  • Example 15 (Example of a light source time division type in which the MEMS control unit performs synchronous control) 5. Modification example 6. Configuration that can be taken by this disclosure
  • the light modulation element may be composed of a binary display device in an on state / an off state, preferably a MEMS mirror.
  • the light source of the first optical system can be configured to include a solid-state light source.
  • a solid-state light source a semiconductor laser, a light emitting diode, or an organic light emitting diode can be used.
  • the dimming unit can be configured to include a variable diaphragm unit.
  • the light source of the first optical system may be configured by arranging a plurality of solid-state light sources having different emission brightness in an array. It is possible to configure the structure by arranging a number of solid light sources having different emission brightness according to the required brightness ratio.
  • the first optical system can be configured to include a combination of a phosphor and a variable light amount adjusting filter.
  • An ND filter can be used as the variable light intensity adjusting filter.
  • a plurality of ND filters having different transmittances are arranged in the circumferential direction for the dimming unit and consist of a rotatable circular ND filter. It can be configured.
  • the least significant bit or the low gradation bit including the least significant bit has a light emission time longer than other bits in the control unit. Can be configured to be shorter.
  • the control unit may be configured to control the light source luminance for each gradation bit by pulse width modulation.
  • control unit has a configuration in which the combination of the emission brightness of the solid-state light source and the aperture of the variable diaphragm unit is changed according to the video source. can do.
  • video source include sports, variety shows, animations, and movies.
  • the control unit in the sequence in which the first frame and the second frame are set, the bit arrangement of the first frame and the second frame
  • the bit arrangement can be configured to be reversed with respect to the frame boundaries.
  • the display device of the present disclosure can be used in a projection system (projector / projection type display device).
  • a projection system to which the display device of the present disclosure is applied for example, an electromagnetically driven mirror (so-called MEMS mirror) to which MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is applied is used as an optical modulation element.
  • MEMS mirror electromagnetically driven mirror
  • the outline of the MEMS mirror type projection system to be used will be described.
  • the MEMS mirror is an on / off binary display device (reflection type light modulator / light modulator).
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a basic system configuration of a projection system.
  • a system configuration in which a single display panel, that is, a single panel is used, will be described.
  • the projection system 10 includes R (red), G (green), and B (blue) solid-state light sources 11R, 11G, and 11B.
  • the light emitted from the R, G, and B solid-state light sources 11R, 11G, and 11B passes through the lenses 12R, 12G, and 12B, and then enters the rod integrator 16 via the dichroic mirrors 13 and 14 and the lens 15.
  • the light homogenized by the rod integrator 16 is applied to the display panel 20 via the lens 17, the mirror 18, and the total reflection prism 19.
  • the total reflection prism 19 is composed of a combination of two triangular prisms.
  • the display panel 20 is configured such that pixels are arranged in a two-dimensional matrix (matrix), and a MEMS mirror, which is an on / off binary display device, is provided for each pixel.
  • the solid light sources 11R, 11G, 11B and the display panel 20 are controlled by the display control unit 22.
  • the display control unit 22 includes a reception unit 221, a signal processing unit 222, a CPU (Central Processing Unit) 223, a light source control unit 224, and a display panel control unit 225.
  • the light source control unit 224 controls the light sources of each color, that is, the solids of R, G, and B under the control of the CPU 223.
  • the light emission of the light sources 11R, 11G, and 11B is controlled in time.
  • the signal processing unit 222 performs predetermined signal processing on the video signal input from the outside via the receiving unit 221 and supplies the video data to the display panel control unit 225.
  • Each pixel of the display panel 20 transitions to a predetermined state in synchronization with the solid light sources 11R, 11G, 11B of R, G, and B under the control of the display panel control unit 225. Then, the pixels in the bright state (on state) of the display panel 20 are projected onto the screen 30 via the total reflection prism 19 and the projection lens 21.
  • the projection system 10 has PWM (Pulse Width Modulation). ) It is basic to control the brightness of colors using technology. Further, by combining the PWM technique with a well-known dimming technique, it is possible to control the dynamic range (brightness range) without changing the linearity of the entire PWM.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • a 4-bit operation that is, an operation when 16 gradations are expressed using four lengths of time.
  • the light source sequentially emits light with a total of 16 types of bit sequences ( ⁇ 16 values) in a combination of four values of time.
  • a PWM amount of light emission has a linearity of 2 4 stages.
  • a dimming unit called an iris is used.
  • the dimming unit transmits the illumination light from the light source, and the transmittance can be adjusted for each scene or mode.
  • the dynamic range (brightness range) can be changed while maintaining the linearity of the entire PWM.
  • FIG. 2 shows the combination relationship between the illumination sequence by the PWM technique of the driving example according to the conventional technique and the aperture of the aperture of the dimming section.
  • FIG. 3 shows a linear characteristic (relationship between sequence number-grayscale (luminance, relative value)) when a binary light modulation device and a dimming technology are simply linearly connected.
  • the “ ⁇ ” mark indicates the result when the aperture of the aperture is maximum
  • the “x” mark indicates the result when the aperture of the aperture is relatively large
  • the “ ⁇ ” mark indicates the opening of the aperture.
  • the “ ⁇ ” mark indicates the result when the aperture of the aperture is relatively small.
  • FIG. 4 shows a block diagram of a basic configuration of the display device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the display device 40 according to the present embodiment includes a first optical system 50 that generates illumination light having a variable emission brightness (light intensity), a dimming unit 60 having a variable transmittance, and a second optical system including a light modulation element. It is configured to include a system 70 and a control unit 80 for controlling them.
  • the first optical system 50 includes a solid-state light source 51 and a brightness control unit 52 that controls the emission brightness of the solid-state light source 51, and uses PAM (Pulse Amplitude Modulation) technology to emit light (light). Generates n-step illumination light with different intensity).
  • the brightness control unit 52 controls the emission brightness of the illumination light generated by the first optical system 50 based on the indicated value given by the control unit 80 (PAM technology).
  • the dimming unit 60 includes a dimming element 61 having a variable transmittance that transmits the illumination light from the solid-state light source 51, and a transmittance control unit 62 that controls the transmittance of the dimming element 61.
  • the transmittance control unit 62 controls the transmittance of the dimming element 61 based on the indicated value given by the control unit 80, so that the transmittance is adjusted to two or more stages.
  • the second optical system 70 has a light modulation element 71 such as a MEMS mirror and a modulation control unit 72 that controls the light modulation element 71, and is illuminated by the first optical system 50 via the dimming unit 60.
  • Light is light-modulated using PWM (Pulse Width Modulation) technology.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • As the light modulation element 71 an on / off binary display device (reflection type light modulation element), for example, a MEMS mirror can be used.
  • the modulation control unit 72 controls the brightness of the color by performing optical modulation based on the indicated value given by the control unit 80 (PWM technology).
  • the control unit 80 adjusts the emission brightness (light intensity) of the illumination light emitted from the solid-state light source 51 of the first optical system (PAM) 50 and the dimming unit 60 in synchronization with the bit plane of the n-bit PWM.
  • the transmittance of the optical element 61 is controlled synchronously in any combination. Under the control of the control unit 80, even when the light modulation element is an on / off binary display device (for example, a MEMS mirror), the non-linear gradation expression required for a video system can be realized. ..
  • the light emitted from the solid-state light source 51 by the quadrature PAM (constant time, four types of emission brightness) is emitted under the PWM operation via the light control element 61.
  • the modulation element 71 is illuminated, the result is an illumination sequence of a total of 16 bit sequences ( ⁇ 16 values), as shown in FIG.
  • the dimming element 61 provides transmittance in synchronization with, for example, sequences 1 to 7, 8 to 12, 12 to 15, and 16, respectively.
  • sequences 1 to 7, 8 to 12, 12 to 15, and 16, respectively As a result, as shown in FIG. 6, the gradation of 2 4 stages, and it can be realized nonlinearity sequence.
  • the display device 40 includes a first optical system 50 using PAM technology and a second optical system 70 using PWM technology, and the display device 40 includes the first optical system 50.
  • the emission brightness of the illumination light and the transmittance of the dimming unit 60 are controlled synchronously in any combination. Then, according to the display device 40 according to the present embodiment, the following actions and effects can be obtained.
  • the non-linear gradation expression required for a video system can be realized.
  • the allocation of the luminance gradation in the black region can be increased, even when the light modulation element 71 is an on / off binary display device, the emphasis is placed on the dark area gradation in accordance with the high resolution of the human eye in the dark area.
  • Video display can be realized. -Compared with the time axis dispersion or area dispersion processing that is generally used in a binary device to pseudo-increase the number of gradations in the dark area, it is possible to realize a rough and noise-free intermediate gradation display.
  • -Digitally controlled optical modulation devices such as on / off binary type, for example, dynamic range in which MEMS mirror devices are dominant, and analog control devices using liquid crystals such as LCOS (Liquid Crystal On Silicon) and HTPS (High Temperature Poly Silicon) It is possible to achieve both superior gradation expression. -Since it is compatible with the PWM sequence of equal-length bits, the control time of the mechanical part is relaxed, and cost reduction / size reduction can be realized.
  • LCOS Liquid Crystal On Silicon
  • HTPS High Temperature Poly Silicon
  • Example 1 is an example in which, for example, a semiconductor laser (LD) is used as the solid-state light source 51, and for example, a variable diaphragm portion (iris) is used as the dimming element 61.
  • a semiconductor laser LD
  • a variable diaphragm portion iris
  • the dimming element 61 a variable diaphragm portion
  • the solid-state light source 51 in addition to the semiconductor laser (LD), another solid-state light source such as a light emitting diode (LED) or an organic light emitting diode (OLED) may be used.
  • LED light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the display device 40A according to the first embodiment.
  • the display device 40A according to the first embodiment has a configuration in which a semiconductor laser is used as the solid-state light source 51, a MEMS mirror is used as the light modulation element 71, and a rod integrator 64 is provided after the variable diaphragm portion 63.
  • the light emitted from the semiconductor laser as the solid light source 51 enters the rod integrator 64 via the variable diaphragm portion 63.
  • the rod integrator 64 homogenizes the light from the solid-state light source 51 and irradiates the MEMS mirror, which is the light modulation element 71.
  • the control unit 80 sets the luminance control unit 52 as an instruction value for determining the emission brightness of the solid-state light source 51, and sets the aperture (transmittance) of the variable aperture 63 to the luminance control unit 52.
  • An instruction value for determining is given to the transmittance control unit 62, and an instruction value for PWM control of the optical modulation element 71 is given to the modulation control unit 72.
  • FIG. 4 also shows the display device 40A according to the first embodiment in which a solid-state light source such as a semiconductor laser, a light emitting diode, or an organic light emitting diode is used as the solid light source 51 and a variable aperture unit (iris) is used as the dimming element 61.
  • a solid-state light source such as a semiconductor laser, a light emitting diode, or an organic light emitting diode
  • a variable aperture unit (iris) is used as the dimming element 61.
  • the second embodiment is a realization example 1 of a solid-state light source (light source of the first optical system 50), and is an example in which a plurality of solid-state light sources having different emission brightness are arranged in an array.
  • a conceptual diagram of the configuration of the solid-state light source 51 according to the second embodiment is shown in FIG. 8A.
  • an example is illustrated in which four types of solid light sources having different emission brightness are arranged in an array, for a total of 16 solid light sources, to form a set of light sources.
  • 4 of each number and 16 of the total number illustrated here are examples, and are not limited to these, but from the viewpoint of easy control of the optical average value and, as a result, reduction of manufacturing cost, each of them.
  • Gradation can be created by combining the bit sequence and the light emission of each luminance.
  • 16 gradations can be created by sequentially emitting a total of 16 solid-state light sources in an array-like arrangement in a predetermined combination in row units.
  • the individual solid-state light source may be a semiconductor laser, a light emitting diode, an organic light emitting diode, or another solid light source.
  • FIG. 9 shows a bit sequence diagram of the basic principle (single color) of the 4-bit grayscale according to the second embodiment. Although the configuration for 4-bit PWM is illustrated here, 8-bit, 10-bit, and the like can be extended by the same principle.
  • the brightness control unit 52 can be inexpensive.
  • the third embodiment is a realization example 2 of a solid-state light source (light source of the first optical system 50), and is an example in which a number of solid-state light sources having the same emission brightness are arranged according to a required brightness ratio.
  • a conceptual diagram of the configuration of the solid-state light source 51 according to the third embodiment is shown in FIG. 10A, and a combination of light emission of the solid-state light source according to the third embodiment is shown in FIG. 10B.
  • solid light sources having the same emission brightness are arranged in numbers according to the required brightness ratio to form a set of light sources.
  • the number of solid-state light sources having the same emission brightness is doubled (2), doubled (4), doubled (8), for a total of 15 arrangements.
  • the combination of light emission of this solid-state light source it is possible to provide double, double, and double the emission brightness. In this way, gradation can be created by combining the bit sequence and the light emission of each luminance.
  • the individual solid-state light source may be a semiconductor laser, a light emitting diode, an organic light emitting diode, or another solid light source.
  • FIG. 11 shows a bit sequence diagram of the basic principle (single color) of the 4-bit grayscale according to the third embodiment. Although the configuration for 4-bit PWM is illustrated here, 8-bit and 10-bit can be extended by the same principle.
  • the light source of the first optical system 50 can be realized with a smaller number of integrations than in the case of the second embodiment in which solid light sources having different emission brightness are arranged in an array. Further, since the purchase price can be lowered by unifying the member specifications, it can be manufactured at a lower cost than in the case of the second embodiment. In addition, since the solid-state light source has one type of emission brightness and the device can be made into one specification, it is easy to design the life, and it is possible to simplify the mounting process and reduce the cost of the packaging process. Further, in FIG. 10B, since the solid light sources that emit light can be dispersedly arranged, robustness can be obtained in the heat density design.
  • Example 4 is an example in which, for example, a phosphor is used as the solid-state light source 51, and the amount of light is adjusted by a variable light amount adjusting filter arranged in the subsequent stage.
  • a phosphor is used as the solid-state light source 51, and the amount of light is adjusted by a variable light amount adjusting filter arranged in the subsequent stage.
  • the solid-state light source 51 in addition to the phosphor, another solid-state light source such as QD (Quantum Dot) may be used.
  • QD Quantum Dot
  • FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the display device 40B according to the fourth embodiment.
  • a phosphor is used as the solid-state light source 51, and only the light amount can be adjusted as a variable light amount adjustment filter after the solid-state light source 51 without affecting the color development.
  • Neutral Density) Filter 53 is arranged.
  • the display device 40B according to the fourth embodiment is irradiated from the first optical system 50 by the luminance control unit 52 controlling the transmittance of the ND filter 53 based on the indicated value given by the control unit 80.
  • the emission brightness of the illumination light will be controlled.
  • the display device 40B according to the fourth embodiment using a phosphor or a QD as the solid light source 51 can also obtain the same operations and effects as the display device 40 according to the embodiment of the present disclosure shown in FIG. Further, by using a phosphor or QD as the solid-state light source 51, there is an advantage that the cost of the light source of the first optical system 50 can be reduced as compared with the case of the first embodiment using the semiconductor laser, the light emitting diode, and the organic light emitting diode. is there.
  • the fifth embodiment is a modification of the fourth embodiment, and is an example in which the rotating circular ND filter 65 is used instead of the variable diaphragm portion 63.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the display device 40C according to the fifth embodiment.
  • the display device 40C according to the fifth embodiment has a configuration in which a rotating circular ND filter 65 is used instead of the variable diaphragm portion 63.
  • the rotating circular ND filter 65 includes a plurality of ND filters having different transmittances, in this example, ND filters 65 _1 , 65 _2 , 65 _3 , 65 _4 having transmittances of, for example, 100%, 70%, 30%, and 10%.
  • the film is formed in a arrangement relationship that is offset by 90 degrees in the circumferential direction, and has a configuration that allows rotation around the rotation axis O.
  • the rotating circular ND filter 65 is rotationally driven by the rotation angle control unit 66.
  • the rotation angle control unit 66 for example, a stepping motor can be used.
  • the rotating circular ND filter 65 rotates once in one frame under the drive of a stepping motor to obtain four kinds of transmittances (100%, 70%, 30%, 10%) in one cycle of bit sequence. Can be provided.
  • the control of the stepping motor may be constant velocity control or control based on the controlled discrete velocity value.
  • the rotating circular ND filter 65 has a simpler mechanism than the variable diaphragm portion (iris) 63, the life and cost of the display device 40C can be extended and reduced. .. Since the rotation angle control unit 66 is only PWM control of the stepping motor, it is possible to provide highly accurate transmittance control at a very low cost. Further, it is possible to provide a dimming unit having a small number of driving units and having high quietness.
  • the sixth embodiment is a control example 1 of the display device, and is an example of a bit sequence in which the LSB (least significant bit) or a low-gradation bit including the LSB has a shorter emission time than the other bits.
  • FIG. 14 is a bit sequence diagram showing the basic principle (single color) of the 4-bit grayscale according to the sixth embodiment.
  • the light emission time is set to the same length for all the bits.
  • the light emission time of the LSB (or several bits for low gradation including the LSB) is shorter than that of the other bits, specifically.
  • the length t / 2 is set to half the light emission time t of the other bits.
  • the full threshold value for the current control of the semiconductor laser (LD) as the solid-state light source 51 in order to secure the dynamic light intensity.
  • the low current region that is, in the vicinity of the lower threshold value, it is difficult to secure the stability of the emission brightness due to product variation of the solid-state light source 51, aging of the product, and the like.
  • the length of the light emission time (t / 2) of the LSB (0 bit) is changed to the length of the light emission time of the other bits. It is made shorter than (t).
  • FIG. 15A shows a characteristic diagram of current-emission luminance when the emission time is the same for all bits
  • FIG. 15B shows a characteristic diagram of current-emission luminance when the emission time of the LSB is shorter than that of the other bits. Shown in. Light emission control is performed with the same current value for 0 bit and 1 bit, but with 0 bit, the light emission time is half that of the other bits, so that it is possible to obtain twice the brightness.
  • the light emission time of the LSB (or several bits for low gradation including the LSB) is shorter than that of the other bits. ing.
  • the robustness with respect to the threshold value of the solid-state light source 51 can be increased, the light emission accuracy can be improved, and the life can be extended.
  • the seventh embodiment is a control example 2 of the display device, which is an example in which the light source brightness for each gradation bit is controlled by pulse width modulation (PWM).
  • PWM pulse width modulation
  • FIG. 16 is a timing waveform diagram in the case of the control according to the seventh embodiment.
  • the light source brightness for each gradation bit is controlled by PWM under the control of the control unit 80.
  • the brightness of the solid-state light source 51 can be linearly controlled from 0% to 100%, and the gradation characteristics can be maintained even if the solid-state light source 51 deteriorates with time.
  • the wavelength changes depending on the current value, but in the case of PWM control, there is no change in color due to brightness.
  • the eighth embodiment is a control example 3 of the display device, and is an example in which the combination of the emission brightness and the aperture is changed according to the video source.
  • the emission brightness of the solid-state light source 51 and the variable aperture unit (iris) 63 are set according to the video source.
  • a control sequence corresponding to a plurality of gamma characteristics (gamma curves) is provided from the lookup table 81.
  • FIG. 17 shows an example of the look-up table design method according to the eighth embodiment.
  • FIG. 17 illustrates the association between the bit plane and the brightness of the light source, the association between the bit plane and the aperture type of the variable aperture portion 63, and the association between the opening type and the aperture diameter of the variable aperture portion 63.
  • FIGS. 18, 19, and 20 show the driving results for each video source of the technique according to the eighth embodiment.
  • FIG. 18 shows the driving result of the technology according to the eighth embodiment when the video source is a movie
  • FIG. 19 shows the driving result of the technology according to the eighth embodiment when the video source is a sport
  • FIG. 20 shows the driving result of the technology according to the eighth embodiment. Shows the driving results of the technique according to the eighth embodiment in the case of animation.
  • the following actions and effects can be obtained.
  • a gradation higher than black is generally required, so that the resolution of the black part gradation can be weighted by this technique.
  • gradation in the intermediate region is generally required, so that the resolution of the intermediate gradation can be weighted by this technique.
  • gradation in the white region is generally required, so the resolution of the white gradation can be weighted by this technology.
  • any video source it is possible to arbitrarily select the gradation expression while maintaining the brightness dynamic range in the screen.
  • the image quality can be improved by weighting the gradation in the dynamic range in which the white area is omitted in movies and indoor images and the black area is omitted in outdoor sports.
  • the ninth embodiment is a control example 4 of the display device, which is an example of the order of the bit sequences.
  • the basic principle of the bit plane display order is from the darkest part (LSB) to the brightest part (MSB), but in this case, it is large at the frame boundary (joint). There is a difference in brightness. The difference in brightness at the boundary of this frame may be perceived by the human eye as flickering.
  • FIG. 21 shows an example of the order of the bit sequences according to the ninth embodiment.
  • the bit sequence according to the ninth embodiment is a sequence in which the first frame (A frame) and the second frame (B frame) are a set, and the bit arrangement of the A frame and the B frame are controlled by the control unit 80.
  • the bit sequence of is reversed with respect to the frame boundary. More specifically, the display order of the bit plane is LSB ⁇ MSB in the A frame and MSB ⁇ LSB in the B frame.
  • the maximum value of the amount of change in the amount of light of the light source can be relaxed, that is, the difference in brightness at the boundary (joint) of the frame can be suppressed to a small value. It is possible to prevent flicker caused by. Further, in the opening control of the variable diaphragm portion 63, the maximum value of the movement amount of the actuator can be relaxed, so that the accuracy of the aperture control can be improved, and the power saving and miniaturization of the variable diaphragm portion 63 can be achieved.
  • the display device to which the techniques according to the first to ninth embodiments described above can be used for a MEMS mirror type projection system.
  • specific examples of the MEMS mirror type projection system according to the embodiment of the present disclosure will be described as Examples 10 to 15.
  • the display device to which the technique according to the first to ninth embodiments is applied is used as follows. Actions and effects can be obtained. That is, even when the light modulation element is an on / off binary display device, non-linear gradation expression can be realized, and emphasis is placed on dark gradation in accordance with the high resolution of the human eye in dark areas. Video display can be realized. Furthermore, compared to the time axis dispersion or area dispersion processing that is generally used in binary devices to increase the number of gradations in the dark area in a pseudo manner, it realizes an intermediate gradation display without a rough noise feeling. it can.
  • the tenth embodiment is an example of a three-plate type MEMS mirror type projection system, and is an example in which the application processor performs synchronous control.
  • FIG. 22 shows an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the tenth embodiment.
  • the MEMS mirror type projection system 100A is a three-plate type projection including R (red), G (green), and B (blue) optical modulation panels 101R, 101G, and 101B. It is a system (projection type display device). On the optical modulation panels 101R, 101G, and 101B, MEMS mirrors, which are on / off binary display devices, are two-dimensionally arranged in a matrix.
  • the MEMS mirror type projection system 100A further includes R, G, and B illumination optical systems 102R, 102G, and 102B corresponding to the optical modulation panels 101R, 101G, and 101B, respectively.
  • the MEMS mirrors of the optical modulation panels 101R, 101G, and 101B are controlled on / off by the MEMS control unit 103A.
  • the emission brightness of the solid-state light source is controlled by the illumination control unit 104.
  • Image data input from the outside is supplied to the application processor 106 via the receiving unit 105 corresponding to the interface.
  • the application processor 106 performs various image processing such as gamma correction.
  • the image data that has passed through the application processor 106 is converted into a bit plane format by the MEMS control unit 103A.
  • a memory 107 and a memory 108 are attached to the MEMS control unit 103A and the application processor 106, respectively.
  • the transmission of bit plane data from the MEMS control unit 103A to the optical modulation panels 101R, 101G, 101B is scheduled by the application processor 106, and is transmitted according to a predetermined PWM sequence. At this time, the application processor 106 transmits the control data corresponding to the brightness level of the bit plane to the illumination control unit 104.
  • the illumination control unit 104 synchronizes the bit plane image with the PWM sequence displayed on the optical modulation panels 101R, 101G, 101B of R, G, and B, and the illumination optical systems 102R, 102G, of R, G, and B, respectively. Controls 102B.
  • the MEMS mirrors of the R, G, and B optical modulation panels 101R, 101G, and 101B illuminated by the R, G, and B illumination optical systems 102R, 102G, and 102B perform on / off operations according to the bit plane. Then, the RGB light of the pixel with the MEMS mirror turned on is projected (projected) onto a screen (not shown) or the like through the combiner 109 and the projection optical system 110.
  • each illumination optics of R, G, and B correspond to the first optical system 50 that uses PAM technology to generate illumination light having a variable emission brightness (light intensity).
  • the output stage portions of the illumination optical systems 102R, 102G, and 102B include a dimming unit 60 having a variable transmittance.
  • the R, G, and B optical modulation panels 101R, 101G, 101B and the MEMS control unit 103A photomodulate the illumination light from the illumination optical systems 102R, 102G, 102B using PWM technology. It corresponds to the system 70.
  • the application processor 106 corresponds to the control unit 80 of FIG. 4, and the application processor 106 causes the first optical system 50 and the first optical system 50. Synchronous control of the second optical system 70 is performed.
  • the eleventh embodiment is an example of a three-plate type MEMS mirror type projection system, and is an example in which the MEMS control unit performs synchronous control.
  • FIG. 23 shows an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the eleventh embodiment.
  • the three-plate MEMS mirror projection system 100B according to the eleventh embodiment has the same basic system configuration as the three-plate MEMS mirror projection system 100A according to the tenth embodiment. However, in the three-plate MEMS mirror type projection system 100A according to the tenth embodiment, the application processor 106 performs the synchronous control of the first optical system 50 and the second optical system 70, whereas the embodiment is performed.
  • the three-plate type MEMS mirror type projection system 100B according to No. 11 is different in that the control unit 103B performs the system.
  • the image data input from the outside is supplied to the application processor 106 via the receiving unit 105, and various image processing such as gamma correction is performed.
  • the image data that has passed through the application processor 106 is converted into a bit plane format (or PWM) by the control unit 103B.
  • the transmission of bit plane data from the control unit 103B to the optical modulation panels 101R, 101G, 101B is scheduled inside the control unit 103B and transmitted according to a predetermined sequence. At this time, the control unit 103B transmits the control data corresponding to the brightness level of the bit plane to the illumination control unit 104.
  • the illumination control unit 104 synchronizes the bit plane image with the PWM sequence displayed on the optical modulation panels 101R, 101G, 101B of R, G, and B, and the illumination optical systems 102R, 102G, of R, G, and B, respectively. Controls 102B.
  • the MEMS mirrors of the R, G, and B optical modulation panels 101R, 101G, and 101B illuminated by the R, G, and B illumination optical systems 102R, 102G, and 102B perform on / off operations according to the bit plane. Then, the RGB light of the pixel with the MEMS mirror turned on is projected onto a screen (not shown) or the like through the combiner 109 and the projection optical system 110.
  • control unit 103B corresponds to the control unit 80 of FIG. 4, and the control unit 103B causes the first optics. Synchronous control of the system 50 and the second optical system 70 is performed.
  • the twelfth embodiment is an example of a single-plate MEMS mirror type projection system, and is an example in which the application processor performs synchronous control.
  • FIG. 24 shows an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the twelfth embodiment.
  • the optical modulation panel 101 is the second optical system for the illumination optical systems 102R, 102G, 102B of R, G, and B. It is a single plate type projection system (projection type display device) commonly provided as the 70.
  • MEMS mirrors which are on / off binary display devices, are two-dimensionally arranged in a matrix.
  • image data input from the outside is supplied to the application processor 106 via the receiving unit 105, and various image processing such as gamma correction is performed. To.
  • the image data that has passed through the application processor 106 is converted into a bit plane format (or PWM) by the MEMS control unit 103A.
  • the transmission of bit plane data from the MEMS control unit 103A to the optical modulation panel 101 is scheduled by the application processor 106, and is transmitted according to a predetermined PWM sequence. At this time, the application processor 106 transmits the control data corresponding to the brightness level of the bit plane to the illumination control unit 104.
  • the illumination control unit 104 controls the illumination optical systems 102R, 102G, 102B of R, G, and B in synchronization with the PWM sequence in which the bit plane image is displayed on the optical modulation panel 101.
  • Each MEMS mirror of the optical modulation panel 101 illuminated by the R, G, and B illumination optical systems 102R, 102G, and 102B performs an on / off operation according to the bit plane. Then, the RGB light of the pixel with the MEMS mirror turned on is projected onto a screen (not shown) or the like through the combiner 109 and the projection optical system 110.
  • the application processor 106 corresponds to the control unit 80 of FIG. 4, and the application processor 106 causes the first optics. Synchronous control of the system 50 and the second optical system 70 is performed.
  • Example 13 is an example of a single-plate MEMS mirror type projection system
  • FIG. 25 shows an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the thirteenth example in which the MEMS control unit performs synchronous control.
  • the single plate type MEMS mirror type projection system 100D according to the thirteenth embodiment has the same basic system configuration as the single plate type MEMS mirror type projection system 100C according to the twelfth embodiment. However, in the single-plate MEMS mirror type projection system 100C according to the twelfth embodiment, the application processor 106 performs the synchronous control of the first optical system 50 and the second optical system 70, whereas the embodiment is performed.
  • the single-plate type MEMS mirror type projection system 100D according to No. 13 is different in that the control unit 103B performs the system.
  • image data input from the outside is supplied to the application processor 106 via the receiving unit 105, and various image processing such as gamma correction is performed. To.
  • the image data that has passed through the application processor 106 is converted into a bit plane format (or PWM) by the control unit 103B.
  • the transmission of bit plane data from the control unit 103B to the optical modulation panel 101 is scheduled inside the control unit 103B and transmitted according to a predetermined sequence. At this time, the control unit 103B transmits the control data corresponding to the brightness level of the bit plane to the illumination control unit 104.
  • the illumination control unit 104 controls the illumination optical systems 102R, 102G, 102B of R, G, and B in synchronization with the PWM sequence in which the bit plane image is displayed on the optical modulation panel 101.
  • Each MEMS mirror of the optical modulation panel 101 illuminated by the R, G, and B illumination optical systems 102R, 102G, and 102B performs an on / off operation according to the bit plane. Then, the RGB light of the pixel with the MEMS mirror turned on is projected onto a screen (not shown) or the like through the combiner 109 and the projection optical system 110.
  • control unit 103B corresponds to the control unit 80 of FIG. 4, and the control unit 103B causes the first optical. Synchronous control of the system 50 and the second optical system 70 is performed.
  • the 14th embodiment is an example of a light source time division type MEMS mirror type projection system, and is an example in which an application processor performs synchronous control.
  • FIG. 26 shows an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the fourteenth embodiment.
  • the light source time division type MEMS mirror type projection system 100E according to the fourteenth embodiment has the same basic system configuration as the single plate type MEMS mirror type projection system 100C according to the twelfth embodiment. is there.
  • the point that each of the illumination optical systems 102R, 102G, and 102B of R, G, and B is a light source time division method, that is, RGB light is divided into three on the time axis (time division) from the illumination optical systems 102R, 102G, 102B. ) Is applied to the optical modulation panel 101.
  • image data input from the outside is supplied to the application processor 106 via the receiving unit 105, and various image processing such as gamma correction is performed. Be given.
  • the image data that has passed through the application processor 106 is converted into a bit plane format (or PWM) by the MEMS control unit 103A.
  • the transmission of bit plane data from the MEMS control unit 103A to the optical modulation panel 101 is scheduled by the application processor 106, and is transmitted according to a predetermined PWM sequence. At this time, the application processor 106 transmits the control data corresponding to the brightness level of the bit plane to the illumination control unit 104.
  • the illumination control unit 104 controls the illumination optical systems 102R, 102G, and 102B of R, G, and B in a time-division manner in synchronization with the PWM sequence in which the bit plane image is displayed on the optical modulation panel 101.
  • Each MEMS mirror of the optical modulation panel 101 illuminated by the R, G, and B illumination optical systems 102R, 102G, and 102B in a time-division manner performs an on / off operation according to the bit plane. Then, the RGB light of the pixel with the MEMS mirror turned on is projected onto a screen (not shown) or the like through the combiner 109 and the projection optical system 110.
  • the application processor 106 corresponds to the control unit 80 of FIG. 4, and the application processor 106 causes the first. Synchronous control of the optical system 50 and the second optical system 70 is performed.
  • the 15th embodiment is an example of a light source time division type MEMS mirror type projection system, and is an example in which the MEMS control unit performs synchronous control.
  • FIG. 27 shows an example of the configuration of the MEMS mirror type projection system according to the fifteenth embodiment.
  • the light source time division type MEMS mirror type projection system 100F according to the fifteenth embodiment has the same basic system configuration as the light source time division type MEMS mirror type projection system 100E according to the thirteenth embodiment. However, the application processor 106 performs synchronous control of the first optical system 50 and the second optical system 70, whereas in the light source time-division type MEMS mirror projection system 100E according to the fourteenth embodiment.
  • the light source time-splitting type MEMS mirror type projection system 100F according to the fifteenth embodiment is different in that the control unit 103B performs the system.
  • image data input from the outside is supplied to the application processor 106 via the receiving unit 105, and various image processing such as gamma correction is performed. Be given.
  • the image data that has passed through the application processor 106 is converted into a bit plane format (or PWM) by the control unit 103B.
  • the transmission of bit plane data from the control unit 103B to the optical modulation panel 101 is scheduled inside the control unit 103B and transmitted according to a predetermined sequence. At this time, the control unit 103B transmits the control data corresponding to the brightness level of the bit plane to the illumination control unit 104.
  • the illumination control unit 104 controls the illumination optical systems 102R, 102G, and 102B of R, G, and B in a time-division manner in synchronization with the PWM sequence in which the bit plane image is displayed on the optical modulation panel 101.
  • Each MEMS mirror of the optical modulation panel 101 illuminated by the R, G, and B illumination optical systems 102R, 102G, and 102B in a time-division manner performs an on / off operation according to the bit plane. Then, the RGB light of the pixel with the MEMS mirror turned on is projected onto a screen (not shown) or the like through the combiner 109 and the projection optical system 110.
  • control unit 103B corresponds to the control unit 80 of FIG. 4, and the control unit 103B first Synchronous control of the optical system 50 and the second optical system 70 is performed.
  • ⁇ Modification example> The technique of the present disclosure has been described above based on the preferred embodiment, but the technique of the present disclosure is not limited to the embodiment.
  • the configurations and structures of the display device and the projection system described in the above embodiment are examples and can be changed as appropriate.
  • a display device or a projection system using a MEMS mirror as an optical modulation element has been described as an example, but it can also be applied to a display device or a projection system using HTPS or LCOS as a light modulation element. Is.
  • the present disclosure may also have the following configuration.
  • a display device ⁇ [A-1] A first optical system that generates illumination light with variable emission brightness, A dimming unit with variable transmittance that transmits the illumination light from the first optical system, A second optical system that includes an optical modulation element and photomodulates the illumination light from the first optical system that has passed through the dimming unit using pulse width modulation technology, and A control unit that controls the emission brightness of the illumination light from the first optical system and the transmittance of the dimming unit in any combination.
  • a display device comprising.
  • the light modulation element comprises a binary display device in an on state / an off state.
  • A-3] The light modulation element comprises a MEMS mirror.
  • the light source of the first optical system is a solid light source.
  • the solid-state light source is a semiconductor laser, a light emitting diode, or an organic light emitting diode.
  • the dimming unit is composed of a variable aperture unit.
  • A-7] The light source of the first optical system is formed by arranging a plurality of solid-state light sources having different emission brightness in an array.
  • the light source of the first optical system is formed by arranging a number of solid light sources having different emission brightness according to a required brightness ratio.
  • the first optical system consists of a combination of a phosphor and a variable light intensity adjusting filter.
  • the variable light intensity adjusting filter is an ND filter.
  • the dimming unit is composed of a rotating circular ND filter in which a plurality of ND filters having different transmittances are arranged in the circumferential direction and can be rotated.
  • the display device according to any one of the above [A-1] to the above [A-5].
  • [A-12] The control unit shortens the light emission time of the least significant bit or the low gradation bit including the least significant bit as compared with the other bits.
  • the display device according to any one of the above [A-1] to the above [A-11].
  • the [A-13] control unit controls the light source luminance for each gradation bit by pulse width modulation.
  • the display device according to any one of the above [A-1] to the above [A-11].
  • [A-14] The control unit changes the combination of the emission brightness of the solid-state light source and the aperture of the variable aperture unit according to the video source.
  • the display device according to any one of the above [A-6] to the above [A-11].
  • the video source is sports, variety, animation, or movies.
  • the display device according to the above [A-14].
  • the control unit sets the bit arrangement of the first frame and the bit arrangement of the second frame to be reversed with respect to the frame boundary in the sequence of the first frame and the second frame as a set.
  • the display device according to any one of the above [A-1] to the above [A-11].
  • Projection system ⁇ [B-1] A first optical system that generates illumination light with variable emission brightness, A dimming unit with variable transmittance that transmits the illumination light from the first optical system, A second optical system that includes a light modulation element and photomodulates the illumination light from the first optical system that has passed through the dimming unit using pulse width modulation technology. A projection optical system that projects light that has passed through the second optical system, and A control unit that controls the emission brightness of the illumination light from the first optical system and the transmittance of the dimming unit in any combination.
  • the light modulation element comprises a binary display device in an on state / an off state. The projection system according to the above [B-1].
  • the light modulation element comprises a MEMS mirror.
  • the light source of the first optical system is a solid light source.
  • the solid-state light source is a semiconductor laser, a light emitting diode, or an organic light emitting diode.
  • the dimming unit is composed of a variable aperture unit.
  • the light source of the first optical system is formed by arranging a plurality of solid-state light sources having different emission brightness in an array.
  • the light source of the first optical system is formed by arranging a number of solid light sources having different emission brightness according to a required brightness ratio.
  • the first optical system consists of a combination of a phosphor and a variable light intensity adjusting filter.
  • the variable light intensity adjusting filter is an ND filter.
  • the dimming unit is composed of a rotating circular ND filter in which a plurality of ND filters having different transmittances are arranged in the circumferential direction and can be rotated.
  • the projection system according to any one of the above [B-1] to the above [B-5].
  • the [B-12] control unit shortens the light emission time of the least significant bit or the low gradation bit including the least significant bit as compared with the other bits.
  • the [B-13] control unit controls the light source luminance for each gradation bit by pulse width modulation.
  • the control unit changes the combination of the emission brightness of the solid-state light source and the aperture of the variable aperture unit according to the video source.
  • the projection system according to any one of the above [B-6] to the above [B-11].
  • Video sources are sports, variety shows, anime, or movies.
  • the control unit sets the bit arrangement of the first frame and the bit arrangement of the second frame to be reversed with respect to the frame boundary in the sequence of the first frame and the second frame as a set.
  • Control unit 81 ... Lookup table, 100A-100F ... Projection system, 101 ... Optical modulation panel, 101R, 101G, 101B ... R (red), G (green), B (blue) optical modulation panel, 102R, 102G, 102B ... ⁇ ⁇ Illumination optical system, 103A ⁇ ⁇ ⁇ MEMS control unit, 103 ⁇ ⁇ ⁇ control unit, 106 ⁇ ⁇ ⁇ application processor, 110 ⁇ ⁇ ⁇ projection optical system

Abstract

本開示の表示装置は、発光輝度が可変な照明光を生成する第１の光学系、第１の光学系からの照明光を透過する、透過率が可変な調光部、光変調素子を含み、調光部を経た第１の光学系からの照明光を、パルス幅変調技術を使って光変調する第２の光学系、及び、第１の光学系からの照明光の発光輝度と調光部の透過率とを、任意の組み合わせで制御する制御部、を備える。

Description

表示装置及びプロジェクションシステム
　本開示は、表示装置及びプロジェクションシステムに関する。
　投射された画像の一部のアピアランスを簡易に変更することができるプロジェクタ（プロジェクションシステム）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１（特に、段落番号［００３２］）には、「液晶パネルに代えて、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）等が用いられてもよい。」旨も記載されている。
　マイクロミラーは、オン状態／オフ状態の２値表示デバイス（光変調素子／光変調器）である。オン状態／オフ状態の２値表示デバイス（以下、「オン／オフ２値表示デバイスと記述する場合がある」の場合、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）技術を使って色の明るさを制御することになる。また、ＰＷＭ技術に周知の調光技術を組み合わせることにより、ＰＷＭ全体の線形性を変えずに、ダイナミックレンジ（明るさのレンジ）を制御することができる。
特開２０１５－１７６０４８号公報
　ところで、人間の眼に自然に見える階調表現を実現するためには、ガンマ特性の変更が必要であるが、光変調素子がオン／オフ２値表示デバイスの場合、デバイス単独でガンマ補正を伴う階調表現を実現できる訳ではない。オン／オフ２値表示デバイスの階調表示は、原理的に、２のべき乗からの離散値になるという物理制約の特性上、光学的に出力できる階調は光学的に線形である。しかし、人間の視感度は非線形であるため、当該映像システムが出力する物理的に線形な階調は、人間の眼には非線形で不自然な階調として知覚されてしまう。人間に自然な線形階調を知覚してもらうためには、光学デバイス側で非線形な階調表現（ガンマ特性／ガンマカーブ）を実現する必要があるが、２値の光変調デバイスでは実現することができない。
　本開示は、光変調素子がオン／オフ２値表示デバイスの場合であっても、映像システムとして必要な非線形な階調表現（ガンマ特性／ガンマカーブ）を実現することができる表示装置、及び、当該表示装置を用いるプロジェクションシステムを提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、
　発光輝度が可変な照明光を生成する第１の光学系、
　第１の光学系からの照明光を透過する、透過率が可変な調光部、
　光変調素子を含み、調光部を経た第１の光学系からの照明光を、パルス幅変調技術を使って光変調する第２の光学系、及び、
　第１の光学系からの照明光の発光輝度と調光部の透過率とを、任意の組み合わせで制御する制御部、
　を備える。
　また、上記の目的を達成するための本開示のプロジェクションシステムは、
　発光輝度が可変な照明光を生成する第１の光学系、
　第１の光学系からの照明光を透過する、透過率が可変な調光部、
　光変調素子を含み、調光部を経た第１の光学系からの照明光を、パルス幅変調技術を使って光変調する第２の光学系、
　第２の光学系を経た光を投射する投射光学系、及び、
　第１の光学系からの照明光の発光輝度と調光部の透過率とを、任意の組み合わせで制御する制御部、
　を備える。
図１は、プロジェクションシステムの基本的なシステム構成の一例を示すシステム構成図である。 図２は、従来技術に係る駆動例のＰＷＭ技術による照明シーケンスと調光部の絞りの開口との組み合わせ関係を示す図である。 図３は、２値の光変調デバイスと調光技術とを単純に線形接続した場合の線形な特性図である。 図４は、本開示の実施形態に係る表示装置の基本的な構成を示すブロック図である。 図５は、本開示の実施形態に係る表示装置のＰＡＭ技術＋ＰＷＭ技術による照明シーケンスと調光部の絞りの開口との組み合わせ関係の一例を示す図である。 図６は、ＰＡＭ技術＋ＰＷＭ技術による駆動結果を示す図である。 図７は、実施例１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 図８Ａは、実施例２に係る固体光源の構成を示す概念図であり、図８Ｂは、実施例２に係る固体光源の発光の組み合わせを示す図である。 図９は、実施例２に係る４ビットグレースケールの基本原理（単色）を示すビットシーケンス図である。 図１０Ａは、実施例３に係る固体光源の構成を示す概念図であり、図１０Ｂは、実施例３に係る固体光源の発光の組み合わせを示す図である。 図１１は、実施例３に係る４ビットグレースケールの基本原理（単色）を示すビットシーケンス図である。 図１２は、実施例４に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 図１３は、実施例５に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 図１４は、実施例６に係る４ビットグレースケールの基本原理（単色）を示すビットシーケンス図である。 図１５Ａは、全てのビットについて発光時間が同じ長さの場合の電流－発光輝度の特性図であり、図１５Ｂは、ＬＳＢの発光時間を他のビットよりも短くした場合の電流－発光輝度の特性図である。 図１６は、実施例７に係る制御の場合のタイミング波形図である。 図１７は、実施例８に係るルックアップテーブルの設計手法の例を示す図である。 図１８は、映像ソースが映画の場合における実施例８に係る技術の駆動結果を示す図である。 図１９は、映像ソースがスポーツの場合における実施例８に係る技術の駆動結果を示す図である。 図２０は、映像ソースがアニメの場合における実施例８に係る技術の駆動結果を示す図である。 図２１は、実施例９に係るビットシーケンスの順序の一例を示す図である。 図２２は、実施例１０に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を示すシステム構成図である。 図２３は、実施例１１に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を示すシステム構成図である。 図２４は、実施例１２に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を示すシステム構成図である。 図２５は、実施例１３に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を示すシステム構成図である。 図２６は、実施例１４に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を示すシステム構成図である。 図２７は、実施例１５に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を示すシステム構成図である。
　以下、本開示の技術を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて詳細に説明する。本開示の技術は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．本開示の表示装置及びプロジェクションシステム、全般に関する説明
２．プロジェクションシステムの概要について
　　２－１．基本的なシステム構成例
　　２－２．従来技術に係る駆動例
３．実施形態に係る表示装置
　　３－１．実施例１（固体光源として半導体レーザを用い、光変調素子としてＭＥＭＳミラーを用いる例）
　　３－２．実施例２（固体光源の実現例１であり、発光輝度の異なる複数の固体光源を配置する例）
　　３－３．実施例３（固体光源の実現例２であり、発光輝度の異なる固体光源を、必要輝度比に応じた個数ずつ配置する例）
　　３－４．実施例４（固体光源蛍光体を用い、その後段の可変式光量調整用フィルタによって光量調整を行う例）
　　３－５．実施例５（実施例４の変形例であり、調光素子に代えて回転円形ＮＤフィルタを用いる例）
　　３－６．実施例６（表示装置の制御例１であり、低階調のビットの発光時間を短くする例）
　　３－７．実施例７（表示装置の制御例２であり、階調ビット毎の光源輝度をパルス幅変調で制御する例）
　　３－８．実施例８（表示装置の制御例３であり、映像ソースに応じて、発光輝度及び絞りの組み合わせを変える例）
　　３－９．実施例９（表示装置の制御例４であり、ビットシーケンスの順序の例）
４．実施形態に係るプロジェクションシステム
　　４－１．実施例１０（３板式であって、アプリケーションプロセッサが同期制御を行う例）
　　４－２．実施例１１（３板式であって、ＭＥＭＳ制御部が同期制御を行う例）
　　４－３．実施例１２（単板式であって、アプリケーションプロセッサが同期制御を行う例）
　　４－４．実施例１３（単板式であって、ＭＥＭＳ制御部が同期制御を行う例）
　　４－５．実施例１４（光源時分割式であって、アプリケーションプロセッサが同期制御を行う例）
　　４－６．実施例１５（光源時分割式であって、ＭＥＭＳ制御部が同期制御を行う例）
５．変形例
６．本開示がとることができる構成
＜本開示の表示装置及びプロジェクションシステム、全般に関する説明＞
　本開示の表示装置及びプロジェクションシステムにあっては、光変調素子について、オン状態／オフ状態の２値表示デバイスから成る、好ましくは、ＭＥＭＳミラーから成る構成とすることができる。
　上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置及びプロジェクションシステムにあっては、第１の光学系の光源について、固体光源から成る構成とすることができる。固体光源としては、半導体レーザ、発光ダイオード、又は、有機発光ダイオードを用いる構成とすることができる。
　また、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置及びプロジェクションシステムにあっては、調光部について、可変絞り部から成る構成とすることができる。
　また、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置及びプロジェクションシステムにあっては、第１の光学系の光源について、発光輝度の異なる複数の固体光源をアレイ状に配置して成る構成、あるいは、発光輝度の異なる固体光源を、必要輝度比に応じた個数ずつ配置して成る構成とすることができる。
　また、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置及びプロジェクションシステムにあっては、第１の光学系について、蛍光体及び可変式光量調整用フィルタの組み合わせから成る構成とすることができる。可変式光量調整用フィルタとしては、ＮＤフィルタを用いることができる。
　また、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置及びプロジェクションシステムにあっては、調光部について、透過率が異なる複数のＮＤフィルタが周方向に配置されて回転可能な回転円形ＮＤフィルタから成る構成とすることができる。
　また、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置及びプロジェクションシステムにあっては、制御部について、最下位ビット、あるいは、最下位ビットを含む低階調のビットについて、他のビットよりも発光時間を短くする構成とすることができる。あるいは、制御部について、階調ビット毎の光源輝度をパルス幅変調で制御する構成とすることができる。
　また、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置及びプロジェクションシステムにあっては、制御部について、映像ソースに応じて、固体光源の発光輝度、及び、可変絞り部の絞りの組み合わせを変える構成とすることができる。映像ソースとしては、スポーツ、バラエティ、アニメ、あるいは、映画を例示することができる。
　また、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置及びプロジェクションシステムにあっては、制御部について、第１フレーム及び第２フレームを一式とするシーケンスにおいて、第１フレームのビット並びと第２フレームのビット並びが、フレームの境界に関して逆になるようにする構成とすることができる。
＜プロジェクションシステムの概要について＞
　本開示の表示装置は、プロジェクションシステム（プロジェクタ／投射型表示装置）に用いることができる。ここでは、本開示の表示装置が適用されるプロジェクションシステムとして、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム）技術を応用した電磁駆動式のミラー（所謂、ＭＥＭＳミラー）を光変調素子として用いるＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの概要について説明する。ＭＥＭＳミラーは、オン／オフ２値表示デバイス（反射型光変調素子／光変調器）である。
[基本的なシステム構成例]
　図１は、プロジェクションシステムの基本的なシステム構成の一例を示すシステム構成図である。ここでは、表示パネルを単一、即ち、単板で使用するシステム構成について説明する。
　図１に示すように、本例に係るプロジェクションシステム１０は、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各固体光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを備えている。Ｒ，Ｇ，Ｂの各固体光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから放出された光は、レンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを経た後、ダイクロイックミラー１３，１４及びレンズ１５を介してロッドインテグレータ１６に入射する。
　ロッドインテグレータ１６で均一化された光は、レンズ１７、ミラー１８及び全反射プリズム１９を経て表示パネル２０に照射される。全反射プリズム１９は、２つの三角プリズムの組み合わせから成る。表示パネル２０は、画素が２次元マトリクス状（行列状）に配置されて成り、オン／オフ２値表示デバイスであるＭＥＭＳミラーが画素毎に設けられた構成となっている。
　固体光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ及び表示パネル２０の制御は、表示制御部２２によって行われる。表示制御部２２は、受信部２２１、信号処理部２２２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２３、光源制御部２２４、及び、表示パネル制御部２２５を有する構成となっている。
　上記の構成の表示制御部２２において、表示パネル２０を単板で使用する際には、光源制御部２２４は、ＣＰＵ２２３による制御の下に、各色の光源、即ち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各固体光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの発光を時間的に制御する。信号処理部２２２は、ＣＰＵ２２３による制御の下に、受信部２２１を介して外部より入力される映像信号に対して所定の信号処理を行い、表示パネル制御部２２５に映像データを供給する。
　表示パネル２０の各画素は、表示パネル制御部２２５による制御の下に、Ｒ，Ｇ，Ｂの各固体光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂと同期して、所定の状態に遷移する。そして、表示パネル２０の明状態（オン状態）の画素は、全反射プリズム１９及び投射レンズ２１を介してスクリーン３０に投影される。
[従来技術に係る駆動例]
　上記の構成のＭＥＭＳミラー式のプロジェクションシステム１０において、画素毎に配されるＭＥＭＳミラーが、オン／オフ２値表示デバイスであることから、当該プロジェクションシステム１０では、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）技術を使って色の明るさを制御することが基本となる。また、ＰＷＭ技術に周知の調光技術を組み合わせることにより、ＰＷＭ全体の線形性を変えずに、ダイナミックレンジ（明るさのレンジ）を制御することができる。
　ここで、一例として、４ビット動作、即ち、４つの時間の長さを使って１６階調を表現する場合の動作について説明する。光源からは、４値の時間の組み合わせで、計１６種のビットシーケンス（≒１６値）の光量で順次発光される。これは、所謂、ＰＷＭであって、発光光量は２4段階の線形性を有している。このＰＷＭ技術との組み合わせで、アイリスと呼ばれる調光部が用いられる。調光部は、光源からの照明光を透過し、シーン別、或いは、モード別に透過率の調整が可能である。ＰＷＭ技術と調光技術との組み合わせにより、ＰＷＭ全体の線形性を維持したまま、ダイナミックレンジ（明るさのレンジ）を変えることができる。
　従来技術に係る駆動例のＰＷＭ技術による照明シーケンスと調光部の絞りの開口との組み合わせ関係を図２に示す。また、２値の光変調デバイスと調光技術とを単純に線形接続した場合の線形な特性（シーケンス番号－グレースケール（輝度、相対値）の関係）を図３に示す。図３において、「●」印は、絞りの開口が最大のときの結果を、「×」印は、絞りの開口が相対的に大のときの結果を、「△」印は、絞りの開口が相対的に中のときの結果を、「□」印は、絞りの開口が相対的に小のときの結果をそれぞれ表している。
　図３から明らかなように、ＰＷＭ技術と調光技術との組み合わせから成る従来技術に係る駆動例では、出力される光のダイナミックレンジを任意に制御することは可能であると言えるが、それぞれが物理的に線形である。すなわち、ＭＥＭＳミラー式のプロジェクションシステムでは、デバイス（光変調素子）の特性上、光学的に出力できる階調は物理的に線形である。しかし、人間の視感度は非線形であるので、当該映像システムが出力する物理的に線形な階調は人間の眼には非線形で不自然な諧調として知覚されてしまう。人間に自然な線形階調を知覚してもらうためには、光学デバイス側で非線形な階調表現（ガンマ特性／ガンマカーブ）を実現する必要があるが、図３に示したように、２値の光変調デバイスと調光技術とを単純に線形接続しても、それを実現することはできない。
＜実施形態に係る表示装置＞
　そこで、本開示の実施形態では、光変調素子がオン／オフ２値表示デバイス（例えば、ＭＥＭＳミラー）の場合であっても、映像システムとして必要な非線形な階調表現（ガンマ特性／ガンマカーブ）を実現できるようにする。本開示の実施形態に係る表示装置の基本的な構成のブロック図を図４に示す。本実施形態に係る表示装置４０は、発光輝度（光強度）が可変な照明光を生成する第１の光学系５０、透過率が可変な調光部６０、光変調素子を含む第２の光学系７０、及び、これらを制御する制御部８０を備える構成となっている。
　第１の光学系５０は、固体光源５１、及び、当該固体光源５１の発光輝度を制御する輝度制御部５２を有し、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation：パルス振幅変調）技術を使って発光輝度（光強度）が異なるｎ段階の照明光を生成する。輝度制御部５２は、制御部８０から与えられる指示値に基づいて、第１の光学系５０で生成される照明光の発光輝度を制御する（ＰＡＭ技術）。
　調光部６０は、固体光源５１からの照明光を透過する、透過率が可変な調光素子６１、及び、当該調光素子６１の透過率を制御する透過率制御部６２を有する。透過率制御部６２は、制御部８０から与えられる指示値に基づいて、調光素子６１の透過率を制御することで、２段階以上の透過率になるように調光する。
　第２の光学系７０は、ＭＥＭＳミラー等の光変調素子７１、及び、当該光変調素子７１を制御する変調制御部７２を有し、調光部６０を経た第１の光学系５０からの照明光を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）技術を使って光変調する。光変調素子７１としては、オン／オフ２値表示デバイス（反射型光変調素子）、例えばＭＥＭＳミラーを用いることができる。変調制御部７２は、制御部８０から与えられる指示値に基づいて、光変調を行うことによって色の明るさを制御する（ＰＷＭ技術）。
　制御部８０は、ｎビットＰＷＭのビットプレーンに同期して、第１の光学系（ＰＡＭ）５０の固体光源５１から照射される照明光の発光輝度（光強度）と、調光部６０の調光素子６１の透過率とを、任意の組み合わせで同期的に制御する。この制御部８０による制御の下に、光変調素子がオン／オフ２値表示デバイス（例えば、ＭＥＭＳミラー）の場合であっても、映像システムとして必要な非線形な階調表現を実現することができる。
　上記の構成の本実施形態に係る表示装置４０の動作について説明する。ここでは、簡単のため、４ビット動作、即ち、４つの時間の長さを使って１６階調を表現する場合の動作について説明する。本原理は、ｎビットに展開できる。
　輝度制御部５２による制御の下に、固体光源５１から４値ＰＡＭ（時間が一定、発光輝度が４種）で出射された光が、調光素子６１を経由して、ＰＷＭ動作の下に光変調素子７１に照明されると、結果として、図５に示すように、計１６のビットシーケンス（≒１６値）の照明シーケンスとなる。調光素子６１は、例えば、シーケンス１～７、８～１２、１２～１５、１６のそれぞれに同期して透過率を提供する。その結果、図６に示すように、２4段階の階調で、かつ、非線形性なシーケンスを実現できる。
　上述したように、本実施形態に係る表示装置４０は、ＰＡＭ技術を用いた第１の光学系５０と、ＰＷＭ技術を用いた第２の光学系７０とを備え、第１の光学系５０からの照明光の発光輝度と調光部６０の透過率とを任意の組み合わせで同期的に制御する構成となっている。そして、本実施形態に係る表示装置４０によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
・光変調素子７１がオン／オフ２値表示デバイスの場合でも、映像システムとして必要な非線形な階調表現を実現することができる。
・黒領域の輝度階調の割り当てを増やせるため、光変調素子７１がオン／オフ２値表示デバイスの場合でも、人間の眼の分解能が暗部に高いことに合わせて暗部階調に重点を置いた映像表示を実現できる。
・一般に２値デバイスで暗部領域の階調数を擬似的に増やすために利用されている時間軸分散、ないしは領域分散処理に比較して、ザラザラとしたノイズのない中間階調表示を実現できる。
・オン／オフ２値式などデジタル制御の光変調デバイス、例えばＭＥＭＳミラーデバイスが優位なダイナミックレンジと、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）、ＨＴＰＳ（High Temperature Poly Silicon）などの液晶を使うアナログ制御デバイスが優位な階調表現とを両立できる。
・等長ビットのＰＷＭシーケンスと好相性なため、メカ部制御時間が緩和されていて、低コスト化／省サイズ化を実現できる。
　以下に、非線形な階調表現を実現するための本実施形態に係る表示装置の実施例について説明する。
［実施例１］
　実施例１は、固体光源５１として、例えば半導体レーザ（ＬＤ）を用い、調光素子６１として、例えば可変絞り部（アイリス）を用いる例である。固体光源５１としては、半導体レーザ（ＬＤ）の他、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの他の固体光源を用いるようにしてもよい。
　図７は、実施例１に係る表示装置４０Ａの構成を示すブロック図である。実施例１に係る表示装置４０Ａは、固体光源５１として半導体レーザを用い、光変調素子７１としてＭＥＭＳミラーを用いるとともに、可変絞り部６３の後段にロッドインテグレータ６４を有する構成となっている。固体光源５１として半導体レーザから発せられた光は、可変絞り部６３を経てロッドインテグレータ６４に入射する。ロッドインテグレータ６４は、固体光源５１からの光を均一化し、光変調素子７１であるＭＥＭＳミラーに照射する。
　制御部８０は、ルックアップテーブル８１に予め格納されているデータを基に、固体光源５１の発光輝度を決めるための指示値を輝度制御部５２に、可変絞り部６３の絞り（透過率）を決めるための指示値を透過率制御部６２に、光変調素子７１をＰＷＭ制御するための指示値を変調制御部７２にそれぞれ与える。
　固体光源５１として、半導体レーザ、発光ダイオード、有機発光ダイオードなどの固体光源を用い、調光素子６１として、例えば可変絞り部（アイリス）を用いた実施例１に係る表示装置４０Ａにおいても、図４に示した本開示の実施形態に係る表示装置４０の場合と同様の作用、効果を得ることができる。
［実施例２］
　実施例２は、固体光源（第１の光学系５０の光源）の実現例１であり、発光輝度の異なる複数の固体光源をアレイ状に配置する例である。実施例２に係る固体光源５１の構成の概念図を図８Ａに示す。
　ここでは、発光輝度の異なる４種の固体光源を４個ずつ、計１６個の固体光源をアレイ状に配列して一式の光源とする場合を例示している。尚、ここで例示する各個数の４、総個数の１６は一例であり、これに限定するものではないが、光学的平均値制御のし易さ、結果的に製造コスト低減の観点から、各個数を３以上でもモジュール設計することには、実用上のメリットがある。ビットシーケンスと、各輝度の発光とを組み合わせることによって、階調を作り出すことができる。原理的には、図８Ｂの上段に示すように、アレイ状配列の計１６個の固体光源を、行単位で所定の組み合わせで順に発光させることで、１６階調を作り出すことができる。
　実用的には、図８Ｂの下段に示すように、真ん中の４個、次に、一番外側の４個、・・・、４５度回転した外側の４個、・・・、という具合に、点対称の配置で発光させることで、１６階調を作り出すことができる。後者の場合、発光輝度の大きい固体光源を外側に配置することで排熱経路の熱抵抗を低減できることがメリットである。また、発光輝度の大きい固体光源同士を離して配置することには、熱集中によるデバイス特性ずれ、劣化の加速を防止する効果がある。いずれの場合も、固体光源の冷却設計を利する要素であり、特性安定化、冷却デバイス小型化とそれに伴うセットのダウンサイズ、冷却部材のコストダウンといった実用上のメリットが得られる。
　個々の固体光源については、半導体レーザ、発光ダイオード、あるいは、有機発光ダイオードであってもよいし、他の固体光源であってよい。図９に、実施例２に係る４ビットグレースケールの基本原理（単色）のビットシーケンス図を示す。尚、ここでは、４ビットＰＷＭ向けの構成を例示したが、８ビット、１０ビット等についても同じ原理で拡張できる。
　発光輝度の異なる４種の固体光源を実現する手段としては、特性（発光輝度）の異なる４つの別製品を用いて実現しても良いし、１製品で４種の電流制御によって実現してもよい。前者の実現手段の場合、発光輝度の異なる４種の固体光源を一定の電流値で発光させればよいため、輝度制御部５２を安価にできる。
［実施例３］
　実施例３は、固体光源（第１の光学系５０の光源）の実現例２であり、発光輝度の等しい固体光源を、必要輝度比に応じた個数ずつ配置する例である。実施例３に係る固体光源５１の構成の概念図を図１０Ａに示し、実施例３に係る固体光源の発光の組み合わせを図１０Ｂに示す。
　ここでは、発光輝度の等しい固体光源を、必要輝度比に応じた個数ずつ配置して一式の光源とする場合を例示している。具体的には、発光輝度の等しい固体光源の個数を倍（２個）、その倍（４個）、その倍（８個）の計１５個配置する。この固体光源の発光の組み合わせによれば、倍、その倍、その倍の発光輝度を提供することができる。このようにして、ビットシーケンスと、各輝度の発光とを組み合わせることによって、階調を作り出すことができる。
　個々の固体光源については、半導体レーザ、発光ダイオード、あるいは、有機発光ダイオードであってもよいし、他の固体光源であってよい。図１１に、実施例３に係る４ビットグレースケールの基本原理（単色）のビットシーケンス図を示す。尚、ここでは、４ビットＰＷＭ向けの構成を例示したが、８ビット、１０ビットについても同じ原理で拡張できる。
　実施例３によれば、発光輝度の異なる固体光源をアレイ状に配列する実施例２の場合よりも、少ない集積数で第１の光学系５０の光源を実現できる。また、部材仕様の統一によって、仕入れ値を下げることができるため、実施例２の場合よりも安価に製造することができる。また、固体光源の発光輝度が一種類であり、デバイスも一仕様にできるため、寿命設計がしやすく、実装工程の単純化／パッケージ工程の低コスト化を図ることができる。図１０Ｂは更に、発光する固体光源を分散して配置できるため、熱密度設計にロバスト性を得ることができる。
［実施例４］
　実施例４は、固体光源５１として、例えば蛍光体を用い、その後段に配した可変式光量調整用フィルタによって光量調整を行う例である。固体光源５１としては、蛍光体の他、ＱＤ（Quantum Dot）などの他の固体光源を用いるようにしてもよい。
　図１２は、実施例４に係る表示装置４０Ｂの構成を示すブロック図である。実施例４に係る表示装置４０Ｂは、固体光源５１として蛍光体を用い、固体光源５１の後段に、可変式光量調整用フィルタとして、発色に影響を与えることなく、光量のみを調整可能なＮＤ（Neutral Density）フィルタ５３を配した構成となっている。
　実施例４に係る表示装置４０Ｂは、輝度制御部５２が、制御部８０から与えられる指示値に基づいて、ＮＤフィルタ５３の透過率を制御することによって、第１の光学系５０から照射される照明光の発光輝度を制御することになる。
　固体光源５１として蛍光体やＱＤを用いる実施例４に係る表示装置４０Ｂにおいても、図４に示した本開示の実施形態に係る表示装置４０の場合と同様の作用、効果を得ることができる。また、固体光源５１として蛍光体やＱＤを用いることで、半導体レーザ、発光ダイオード、有機発光ダイオードを用いる実施例１の場合に比べて、第１の光学系５０の光源のコストが安く済む利点がある。
［実施例５］
　実施例５は、実施例４の変形例であり、可変絞り部６３に代えて回転円形ＮＤフィルタ６５を用いる例である。
　図１３は、実施例５に係る表示装置４０Ｃの構成を示すブロック図である。実施例５に係る表示装置４０Ｃは、可変絞り部６３に代えて、回転円形ＮＤフィルタ６５を用いる構成となっている。回転円形ＮＤフィルタ６５は、透過率が異なる複数のＮＤフィルタ、本例では、透過率が例えば１００％、７０％、３０％、１０％のＮＤフィルタ６５_1，６５_2，６５_3，６５_4が周方向に９０度ずつずれた配置関係で成膜され、回転軸Ｏを中心に回転可能な構成となっている。
　回転円形ＮＤフィルタ６５は、回転角制御部６６によって回転駆動される。回転角制御部６６としては、例えば、ステッピングモータを用いることができる。回転円形ＮＤフィルタ６５は、ステッピングモータによる駆動の下に、１フレーム中に１回転することで、１周期のビットシーケンスで４種の透過率（１００％、７０％、３０％、１０％）を提供することができる。ステッピングモータの制御は、等速制御であってもよいし、制御された離散速度値に基づく制御であってよい。
　実施例５に係る表示装置４０Ｃによれば、回転円形ＮＤフィルタ６５は可変絞り部（アイリス）６３よりも機構が単純であるため、表示装置４０Ｃの長寿命化／低コスト化を図ることができる。回転角制御部６６については、ステッピングモータのＰＷＭ制御だけであるため、非常に安価に、しかも、高精度の透過率の制御を提供できる。更に、駆動部が少なく、静音性の高い調光部を提供できる。
［実施例６］
　実施例６は、表示装置の制御例１であり、ＬＳＢ（最下位ビット）、あるいは、ＬＳＢを含む低階調のビットについて、他のビットよりも発光時間を短くするビットシーケンスの例である。
　図１４は、実施例６に係る４ビットグレースケールの基本原理（単色）を示すビットシーケンス図である。実施例２では、図９に示すように、全てのビットについて発光時間を同じ長さに設定している。これに対して、実施例６では、制御部８０による制御の下に、ＬＳＢ（あるいは、ＬＳＢを含む低階調用の数ビット）について、他のビットよりも発光時間を短く、具体的には、他のビットの発光時間ｔの例えば半分の長さｔ／２に設定するようにしている。
　実施例１に係る表示装置４０Ａにおいて、固体光源５１としての半導体レーザ（ＬＤ）の電流制御について、光量のダイナミックを確保する上では、閾値一杯を利用することが好ましい。しかし、低電流領域、即ち、下側閾値の近傍は、固体光源５１の製品バラツキや製品の経時変化等によって発光輝度の安定性を確保することが難しい。
　そこで、実施例６では、制御部８０による制御の下に、図１４に示すように、ＬＳＢ（０ビット）の発光時間の長さ（ｔ／２）を、他のビットの発光時間の長さ（ｔ）よりも短くするようにしている。全てのビットについて発光時間が同じ長さの場合の電流－発光輝度の特性図を図１５Ａに示し、ＬＳＢの発光時間を他のビットよりも短くした場合の電流－発光輝度の特性図を図１５Ｂに示す。０ビットと１ビットでは同じ電流値で発光制御するが、０ビットでは、発光時間が他のビットの半分になるため、２倍の輝度を得ることができる。
　上述したように、実施例６では、実施例１に係る表示装置４０Ａにおいて、ＬＳＢ（あるいは、ＬＳＢを含む低階調用の数ビット）について、他のビットよりも発光時間を短くする制御法となっている。この実施例６に係る制御法によれば、固体光源５１の閾値に対するロバストネスを上げることができるとともに、発光精度の向上及び長寿命化を図ることができる。
［実施例７］
　実施例７は、表示装置の制御例２であり、階調ビット毎の光源輝度をパルス幅変調（ＰＷＭ）で制御する例である。
　図１６は、実施例７に係る制御の場合のタイミング波形図である。電流制御の場合、電流と輝度とが比例していないため、絶対値の輝度調整が難しい。これに対して、実施例７では、制御部８０による制御の下に、階調ビット毎の光源輝度をＰＷＭで制御するようにする。この制御により、固体光源５１の輝度を、０％から１００％までリニアに制御することができるとともに、固体光源５１の経時劣化があっても、階調特性を維持することができる。また、電流制御の場合、電流値によって波長が変化してしまうが、ＰＷＭ制御の場合、輝度による色味の変化がない。
［実施例８］
　実施例８は、表示装置の制御例３であり、映像ソースに応じて、発光輝度及び絞りの組み合わせを変える例である。
　映像ソース、例えば、スポーツ、バラエティ、アニメ、あるいは、映画では、輝度分布に違いがある。例えば、映画では、スポーツに比べて暗いシーンが多い。ＭＥＭＳミラー式のプロジェクションシステムは、デジタル、離散的な映像システムであるため、輝度分布の全てを１：１で表示することは原理的にできない。
　そこで、実施例８では、例えば実施例１に係る表示装置４０Ａにおいて、制御部８０による制御の下に、映像ソースに応じて、固体光源５１の発光輝度、及び、可変絞り部（アイリス）６３の絞りの組み合わせを変えるために、複数のガンマ特性（ガンマカーブ）に対応する制御シーケンスをルックアップテーブル８１から提供するようにする。
　実施例８に係るルックアップテーブルの設計手法の例を図１７に示す。図１７には、ビットプレーンと光源輝度の紐づけ、ビットプレーンと可変絞り部６３の開口種の紐づけ、及び、可変絞り部６３の開口種と開口径の紐づけを図示している。
　上述したように、実施例８に係る技術では、制御部８０による制御の下に、映像ソースに応じて、発光輝度及び絞りの組み合わせを変えるようにしている。実施例８に係る技術の映像ソース毎の駆動結果を図１８、図１９、及び、図２０に示す。図１８は、映像ソースが映画の場合における実施例８に係る技術の駆動結果を、図１９は、映像ソースがスポーツの場合における実施例８に係る技術の駆動結果を、図２０は、映像ソースがアニメの場合における実施例８に係る技術の駆動結果をそれぞれ示している。
　具体的には、実施例８に係る技術によれば、以下のような作用、効果を得ることができる。
・例えば映画では、一般に、黒よりの階調が必要であるため、本技術により、黒部階調のレゾリューションに重みをつけることができる。
・例えばスポーツでは、一般に、中間領域の階調が必要であるため、本技術により、中間階調のレゾリューションに重みをつけることができる。
・例えばアニメやバラエティでは、一般に、白領域の階調が必要であるため、本技術により、白階調のレゾリューションに重みをつけることができる。
・いずれの映像ソースの場合も、画面内の輝度ダイナミックレンジを維持したまま、階調表現を任意に選択することが可能となる。
・いずれの映像ソースの場合も、画面内の輝度ダイナミックレンジを修正し、かつ、階調表現を任意に選択することが可能となる。例えば、映画、室内映像では白領域を、屋外スポーツでは黒領域を省略したダイナミックレンジの中で、階調の重みづけをすることで、画質を改善することができる。
［実施例９］
　実施例９は、表示装置の制御例４であり、ビットシーケンスの順序の例である。ビットプレーンの表示順序については、一番暗いところ（ＬＳＢ）から一番明るいところ（ＭＳＢ）に向かって順番にするのが基本的な原理であるが、この場合、フレームの境界（つなぎ目）で大きな輝度差が生じる。このフレームの境界での輝度差は、人間の眼には、ちらつきとして視認される場合がある。
　実施例９に係るビットシーケンスの順序の一例を図２１に示す。実施例９に係るビットシーケンスでは、第１フレーム（Ａフレーム）及び第２フレーム（Ｂフレーム）を一式とするシーケンスであって、制御部８０による制御の下に、Ａフレームのビット並びとＢフレームのビット並びが、フレームの境界に関して逆になるようにしている。より具体的には、ビットプレーンの表示順序について、ＡフレームではＬＳＢ⇒ＭＳＢとし、ＢフレームではＭＳＢ⇒ＬＳＢとしている。
　上述した実施例９に係るビットシーケンスの順序によれば、光源の光量変化量の最大値を緩和できる、即ち、フレームの境界（つなぎ目）での輝度差を小さく抑えることができるため、当該輝度差に起因するちらつきを防止することができる。また、可変絞り部６３の開口制御において、アクチュエータの移動量の最大値を緩和できるため、開口制御の精度を向上できるとともに、可変絞り部６３の省電力化、小型化を図ることができる。
＜実施形態に係るプロジェクションシステム＞
　以上説明した実施例１乃至実施例９に係る技術が適用される表示装置（即ち、本開示の実施形態に係る表示装置）は、ＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムに用いることができる。以下に、本開示の実施形態に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの具体的な実施例について、実施例１０乃至実施例１５として説明する。
　以下に説明する実施例１０乃至実施例１５のいずれの実施例に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムにおいても、実施例１乃至実施例９に係る技術が適用される表示装置を用いることで、次のような作用、効果を得ることができる。すなわち、光変調素子がオン／オフ２値表示デバイスの場合でも、非線形な階調表現を実現することができるとともに、人間の眼の分解能が暗部に高いことに合わせて暗部階調に重点を置いた映像表示を実現できる。更には、一般に２値デバイスで暗部領域の階調数を擬似的に増やすために利用されている時間軸分散、ないしは領域分散処理に比較して、ザラザラとしたノイズ感のない中間諧調表示を実現できる。また、オン／オフ２値式などデジタル制御の光変調表示デバイス、例えばＭＥＭＳミラーデバイスが優位なダイナミックレンジと、ＬＣｏＳ、ＨＴＰＳなどの液晶を使うアナログ制御デバイスが優位な階調表現とを両立できる。更に、等長ビットのＰＷＭシーケンスと好相性なため、メカ部制御時間が緩和されていて、低コスト化／省サイズ化を実現できる。
［実施例１０］
　実施例１０は、３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの例であり、アプリケーションプロセッサが同期制御を行う例である。実施例１０に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を図２２に示す。
　図２２に示すように、実施例１０に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ａは、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂを備える３板式のプロジェクションシステム（投射型表示装置）である。光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂには、オン／オフ２値表示デバイスであるＭＥＭＳミラーが行列状に２次元配置されている。
　実施例１０に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ａは更に、光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂのそれぞれに対応して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを備えている。光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂは、ＭＥＭＳ制御部１０３ＡによってＭＥＭＳミラーのオン／オフ制御が行われる。照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂは、照明制御部１０４によって固体光源の発光輝度の制御が行われる。
　外部から入力される画像データは、インターフェースに対応する受信部１０５を経由してアプリケーションプロセッサ１０６に供給される。アプリケーションプロセッサ１０６は、ガンマ補正等の各種の画像処理を行う。
　アプリケーションプロセッサ１０６を経た画像データは、ＭＥＭＳ制御部１０３Ａにおいて、ビットプレーンフォーマットに変換される。ＭＥＭＳ制御部１０３Ａ及びアプリケーションプロセッサ１０６には、メモリ１０７及びメモリ１０８がそれぞれ付随して設けられている。
　ＭＥＭＳ制御部１０３Ａから光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂへのビットプレーンデータの送信については、アプリケーションプロセッサ１０６によってスケジューリングされており、所定のＰＷＭシーケンスに従って送信される。このとき、アプリケーションプロセッサ１０６は、照明制御部１０４に対して、ビットプレーンの輝度レベルに対応する制御データを送信する。
　照明制御部１０４は、ビットプレーン画像がＲ，Ｇ，Ｂの各光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂに表示されるＰＷＭシーケンスに同期して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを制御する。Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂによって照明されたＲ，Ｇ，Ｂの各光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの各ＭＥＭＳミラーは、ビットプレーンに従ってオン／オフ動作を行う。そして、ＭＥＭＳミラーがオン状態の画素のＲＧＢ光は、コンバイナ１０９及び投射光学系１１０を通してスクリーン（図示せず）等に投影（投射）される。
　上記の構成の実施例１０に係る３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ａにおいて、図４に示す本開示の実施形態に係る表示装置４０との対応関係については、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ及び照明制御部１０４が、ＰＡＭ技術を使って発光輝度（光強度）が可変な照明光を生成する第１の光学系５０に対応している。尚、照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂの出力段部分には、透過率が可変な調光部６０が含まれている。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ及びＭＥＭＳ制御部１０３Ａが、照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂからの照明光を、ＰＷＭ技術を使って光変調する第２の光学系７０に対応している。
　そして、実施例１０に係る３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ａにあっては、アプリケーションプロセッサ１０６が図４の制御部８０に対応しており、当該アプリケーションプロセッサ１０６によって、第１の光学系５０及び第２の光学系７０の同期制御が行われる。
［実施例１１］
　実施例１１は、３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの例であり、ＭＥＭＳ制御部が同期制御を行う例である。実施例１１に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を図２３に示す。
　実施例１１に係る３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｂは、基本的なシステム構成については、実施例１０に係る３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ａと同じである。但し、第１の光学系５０及び第２の光学系７０の同期制御について、実施例１０に係る３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ａでは、アプリケーションプロセッサ１０６が行っているのに対して、実施例１１に係る３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｂでは、制御部１０３Ｂが行う点で異なっている。
　実施例１１に係る３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｂにおいて、外部から入力される画像データは、受信部１０５を経由してアプリケーションプロセッサ１０６に供給され、ガンマ補正等の各種の画像処理が施される。アプリケーションプロセッサ１０６を経た画像データは、制御部１０３Ｂにおいて、ビットプレーンフォーマット（又は、ＰＷＭ）に変換される。
　制御部１０３Ｂから光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂへのビットプレーンデータの送信については、制御部１０３Ｂの内部でスケジューリングされ、所定のシーケンスに従って送信される。このとき、制御部１０３Ｂは、照明制御部１０４に対して、ビットプレーンの輝度レベルに対応する制御データを送信する。
　照明制御部１０４は、ビットプレーン画像がＲ，Ｇ，Ｂの各光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂに表示されるＰＷＭシーケンスに同期して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを制御する。Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂによって照明されたＲ，Ｇ，Ｂの各光変調パネル１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂの各ＭＥＭＳミラーは、ビットプレーンに従ってオン／オフ動作を行う。そして、ＭＥＭＳミラーがオン状態の画素のＲＧＢ光は、コンバイナ１０９及び投射光学系１１０を通してスクリーン（図示せず）等に投影される。
　上述したように、実施例１１に係る３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｂにあっては、制御部１０３Ｂが図４の制御部８０に対応しており、当該制御部１０３Ｂによって、第１の光学系５０及び第２の光学系７０の同期制御が行われる。
［実施例１２］
　実施例１２は、単板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの例であり、アプリケーションプロセッサが同期制御を行う例である。実施例１２に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を図２４に示す。
　図２４に示すように、実施例１２に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｃは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂに対して、光変調パネル１０１が、第２の光学系７０として共通に設けられた単板式のプロジェクションシステム（投射型表示装置）である。光変調パネル１０１には、オン／オフ２値表示デバイスであるＭＥＭＳミラーが行列状に２次元配置されている。
　実施例１２に係る３板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｃにおいて、外部から入力される画像データは、受信部１０５を経由してアプリケーションプロセッサ１０６に供給され、ガンマ補正等の各種の画像処理が施される。アプリケーションプロセッサ１０６を経た画像データは、ＭＥＭＳ制御部１０３Ａにおいて、ビットプレーンフォーマット（又は、ＰＷＭ）に変換される。
　ＭＥＭＳ制御部１０３Ａから光変調パネル１０１へのビットプレーンデータの送信については、アプリケーションプロセッサ１０６によってスケジューリングされており、所定のＰＷＭシーケンスに従って送信される。このとき、アプリケーションプロセッサ１０６は、照明制御部１０４に対して、ビットプレーンの輝度レベルに対応する制御データを送信する。
　照明制御部１０４は、ビットプレーン画像が光変調パネル１０１に表示されるＰＷＭシーケンスに同期して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを制御する。Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂによって照明された光変調パネル１０１の各ＭＥＭＳミラーは、ビットプレーンに従ってオン／オフ動作を行う。そして、ＭＥＭＳミラーがオン状態の画素のＲＧＢ光は、コンバイナ１０９及び投射光学系１１０を通してスクリーン（図示せず）等に投影される。
　上述したように、実施例１２に係る単板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｃにあっては、アプリケーションプロセッサ１０６が図４の制御部８０に対応しており、当該アプリケーションプロセッサ１０６によって、第１の光学系５０及び第２の光学系７０の同期制御が行われる。
［実施例１３］
　実施例１３は、単板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの例であり、ＭＥＭＳ制御部が同期制御を行う例である実施例１３に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を図２５に示す。
　実施例１３に係る単板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｄは、基本的なシステム構成については、実施例１２に係る単板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｃと同じである。但し、第１の光学系５０及び第２の光学系７０の同期制御について、実施例１２に係る単板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｃでは、アプリケーションプロセッサ１０６が行っているのに対して、実施例１３に係る単板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｄでは、制御部１０３Ｂが行う点で異なっている。
　実施例１３に係る単板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｄにおいて、外部から入力される画像データは、受信部１０５を経由してアプリケーションプロセッサ１０６に供給され、ガンマ補正等の各種の画像処理が施される。アプリケーションプロセッサ１０６を経た画像データは、制御部１０３Ｂにおいて、ビットプレーンフォーマット（又は、ＰＷＭ）に変換される。
　制御部１０３Ｂから光変調パネル１０１へのビットプレーンデータの送信については、制御部１０３Ｂの内部でスケジューリングされ、所定のシーケンスに従って送信される。このとき、制御部１０３Ｂは、照明制御部１０４に対して、ビットプレーンの輝度レベルに対応する制御データを送信する。
　照明制御部１０４は、ビットプレーン画像が光変調パネル１０１に表示されるＰＷＭシーケンスに同期して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを制御する。Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂによって照明された光変調パネル１０１の各ＭＥＭＳミラーは、ビットプレーンに従ってオン／オフ動作を行う。そして、ＭＥＭＳミラーがオン状態の画素のＲＧＢ光は、コンバイナ１０９及び投射光学系１１０を通してスクリーン（図示せず）等に投影される。
　上述したように、実施例１３に係る単板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｄにあっては、制御部１０３Ｂが図４の制御部８０に対応しており、当該制御部１０３Ｂによって、第１の光学系５０及び第２の光学系７０の同期制御が行われる。
［実施例１４］
　実施例１４は、光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの例であり、アプリケーションプロセッサが同期制御を行う例である。実施例１４に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を図２６に示す。
　図２６に示すように、実施例１４に係る光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｅは、基本的なシステム構成については、実施例１２に係る単板式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｃと同じである。但し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂが光源時分割方式である点、即ち、照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２ＢからＲＧＢ光を、時間軸上で３分割（時分割）で光変調パネル１０１に照射する点で異なっている。
　実施例１４に係る光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｅにおいて、外部から入力される画像データは、受信部１０５を経由してアプリケーションプロセッサ１０６に供給され、ガンマ補正等の各種の画像処理が施される。アプリケーションプロセッサ１０６を経た画像データは、ＭＥＭＳ制御部１０３Ａにおいて、ビットプレーンフォーマット（又は、ＰＷＭ）に変換される。
　ＭＥＭＳ制御部１０３Ａから光変調パネル１０１へのビットプレーンデータの送信については、アプリケーションプロセッサ１０６によってスケジューリングされており、所定のＰＷＭシーケンスに従って送信される。このとき、アプリケーションプロセッサ１０６は、照明制御部１０４に対して、ビットプレーンの輝度レベルに対応する制御データを送信する。
　照明制御部１０４は、ビットプレーン画像が光変調パネル１０１に表示されるＰＷＭシーケンスに同期して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを時分割で制御する。Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂによって時分割で照明された光変調パネル１０１の各ＭＥＭＳミラーは、ビットプレーンに従ってオン／オフ動作を行う。そして、ＭＥＭＳミラーがオン状態の画素のＲＧＢ光は、コンバイナ１０９及び投射光学系１１０を通してスクリーン（図示せず）等に投影される。
　上述したように、実施例１４に係る光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｅにあっては、アプリケーションプロセッサ１０６が図４の制御部８０に対応しており、当該アプリケーションプロセッサ１０６によって、第１の光学系５０及び第２の光学系７０の同期制御が行われる。
［実施例１５］
　実施例１５は、光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの例であり、ＭＥＭＳ制御部が同期制御を行う例である。実施例１５に係るＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステムの構成の一例を図２７に示す。
　実施例１５に係る光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｆは、基本的なシステム構成については、実施例１４に係る光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｅと同じである。但し、第１の光学系５０及び第２の光学系７０の同期制御について、実施例１４に係る光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｅでは、アプリケーションプロセッサ１０６が行っているのに対して、実施例１５に係る光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｆでは、制御部１０３Ｂが行う点で異なっている。
　実施例１５に係る光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｆにおいて、外部から入力される画像データは、受信部１０５を経由してアプリケーションプロセッサ１０６に供給され、ガンマ補正等の各種の画像処理が施される。アプリケーションプロセッサ１０６を経た画像データは、制御部１０３Ｂにおいて、ビットプレーンフォーマット（又は、ＰＷＭ）に変換される。
　制御部１０３Ｂから光変調パネル１０１へのビットプレーンデータの送信については、制御部１０３Ｂの内部でスケジューリングされ、所定のシーケンスに従って送信される。このとき、制御部１０３Ｂは、照明制御部１０４に対して、ビットプレーンの輝度レベルに対応する制御データを送信する。
　照明制御部１０４は、ビットプレーン画像が光変調パネル１０１に表示されるＰＷＭシーケンスに同期して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂを時分割で制御する。Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂによって時分割で照明された光変調パネル１０１の各ＭＥＭＳミラーは、ビットプレーンに従ってオン／オフ動作を行う。そして、ＭＥＭＳミラーがオン状態の画素のＲＧＢ光は、コンバイナ１０９及び投射光学系１１０を通してスクリーン（図示せず）等に投影される。
　上述したように、実施例１５に係る光源時分割式のＭＥＭＳミラー式プロジェクションシステム１００Ｆにあっては、制御部１０３Ｂが図４の制御部８０に対応しており、当該制御部１０３Ｂによって、第１の光学系５０及び第２の光学系７０の同期制御が行われる。
＜変形例＞
　以上、本開示の技術について、好ましい実施形態に基づき説明したが、本開示の技術は当該実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態において説明した表示装置及びプロジェクションシステムの構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。例えば、上記の実施形態では、光変調素子としてＭＥＭＳミラーを用いる表示装置あるいはプロジェクションシステムを例に挙げて説明したが、ＨＴＰＳやＬＣＯＳを光変調素子として用いる表示装置あるいはプロジェクションシステムに対しても適用可能である。
＜本開示がとることができる構成＞
　尚、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
≪Ａ．表示装置≫
［Ａ－１］発光輝度が可変な照明光を生成する第１の光学系、
　第１の光学系からの照明光を透過する、透過率が可変な調光部、
　光変調素子を含み、調光部を経た第１の光学系からの照明光を、パルス幅変調技術を使って光変調する第２の光学系、及び、
　第１の光学系からの照明光の発光輝度と調光部の透過率とを、任意の組み合わせで制御する制御部、
　を備える表示装置。
［Ａ－２］光変調素子は、オン状態／オフ状態の２値表示デバイスから成る、
　上記［Ａ－１］に記載の表示装置。
［Ａ－３］光変調素子は、ＭＥＭＳミラーから成る、
　上記［Ａ－２］に記載の表示装置。
［Ａ－４］第１の光学系の光源は、固体光源から成る、
　上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－３］のいずれかに記載の表示装置。
［Ａ－５］固体光源は、半導体レーザ、発光ダイオード、又は、有機発光ダイオードである、
　上記［Ａ－４］に記載の表示装置。
［Ａ－６］調光部は、可変絞り部から成る、
　上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－５］のいずれかに記載の表示装置。
［Ａ－７］第１の光学系の光源は、発光輝度の異なる複数の固体光源をアレイ状に配置して成る、
　上記［Ａ－４］乃至上記［Ａ－６］のいずれかに記載の表示装置。
［Ａ－８］第１の光学系の光源は、発光輝度の異なる固体光源を、必要輝度比に応じた個数ずつ配置して成る、
　上記［Ａ－４］乃至上記［Ａ－６］のいずれかに記載の表示装置。
［Ａ－９］第１の光学系は、蛍光体及び可変式光量調整用フィルタの組み合わせから成る、
　上記［Ａ－４］に記載の表示装置。
［Ａ－１０］可変式光量調整用フィルタは、ＮＤフィルタである、
　上記［Ａ－９］に記載の表示装置。
［Ａ－１１］調光部は、透過率が異なる複数のＮＤフィルタが周方向に配置されて回転可能な回転円形ＮＤフィルタから成る、
　上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－５］のいずれかに記載の表示装置。
［Ａ－１２］制御部は、最下位ビット、あるいは、最下位ビットを含む低階調のビットについて、他のビットよりも発光時間を短くする、
　上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１１］のいずれかに記載の表示装置。
［Ａ－１３］制御部は、階調ビット毎の光源輝度をパルス幅変調で制御する、
　上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１１］のいずれかに記載の表示装置。
［Ａ－１４］制御部は、映像ソースに応じて、固体光源の発光輝度、及び、可変絞り部の絞りの組み合わせを変える、
　上記［Ａ－６］乃至上記［Ａ－１１］のいずれかに記載の表示装置。
［Ａ－１５］映像ソースは、スポーツ、バラエティ、アニメ、あるいは、映画である、
　上記［Ａ－１４］に記載の表示装置。
［Ａ－１６］制御部は、第１フレーム及び第２フレームを一式とするシーケンスにおいて、第１フレームのビット並びと第２フレームのビット並びが、フレームの境界に関して逆になるようにする、
　上記［Ａ－１］乃至上記［Ａ－１１］のいずれかに記載の表示装置。
≪Ｂ．プロジェクションシステム≫
［Ｂ－１］発光輝度が可変な照明光を生成する第１の光学系、
　第１の光学系からの照明光を透過する、透過率が可変な調光部、
　光変調素子を含み、調光部を経た第１の光学系からの照明光を、パルス幅変調技術を使って光変調する第２の光学系、
　第２の光学系を経た光を投射する投射光学系、及び、
　第１の光学系からの照明光の発光輝度と調光部の透過率とを、任意の組み合わせで制御する制御部、
　を備えるプロジェクションシステム。
［Ｂ－２］光変調素子は、オン状態／オフ状態の２値表示デバイスから成る、
　上記［Ｂ－１］に記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－３］光変調素子は、ＭＥＭＳミラーから成る、
　上記［Ｂ－２］に記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－４］第１の光学系の光源は、固体光源から成る、
　上記［Ｂ－１］乃至上記［Ｂ－３］のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－５］固体光源は、半導体レーザ、発光ダイオード、又は、有機発光ダイオードである、
　上記［Ｂ－４］に記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－６］調光部は、可変絞り部から成る、
　上記［Ｂ－１］乃至上記［Ｂ－５］のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－７］第１の光学系の光源は、発光輝度の異なる複数の固体光源をアレイ状に配置して成る、
　上記［Ｂ－４］乃至上記［Ｂ－６］のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－８］第１の光学系の光源は、発光輝度の異なる固体光源を、必要輝度比に応じた個数ずつ配置して成る、
　上記［Ｂ－４］乃至上記［Ｂ－６］のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－９］第１の光学系は、蛍光体及び可変式光量調整用フィルタの組み合わせから成る、
　上記［Ｂ－４］に記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－１０］可変式光量調整用フィルタは、ＮＤフィルタである、
　上記［Ｂ－９］に記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－１１］調光部は、透過率が異なる複数のＮＤフィルタが周方向に配置されて回転可能な回転円形ＮＤフィルタから成る、
　上記［Ｂ－１］乃至上記［Ｂ－５］のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－１２］制御部は、最下位ビット、あるいは、最下位ビットを含む低階調のビットについて、他のビットよりも発光時間を短くする、
　上記［Ｂ－１］乃至上記［Ｂ－１１］のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－１３］制御部は、階調ビット毎の光源輝度をパルス幅変調で制御する、
　上記［Ｂ－１］乃至上記［Ｂ－１１］のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－１４］制御部は、映像ソースに応じて、固体光源の発光輝度、及び、可変絞り部の絞りの組み合わせを変える、
　上記［Ｂ－６］乃至上記［Ｂ－１１］のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－１５］映像ソースは、スポーツ、バラエティ、アニメ、あるいは、映画である、
　上記［Ｂ－１４］に記載のプロジェクションシステム。
［Ｂ－１６］制御部は、第１フレーム及び第２フレームを一式とするシーケンスにおいて、第１フレームのビット並びと第２フレームのビット並びが、フレームの境界に関して逆になるようにする、
　上記［Ｂ－１］乃至上記［Ｂ－１１］のいずれかに記載のプロジェクションシステム。
　１０・・・プロジェクションシステム、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ・・・固体光源、１３，１４・・・ダイクロイックミラー、１６・・・ロッドインテグレータ、１９・・・全反射プリズム、２０・・・表示パネル、２１・・・投射レンズ、３０・・・スクリーン、４０・・・表示装置、５０・・・第１の光学系、５１・・・固体光源、５２・・・輝度制御部、５３・・・ＮＤフィルタ、６０・・・調光部、６１・・・調光素子、６２・・・透過率制御部、６３・・・可変絞り部、６４・・・ロッドインテグレータ、６５・・・回転円形ＮＤフィルタ、６６・・・回転角制御部、７０・・・第２の光学系、７１・・・光変調素子、７２・・・変調制御部、８０・・・制御部、８１・・・ルックアップテーブル、１００Ａ～１００Ｆ・・・プロジェクションシステム、１０１・・・光変調パネル、１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ・・・Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の光変調パネル、１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ・・・照明光学系、１０３Ａ・・・ＭＥＭＳ制御部、１０３・・・制御部、１０６・・・アプリケーションプロセッサ、１１０・・・投射光学系

Claims (20)

  1. 　発光輝度が可変な照明光を生成する第１の光学系、
    　第１の光学系からの照明光を透過する、透過率が可変な調光部、
    　光変調素子を含み、調光部を経た第１の光学系からの照明光を、パルス幅変調技術を使って光変調する第２の光学系、及び、
    　第１の光学系からの照明光の発光輝度と調光部の透過率とを、任意の組み合わせで制御する制御部、
    　を備える表示装置。
  2. 　光変調素子は、オン状態／オフ状態の２値表示デバイスから成る、
    　請求項１に記載の表示装置。
  3. 　光変調素子は、ＭＥＭＳミラーから成る、
    　請求項２に記載の表示装置。
  4. 　第１の光学系の光源は、固体光源から成る、
    　請求項１に記載の表示装置。
  5. 　固体光源は、半導体レーザ、発光ダイオード、又は、有機発光ダイオードである、
    　請求項４に記載の表示装置。
  6. 　調光部は、可変絞り部から成る、
    　請求項１に記載の表示装置。
  7. 　第１の光学系の光源は、発光輝度の異なる複数の固体光源をアレイ状に配置して成る、
    　請求項４に記載の表示装置。
  8. 　第１の光学系の光源は、発光輝度の異なる固体光源を、必要輝度比に応じた個数ずつ配置して成る、
    　請求項４に記載の表示装置。
  9. 　第１の光学系は、蛍光体及び可変式光量調整用フィルタの組み合わせから成る、
    　請求項４に記載の表示装置。
  10. 　可変式光量調整用フィルタは、ＮＤフィルタである、
    　請求項９に記載の表示装置。
  11. 　調光部は、透過率が異なる複数のＮＤフィルタが周方向に配置されて回転可能な回転円形ＮＤフィルタから成る、
    　請求項１に記載の表示装置。
  12. 　制御部は、最下位ビット、あるいは、最下位ビットを含む低階調のビットについて、他のビットよりも発光時間を短くする、
    　請求項１に記載の表示装置。
  13. 　制御部は、階調ビット毎の光源輝度をパルス幅変調で制御する、
    　請求項１に記載の表示装置。
  14. 　制御部は、映像ソースに応じて、固体光源の発光輝度、及び、可変絞り部の絞りの組み合わせを変える、
    　請求項６に記載の表示装置。
  15. 　映像ソースは、スポーツ、バラエティ、アニメ、あるいは、映画である、
    　請求項１４に記載の表示装置。
  16. 　制御部は、第１フレーム及び第２フレームを一式とするシーケンスにおいて、第１フレームのビット並びと第２フレームのビット並びが、フレームの境界に関して逆になるようにする、
    　請求項１に記載の表示装置。
  17. 　発光輝度が可変な照明光を生成する第１の光学系、
    　第１の光学系からの照明光を透過する、透過率が可変な調光部、
    　光変調素子を含み、調光部を経た第１の光学系からの照明光を、パルス幅変調技術を使って光変調する第２の光学系、
    　第２の光学系を経た光を投射する投射光学系、及び、
    　第１の光学系からの照明光の発光輝度と調光部の透過率とを、任意の組み合わせで制御する制御部、
    　を備えるプロジェクションシステム。
  18. 　光変調素子は、オン状態／オフ状態の２値表示デバイスから成る、
    　請求項１７に記載のプロジェクションシステム。
  19. 　光変調素子は、ＭＥＭＳミラーから成る、
    　請求項１８に記載のプロジェクションシステム。
  20. 　第１の光学系は、固体光源を有する、
    　請求項１７に記載のプロジェクションシステム。
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