WO2021205849A1 - 照明光学系および投射型表示装置 - Google Patents

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WO2021205849A1
WO2021205849A1 PCT/JP2021/011515 JP2021011515W WO2021205849A1 WO 2021205849 A1 WO2021205849 A1 WO 2021205849A1 JP 2021011515 W JP2021011515 W JP 2021011515W WO 2021205849 A1 WO2021205849 A1 WO 2021205849A1
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WO
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light
optical system
illumination optical
region
fly
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PCT/JP2021/011515
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English (en)
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元 米澤
翔吾 久保田
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ソニーグループ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor

Definitions

  • the present disclosure relates to an illumination optical system capable of realizing HDR (High Dynamic Range) and a projection type display device provided with the illumination optical system.
  • HDR High Dynamic Range
  • Patent Document 1 proposes a technique for increasing the dynamic range by incident HDR light and SDR (Standard Dynamic Range) light into an integrator optical system and combining them.
  • the illumination optical system of the embodiment of the present disclosure includes a first light source unit that emits a first light, a second light source unit that emits a second light, an optical path of the first light, and a second light path. It has an optical path synthesis element that synthesizes an optical path of light, a first region in which a plurality of lens elements are arranged in a vertical and horizontal matrix, and a second region in which no lens element is formed, and the first light is in the first region. Is provided with a uniform illumination optical member in which a second light is incident on the second region.
  • the projection type display device includes an illumination optical system, an image generation optical system that generates image light by modulating light from the illumination optical system based on an input video signal, and an image generation. It is provided with a projection optical system for projecting image light generated by the optical system, and has the illumination optical system of the embodiment of the present disclosure as the illumination optical system.
  • the uniform has a first region in which a plurality of lens elements are arranged in a vertical and horizontal matrix and a second region in which the lens elements are not formed.
  • the loss of the first light in the uniform illumination optical member is reduced by incident the first light in the first region and the second light in the second region.
  • the pupil size of the second light is enlarged.
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of an image input to the signal distribution circuit shown in FIG. 7.
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of an image in a high-luminance region sent to the HDR signal circuit shown in FIG. 7.
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of an image radiated from the integrator optical system shown in FIG. 7 to the second spatial light modulator.
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of an image transmitted from the intensity modulation signal circuit shown in FIG. 7 to drive the second spatial light modulator. It is a figure explaining the optical system of general HDR light and the optical path of HDR light. It is a figure explaining the optical path of the HDR light of this embodiment. It is the schematic which shows the whole structure of the projection type display device which concerns on modification 1 of this disclosure.
  • Embodiment using a fly-eye lens in which a lens element is not partially formed, SDR light is selected in a region where a plurality of lens elements are arranged in a matrix, and HDR light is selected in a region where no lens element is formed.
  • Example of an illumination optical system that is incident on the lens 1-1.
  • Modification example (example in which a combined wave mirror is placed between the first fly-eye lens and the second fly-eye lens)
  • FIG. 1 schematically shows an overall configuration of a projection type display device (projection type display device 1) according to an embodiment of the present disclosure.
  • the projection type display device 1 is, for example, a display device that projects an image on a screen.
  • the projection type display device 1 is connected to an external image supply device such as a computer such as a PC or various image players via an I / F (interface), and is based on an image signal input to the I / F.
  • the image is projected onto the screen.
  • the configuration of the projection type display device 1 described below is an example, and the projection type display device of the present disclosure is not limited to such a configuration.
  • the projection type display device 1 includes a lighting device including a first spatial light modulator 17, and a second spatial light modulator 25 that modulates the illumination light from the lighting device to generate a projected image based on the image signal VS. And include.
  • the second spatial light modulator 25 is an object to be illuminated that is illuminated by the illumination device.
  • the projection type display device 1 includes a projection optical system 26 that projects a projected image generated by the second spatial light modulator 25 onto a projection surface such as a screen 27, an illumination device, a second spatial light modulator 25, and a projection optical system. It further includes a control unit 30 that controls 26.
  • the lighting device includes a first light source unit 11, a first illumination optical system 12, a second light source unit 15, a second illumination optical system 16A, a third illumination optical system 16B, and a first space optical modulator 17. , Integrator optical system 20.
  • the integrator optical system 20 of the present embodiment includes an optical path of light (SDR light L S ) emitted from the first light source unit 11 and an optical path of light (HDR light L H1 ) emitted from the second light source unit 15. It has a combined wave mirror 21 for synthesizing the light, and a pair of fly-eye lenses (first fly-eye lens 22A and second fly-eye lens 22B).
  • the optical axis direction of the integrator optical system 20 is the X-axis direction. Further, one direction orthogonal to the X-axis direction is defined as the Y direction, and the direction orthogonal to the X-axis direction and the Y direction is defined as the Z-axis direction. The same applies to the other drawings thereafter.
  • the first light source unit 11 and the second light source unit 15 include, for example, a solid-state light source such as a semiconductor laser (LD) or a light emitting diode.
  • the first light source unit 11 and the second light source unit 15 may be configured by a light source using a wavelength conversion substance such as a phosphor, or may be configured by a discharge lamp.
  • the first light source unit 11 and the second light source unit 15 may each be composed of one solid light source, or each may be composed of a plurality of solid light sources.
  • the first light source unit 11 corresponds to a specific example of the "first light source unit" of the present disclosure
  • the second light source unit 15 corresponds to a specific example of the "second light source unit" of the present disclosure. ..
  • the first light source unit 11 emits light (SDR light L S) of the first wavelength band as the first light.
  • the second light source unit 15 emits light in the second wavelength band (HDR light L H1 ) as the second light in the second wavelength band.
  • Figure 2 illustrates an example of the spectral characteristics of the SDR light L S and HDR light L H1.
  • the first wavelength band includes the second wavelength band and is wider than the second wavelength band.
  • the second wavelength band is narrower than the first wavelength band.
  • FIG. 3 schematically shows an example of the configuration of the first light source unit 11, for example.
  • the first light source unit 11 may be configured to include an array light source 110 including a plurality of excitation light sources 111, an excitation optical system 112, and a wavelength conversion unit 113.
  • the wavelength conversion unit 113 includes, for example, a phosphor as a wavelength conversion material.
  • First illumination optical system 12 is disposed on the optical path between the first light source unit 11 and the integrator optical system 20, the first light source unit 11 SDR light L S emitted from the details will be described later
  • the purpose is to provide the integrator optical system 20 with a spatial light intensity distribution corresponding to the first region 22-1 in which the plurality of lens elements 221A of the first fly-eye lens 22A are formed.
  • the first illumination optical system 12 includes, for example, one or a plurality of lenses 13 and a pair of axicon lenses (first axicon lens 14A and second axicon lens 14B).
  • the first axicon lens 14A and the second axicon lens 14B correspond to a specific example of the "orthopedic optical member" of the present disclosure.
  • the orthopedic optical member distributes the incident light, for example, in rotational symmetry or quadrant symmetry.
  • the axicon lens is, for example, a prism having a conical shape.
  • the beam produced by the axicon lens forms a ring-shaped beam profile, for example, after traversing the optical axis.
  • First axicon lens 14A is an SDR light L S, for example, emitted toward the second axicon lens 14B is shaped into a ring-shaped beam profile.
  • SDR light L S incident on the second axicon lens 14B is substantially collimated, in a state having a spatial light intensity distribution of ring-shaped, and is emitted toward the integrator optical system 20.
  • the second illumination optical system 16A is for guiding the HDR light L H1 emitted from the second light source unit 15 to the first spatial light modulator 17.
  • the second illumination optical system 16A is composed of, for example, one or a plurality of lenses.
  • the second illumination optical system 16A is provided on the optical path between the second light source unit 15 and the first spatial light modulator 17.
  • the first spatial light modulator 17 performs phase modulation of incident light, and can control the wave plane of light to create an arbitrary light intensity distribution.
  • the first spatial light modulator 17 is composed of, for example, a liquid crystal panel or a MEMS device.
  • the HDR light L H1 emitted from the second light source unit 15 is incident on the first spatial light modulator 17 via the second illumination optical system 16A.
  • the first spatial light modulator 17 modulates the phase of the HDR light L H1 from the second light source unit 15 based on the drive signal output from the control unit by inputting the image signal VS.
  • Phase-modulated light (HDR light L H2 ) is emitted from the first spatial light modulator 17.
  • the first spatial light modulator 17 is provided on the optical path between the second illumination optical system 16A and the third illumination optical system 16B.
  • the first spatial light modulator 17 that performs phase modulation is capable of distributing light in the plane of the second spatial light modulator 25. That is, the light can be distributed from the low-luminance region to the high-luminance region, and the HDR light L H1 from the second light source unit 15 can be concentrated in the high-luminance region. As a result, the utilization efficiency of the HDR light L H1 from the second light source unit 15 is improved.
  • the third illumination optical system 16B is for guiding the HDR light L H2 after modulation by the first spatial light modulator 17 to the integrator optical system 20.
  • the third illumination optical system 16B includes, for example, a diffuser plate 18 and one or more lenses 19 and the like.
  • Integrator optical system 20 includes a HDR light L H2 after the modulation by the first spatial light modulator 17, based on the the emitted SDR light L S from the first light source unit 11, illumination to the second spatial light modulator 25 Produces light.
  • the second spatial light modulator 25, the combined light of the HDR light L H2 and SDR light L S generated by the integrator optical system 20 (integrated light L HS) is irradiated as illumination light.
  • the integrator optical system 20 includes a combined wave mirror 21, a pair of fly-eye lenses (first fly-eye lens 22A and second fly-eye lens 22B), and a fourth illumination optical system. Has been done.
  • the second axicon lens 14B for example, a ring-shaped spatial intensity SDR light emitted distributed in a state of having a L S, HDR after modulation by the first spatial light modulator 17 It is for combining the light L H2 and is provided at a position where the respective optical paths intersect.
  • the combined wave mirror 21 corresponds to a specific example of the "optical path synthesis element" of the present disclosure.
  • FIG. 4 schematically shows an example of the planar configuration of the combined wave mirror 21.
  • FIG. 4 shows a combined wave mirror 21 having one reflecting portion 21B
  • the combined wave mirror 21 may have a plurality of reflecting portions 21B.
  • the combined wave mirror 21 may be a reflection mirror having a structure of only a portion corresponding to the reflection portion 21B.
  • a plurality of lens elements 221A and 221B are arranged in a vertical and horizontal matrix, respectively, in the first region 22-1. It has a second region 22-2 in which the lens elements 221A and 221B are not formed.
  • the second region 22-2 is formed by, for example, openings corresponding to, for example, 2 ⁇ 2 of a plurality of lens elements 221A and 221B arranged in a vertical and horizontal matrix.
  • the focal length of each lens element 221A of the first fly-eye lens 22A and the focal length of each lens element 221B of the second fly-eye lens 22B are substantially equal.
  • the distance between the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B may be, for example, the same as the value of this focal length, or may be a value in the vicinity of the value of this focal length.
  • the second fly-eye lens 22B is provided on the optical path between the first fly-eye lens 22A and the second spatial light modulator 25, more specifically between the first fly-eye lens 22A and the polarization conversion element 23. There is.
  • FIG. 5A shows an example in which the second region 22-2 is formed in the central portion of the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B, but the present invention is not limited to this. Position of the second region 22-2, spatial intensity of the SDR light L S is positioned lower.
  • the polarization conversion element 23 is a PS polarization conversion element that converts incident light into specific linearly polarized light (for example, P-polarized light or S-polarized light).
  • the polarization conversion element 23 is provided on the optical path between the second fly-eye lens 22B and the second spatial light modulator 25, more specifically between the second fly-eye lens 22B and the fourth illumination optical system 24. There is.
  • SDR light L S emitted from the first light source unit 11, in the first axicon lens 14A is shaped into a ring-shaped beam profile, it is substantially collimated in the second axicon lens 14B .
  • SDR light L S that is substantially parallel light by the second axicon lens 14B enters the integrator optical system 20 in a state of having a spatial light intensity distribution of ring-shaped.
  • Integrator optical system 20 SDR light L S incident on passes through the transmissive portion 21A of the combining mirror 21, as shown in FIG. 5A for example, enters the first region 22-1 of the first fly-eye lens 22A .. Further, for example, if the beam profile of the SDR light L S is shaped into 4 split symmetrically, as shown in FIG.
  • SDR light L S incident on the first region 22-1 of the first fly-eye lens 22A is divided luminous flux by the lens elements 221A, the second fly's eye lens first region 22-1 to the lens disposed of 22B It is incident on the element 221B and emitted toward the polarization conversion element 23 arranged in the subsequent stage.
  • the HDR light L H1 emitted from the second light source unit 15 enters the second spatial light modulator 25 via the second illumination optical system 16A, and is phase-modulated in the first spatial light modulator 17.
  • the modulated HDR light L H2 is incident on the integrator optical system 20 via the third illumination optical system 16B.
  • the HDR light L H2 incident on the integrator optical system 20 is reflected toward the first fly-eye lens 22A by the reflecting portion 21B of the combined wave mirror 21.
  • the HDR light L H2 reflected by the reflecting portion 21B of the combined wave mirror 21 passes through the second region 22-2 of the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B, as shown in FIG. 5A, for example. Then, it is incident on the polarization conversion element 23 arranged in the subsequent stage.
  • the polarization separation film 231 and the reflection film 232 are alternately arranged.
  • the polarizing separation film 231 and the reflection film 232 have an angle of 45 ° with respect to the incident surface, for example.
  • the non-polarized light incident on the polarization conversion element 23 is polarized and separated by the polarization separation film 231.
  • only P-polarized light is transmitted and S-polarized light is reflected.
  • the reflected S-polarized light is bent 90 ° again by the reflective film 232, and then converted into P-polarized light by the retardation plate (1/2 wavelength plate) 233 and emitted.
  • the polarization conversion element 23 has two emission optical paths, a transmitted optical path T through which one polarized light is transmitted and a reflected optical path R in which the other polarized light is reflected in two stages and is polarized and emitted. .. Therefore, the width (W1) of one lens element constituting the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B is designed to correspond to approximately twice the pitch width (W2) of the polarization conversion element 23. Has been done. That is, in the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B, the width (W) of the second region 22-2 on which the HDR light L H2 is incident and the lens elements 221A and 221B are not formed is polarized light conversion.
  • the polarization conversion element 23 has, for example, an invalid region 23X having no function as a polarization conversion element at a position substantially opposite to the second region 22-2 of the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B. have.
  • the fourth illumination optical system 24 is for guiding the combined light (integrated light LHS ) of the HDR light L H2 and the SDR light L S to the second spatial light modulator 25.
  • the fourth illumination optical system 24 includes, for example, one or a plurality of lenses, and is provided on the optical path between the polarization conversion element 23 and the second spatial light modulator 25.
  • the second spatial light modulator 25 modulates the intensity of incident light, and is composed of, for example, a transmissive liquid crystal panel.
  • the second spatial light modulator 25 modulates the illumination light (integrated light LHS ) from the integrator optical system 20 based on the image signal VS to generate a projected image.
  • the second spatial light modulator 25 is provided on the optical path between the integrator optical system 20 and the projection optical system 26.
  • the second spatial light modulator 25 may be configured by a reflective liquid crystal panel or a MEMS device using a micromirror.
  • SDR light L S emitted from the first light source unit 11 passes through the transmissive portion 21A of the first illumination optical system 12 and the combining mirror 21, the first fly-eye lens 22A first It is designed to be incident on the region 22-1.
  • the SDR light L S is made uniform by the integrator optical system 20 is irradiated onto the second spatial light modulator 25.
  • the HDR light L H2 emitted from the second light source unit 15 and phase-modulated by the first spatial light modulator 17 is reflected by the reflection unit 21B of the combined wave mirror 21, and is reflected by the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22A. It passes through the second region 22-2 of the fly-eye lens 22B and the fourth illumination optical system, and is irradiated to the second spatial light modulator 25.
  • the projection optical system 26 magnifies and projects the projected image generated by the second spatial light modulator 25 onto a projection surface such as a screen 27.
  • the projection optical system 26 is composed of, for example, one or a plurality of lenses.
  • FIG. 7 shows an example of the configuration of the control unit 30.
  • the control unit 30 includes, for example, a signal distribution circuit 31, an HDR signal circuit 32, an intensity modulation calculation circuit 33, and an intensity modulation signal circuit 34.
  • an HDR signal including, for example, a signal VS H in a high-luminance region is input to the signal distribution circuit 31.
  • the signal distribution circuit 31 distributes the image signal VS to the signal VS H in the high-luminance region and the other signals VS S.
  • the signal VS H in the high-luminance region of the image signal VS is sent to the HDR signal circuit 32.
  • Other signals VS S are sent to the intensity modulation calculation circuit 33.
  • the other signal VS S includes information for generating an image based on the image signal VS by the second spatial light modulator 25 in consideration of the signal VS H in the high-luminance region.
  • the HDR signal circuit 32 generates a drive signal for driving the first spatial light modulator 17 based on the signal VS H in the high-luminance region from the signal distribution circuit 31.
  • the first spatial light modulator 17 is driven by a drive signal based on the signal VS H in the high-luminance region, modulates the HDR light L H1 from the second light source unit 15, and corresponds to an image in the high-luminance region.
  • the HDR light L H2 to be generated is generated.
  • the intensity modulation calculation circuit 33 calculates a signal to be sent to the intensity modulation signal circuit 34 from the signal VS S from the signal distribution circuit 31 and the light emitting state of the first light source unit 11.
  • the intensity modulation signal circuit 34 generates a drive signal for driving the second spatial light modulator 25 based on the signal sent from the intensity modulation calculation circuit 33.
  • the image of the low-intensity regions using at least SDR light L S is generated.
  • the second spatial light modulator 25 the combined light and HDR light L H2 and SDR light L S (integrated light L HS) is emitted, the second spatial light modulator 25
  • the projected image to be generated also includes an image in a high-luminance region. This produces a projected image with a high dynamic range.
  • control unit 30 may include a light source control unit for controlling the first light source unit 11 and the second light source unit 15. Further, the control unit 30 may include, for example, a lens control unit that controls a lens position or the like in the projection optical system 26.
  • FIG. 8A includes a lunar portion region 1R1, a mountain portion region 2R2, and a background region 3R3.
  • the brightness level of the area 1R1 is 1000
  • the brightness level of the area 2R2 is 50
  • the brightness level of the area 3R3 is 0. That is, the ratio of the brightness levels of the area 1R1 and the area 2R2 is 20: 1.
  • the signal distribution circuit 31 selects information related to the high-luminance region from the image signal VS, for example, information related to the region 1R1 of FIG. 8A, and sends the information as signal VS H to the HDR signal circuit 32.
  • the HDR signal circuit 32 controls the drive unit of the first spatial light modulator 17 so that the image (FIG. 8B) having only the region 1R1 is generated by the first spatial light modulator 17.
  • the second light source unit 15 and the first spatial light modulator 17 are driven to generate the image of FIG. 8B on the diffuser plate 18.
  • the image of FIG. 8B is imaged on the second spatial light modulator 25 (HDR light L H2 ).
  • the SDR light L S of the first light source unit 11 is incident on the first fly-eye lens 22A.
  • a light SDR light L S from HDR light L H2 and the first light source unit 11 from the first spatial light modulator 17 is equalized are synthesized (integrated light L HS), a second It is irradiated onto the spatial light modulator 25.
  • the integrated light LHS is imaged on the second spatial light modulator 25, for example, as the image shown in FIG. 8C.
  • the brightness of the region 1R1 is 2000 cd / m 2
  • the brightness of the region 2 R2 is 100 cd / m 2 .
  • the intensity modulation calculation circuit 33 it is considered that the image of FIG. 8C is illuminated on the second spatial light modulator 25 from the signal VS S from the signal distribution circuit 31 and the light emitting state of the first light source unit 11.
  • the signal is sent to the intensity modulation signal circuit 34.
  • the intensity modulation signal circuit 34 sends a signal to the drive unit of the second spatial light modulator 25 so as to generate the image shown in FIG. 8D, for example.
  • the luminance level of the region 1R1 is 100
  • the luminance level of the region 2R2 is 100
  • the luminance level of the region 3R3 is 0.
  • the integrator optical system 20 on the second spatial light modulator 25 are combined, and the projection optical system 26 synthesizes the screen 27. Projected on. In the image projected on the screen 27, the ratio of the brightness levels of the area 1R1 and the area 2R2 is 20: 1. That is, the output is based on the image signal VS.
  • the plurality of lens elements 221A and 221B are arranged in a vertical and horizontal matrix, respectively, and the first region 22-1 and the second lens elements 221A and 221B are not formed.
  • SDR light L S to each of the first region 22-1, HDR light L H2 in the second region 22-2 It was made to be selectively incident.
  • incorporation loss of SDR light L S of the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B can be reduced.
  • the pupil size of the HDR light L H2 is enlarged. This will be described below.
  • a projected image is generated by irradiating an intensity modulation panel such as a liquid crystal type or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type with illumination light having a uniform intensity distribution. Therefore, the maximum brightness that can be expressed by the projector is constant regardless of the image. In addition, the illumination light applied to the dark part of the image was blocked and discarded.
  • an intensity modulation panel such as a liquid crystal type or a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type with illumination light having a uniform intensity distribution. Therefore, the maximum brightness that can be expressed by the projector is constant regardless of the image. In addition, the illumination light applied to the dark part of the image was blocked and discarded.
  • phase modulation panel has been added to a general projector as described above, and by allocating the light that has been discarded until now to a display area with high brightness, an illumination light having an intensity distribution that matches the image is created.
  • a high dynamic range (HDR) projector has been proposed in which the maximum brightness that can be expressed is raised by irradiating the intensity modulation panel with.
  • HDR high brightness
  • HDR can be realized by combining phase modulation and intensity modulation, but even in that case, the light utilization efficiency is uniformly reduced through the phase modulation panel. Since the absolute amount of light is reduced by such HDR technology, it becomes difficult to see the image in a bright viewing environment.
  • the illumination light is given an intensity distribution by using the phase modulation panel, and the remaining illumination light is applied to the intensity modulation panel as uniform illumination light (SDR light) like a general projector.
  • SDR light uniform illumination light
  • a hybrid type high dynamic range projector that maintains a predetermined brightness in a portion other than the high brightness region has been proposed.
  • FIG. 9 shows the optical system of HDR light of the projection type display device disclosed in Patent Document 1 and its optical path.
  • the phase modulation panel 1017 is formed between the phase modulation panel 1017 and the reduction optical system 1019 and on the incident surface of the first fly-eye lens 1022A which has a conjugate relationship with the intensity modulation panel 1025, respectively.
  • the formed image (intermediate image A, A') is formed by two relay optical systems.
  • both the SDR light and the HDR light share the same relay optical system, and for example, the HDR light is incident on one lens element of the first fly-eye lens 1022A. Therefore, a loss of capturing SDR light for at least one lens element occurs.
  • the intermediate image A'formed on the incident surface of the first fly-eye lens 1022A has to be reduced in magnification from the intermediate image A'according to the size of the lens element.
  • the HDR light is incident from the outside of the receiving angle of the lens element of the second fly-eye lens 1022B, and a capture loss occurs in the second fly-eye lens 1022B.
  • the pupil of the projection optical system of the projector and the vicinity (X) of the second fly-eye lens 1022B are in a conjugate relationship, and the focal distance of the lens element of the first fly-eye lens 1022A and the first fly-eye lens 1022A Due to the relationship between the lens element of the second fly-eye lens 1022B and the lens element of the second fly-eye lens 1022B, the HDR light is focused in the vicinity of the second fly-eye lens 1022B (X), so that the pupil size becomes smaller and the HDR light becomes smaller. Laser safety is reduced.
  • the HDR light capture loss in the second fly-eye lens 1022B can be solved by increasing the size of the lens element.
  • the loss of SDR light is spatially increased by the amount of the optical path of HDR light.
  • the superimposition of the integrator is lowered, and the brightness uniformity is lowered.
  • the plurality of lens elements 221A and 221B are arranged in a vertical and horizontal matrix, respectively, in the first region 22-1 and the second region in which the lens elements 221A and 221B are not formed.
  • SDR light L S to each of the first region 22-1, HDR light L H2 is selected in the second region 22-2 I tried to make it incident.
  • incorporation loss of SDR light L S of the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B can be reduced. Further, as shown in FIG.
  • the HDR light L H2 does not pass through the lens elements 221A and 221B of the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B, and further, an intermediate image is formed in the vicinity of the first fly-eye lens 22A. Is not formed, so that the pupil size in the vicinity (X) of the second fly-eye lens 22B is enlarged.
  • FIG. 11 schematically shows the overall configuration of the projection type display device (projection type display device 1A) according to the modified example of the present disclosure.
  • a combined wave mirror 21 is arranged between the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B.
  • the projection type display device 1A is different from the projection type display device 1.
  • the combined wave mirror 21 is provided on the optical path between the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B in the integrator optical system 20, and the SDR after being incident on the first fly-eye lens 22A.
  • a light L S, and HDR light L H2 after the modulation by the first spatial light modulator 17, for multiplexing in the optical path between the first fly-eye lens 22A and the second fly-eye lens 22B in the integrator optical system 20 I did it.
  • the light incident on the first fly-eye lens 22A becomes smaller in luminous flux diameter as it goes to the subsequent stage (second fly-eye lens 22B side). Therefore, in addition to the effects of the above-described embodiment, it is possible to further improve the utilization efficiency of SDR light. It also contributes to the miniaturization of the entire optical system.
  • the spatial light intensity distribution of the SDR light L S, and the like to shape using a pair of axicon lenses Is not limited to this.
  • a solid light source for example, a semiconductor laser (LD)
  • LD semiconductor laser
  • the solid light sources constituting the first light source unit 11 symmetrically in four divisions, it is possible to form a spatial light intensity distribution symmetrical in four divisions as shown in FIG. 5B.
  • a pair of wedge prisms instead of a pair of axicon lenses (the cross-sectional view is the same as in FIG. 1), it is possible to form a spatial light intensity distribution having a bimodal profile only in the Y-axis direction. can.
  • a free-curved surface lens a DOE (diffraction optical element), a HOE (holographic optical element), or a metal lens instead of the pair of axicon lenses, an arbitrary spatial light intensity distribution can be formed.
  • the present technology can also have the following configurations.
  • a uniform illumination optical member having a first region in which a plurality of lenses are arranged in a vertical and horizontal matrix and a second region in which a lens element is not formed is used, and the first region is a first region.
  • the loss of the first light in the uniform illumination optical member is reduced by the incident of the second light in the second region.
  • the pupil size of the second light is enlarged. Therefore, it is possible to improve the combined wave efficiency of the SDR light and the HDR light and to improve the laser safety.
  • An illumination optical system including a uniform illumination optical member to which the second light is incident.
  • the pair of first fly-eye lenses and the second fly-eye lens are arranged in this order, and at least the second fly-eye lens has the first region and the second region (3). ).
  • the optical path synthesizing element reflects a transmission region that transmits one of the first light and the second light, and a reflection that reflects the other of the first light and the second light in the direction of the one optical path.
  • Illumination optics and An image generation optical system that generates image light by modulating light from the illumination optical system based on an input video signal, and an image generation optical system. It is provided with a projection optical system that projects image light generated by the image generation optical system.
  • the illumination optical system is The first light source unit that emits the first light and A second light source unit that emits a second light, An optical path synthesizing element that synthesizes the optical path of the first light and the optical path of the second light, It has a first region in which a plurality of lens elements are arranged in a vertical and horizontal matrix and a second region in which the lens element is not formed.
  • a projection type display device including a uniform illumination optical member to which the second light is incident.
  • the second spatial light modulator modifies the intensity of light from the illumination optical system.

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Abstract

本開示の一実施形態の照明光学系は、第１の光を出射する第１の光源部と、第２の光を出射する第２の光源部と、第１の光の光路と第２の光の光路とを合成する光路合成素子と、複数のレンズエレメントが縦横マトリクス状に配置された第１領域およびレンズエレメントが形成されていない第２領域を有し、第１領域に第１の光が入射し、第２領域に第２の光が入射する均一照明光学部材とを備える。

Description

照明光学系および投射型表示装置
　本開示は、ＨＤＲ（High Dynamic Range）を実現可能な照明光学系およびこれを備えた投射型表示装置に関する。
　近年、映像表示の分野では、ダイナミックレンジを高める技術が提案されており、特にＨＤＲ規格が注目されている。ＨＤＲ規格は、低輝度部分の階調表現の拡大や、高いピーク輝度を実現する映像信号フォーマットである。これまでの信号フォーマットでは、１０３ｃｄ／ｍ２程度までの輝度表現であったが、現在ではこれに対し、数十倍の高輝度表現への要求が高まっている。例えば、特許文献１では、インテグレータ光学系にＨＤＲ光とＳＤＲ（Standard Dynamic Range）光とを入射して合波することによって、ダイナミックレンジを高める技術が提案されている。
国際公開第２０１８／０２５５０６号
　ところで、ＨＤＲを実現可能な投射型表示装置では、ＳＤＲ光およびＨＤＲ光の合波効率の向上およびレーザ安全性の向上が求められている。
　ＳＤＲ光およびＨＤＲ光の合波効率を向上させると共に、ＨＤＲ光のレーザ安全性を高めることが可能な照明光学系および投射型表示装置を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態の照明光学系は、第１の光を出射する第１の光源部と、第２の光を出射する第２の光源部と、第１の光の光路と第２の光の光路とを合成する光路合成素子と、複数のレンズエレメントが縦横マトリクス状に配置された第１領域およびレンズエレメントが形成されていない第２領域を有し、第１領域に第１の光が入射し、第２領域に第２の光が入射する均一照明光学部材とを備えたものである。
　本開示の一実施形態の投射型表示装置は、照明光学系と、入力された映像信号に基づいて照明光学系からの光を変調することによる画像光を生成する画像生成光学系と、画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備えたものであり、照明光学系として、上記本開示の一実施形態の照明光学系を有する。
　本開示の一実施形態の照明光学系および一実施形態の投射型表示装置では、複数のレンズエレメントが縦横マトリクス状に配置された第１領域およびレンズエレメントが形成されていない第２領域を有する均一照明光学部材を用い、第１領域に第１の光が、第２領域に第２の光が入射することにより、均一照明光学部材における第１の光の損失を低減する。また、第２の光の瞳サイズが拡大する。
本開示の一実施の形態に係る投射型表示装置の全体構成を表す概略図である。 第１の光および第２の光の分光特性の一例を表す特性図である。 図１に示した第１光源部の構成の一例を概略図である。 図１に示した合波ミラーの構成の一例を表す平面模式図である。 図１に示した第１フライアイレンズの平面構成の一例ならびにＳＤＲ光ＬＳおよびＨＤＲ光ＬＨ２の入射位置の一例を表す模式図である。 図１に示した第１フライアイレンズの平面構成の一例ならびにＳＤＲ光ＬＳおよびＨＤＲ光ＬＨ２の入射位置の他の例を表す模式図である。 図１に示した第２フライアイレンズと偏光変換素子との関係を説明する図である。 図１に示した制御部の構成の一例を表すブロック図である。 図７に示した信号分配回路に入力される映像の一例を表す平面図である。 図７に示したＨＤＲ信号回路に送られる高輝度領域の映像の一例を表す平面図である。 図７に示したインテグレータ光学系から第２空間光変調器に照射される映像の一例を表す平面図である。 図７に示した強度変調信号回路から第２空間光変調器を駆動するために送られる映像の一例を表す平面図である。 一般的なＨＤＲ光の光学系およびＨＤＲ光の光路を説明する図である。 本実施の形態のＨＤＲ光の光路を説明する図である。 本開示の変形例１に係る投射型表示装置の全体構成を表す概略図である。
　以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．実施の形態
（一部にレンズエレメントが形成されていないフライアイレンズを用い、複数のレンズエレメントがマトリクス状に配置された領域にＳＤＲ光を、レンズエレメントが形成されていない領域にＨＤＲ光を選択的に入射させる照明光学系の例）
　　１－１．投射型表示装置の構成
　　１－２．投射型表示装置の動作
　　１－３．作用・効果
　２．変形例
（第１フライアイレンズと第２フライアイレンズとの間に合波ミラーを配置した例）
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る投射型表示装置（投射型表示装置１）の全体構成を概略的に表したものである。この投射型表示装置１は、例えばスクリーンに画像を投射する表示装置である。投射型表示装置１は、例えばＰＣ等のコンピュータや各種画像プレーヤ等の外部の画像供給装置にＩ／Ｆ（インターフェイス）を介して接続されており、このＩ／Ｆに入力される画像信号に基づいて、スクリーンへの投影を行うものである。なお、以下に説明する投射型表示装置１の構成は一例であり、本開示の投射型表示装置は、このような構成に限定されるものではない。
（１－１．投射型表示装置の構成）
　投射型表示装置１は、第１空間光変調器１７を備えた照明装置と、画像信号ＶＳに基づいて、照明装置からの照明光を変調して投影画像を生成する第２空間光変調器２５とを含んでいる。第２空間光変調器２５は、照明装置によって照明される被照明対象物である。投射型表示装置１は、第２空間光変調器２５によって生成された投影画像をスクリーン２７等の投影面に投影する投射光学系２６と、照明装置、第２空間光変調器２５および投射光学系２６を制御する制御部３０とをさらに含んでいる。
　照明装置は、第１光源部１１と、第１照明光学系１２と、第２光源部１５と、第２照明光学系１６Ａと、第３照明光学系１６Ｂと、第１空間光変調器１７と、インテグレータ光学系２０とを有している。本実施の形態のインテグレータ光学系２０は、第１光源部１１から出射された光（ＳＤＲ光ＬＳ）の光路と、第２光源部１５から出射された光（ＨＤＲ光ＬＨ１）の光路とを合成する合波ミラー２１と、一対のフライアイレンズ（第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂ）とを有している。
　なお、図１において、例えばインテグレータ光学系２０の光軸方向をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸方向に直交する１つの方向をＹ方向とし、Ｘ軸方向とＹ方向とに直交する方向をＺ軸方向とする。以降の他の図面においても同様である。
　以下に、投射型表示装置１の各部の構成について詳細に説明する。
　第１光源部１１および第２光源部１５は、例えば、半導体レーザ（ＬＤ）または発光ダイオード等の固体光源を含んでいる。第１光源部１１および第２光源部１５は、蛍光体等の波長変換物質を用いた光源により構成してもよく、あるいは放電ランプにより構成してもよい。第１光源部１１および第２光源部１５は、それぞれ１つの固体光源により構成されていてもよく、それぞれ複数の固体光源により構成されていてもよい。この第１光源部１１が、本開示の「第１の光源部」の一具体例に相当し、第２光源部１５が、本開示の「第２の光源部」の一具体例に相当する。
　第１光源部１１は、第１の光として第１の波長帯域の光（ＳＤＲ光ＬＳ）を出射する。第２光源部１５は、第２の波長帯域の第２の光として第２の波長帯域の光（ＨＤＲ光ＬＨ１）を出射する。図２は、ＳＤＲ光ＬＳおよびＨＤＲ光ＬＨ１の分光特性の一例を表したものである。図２に示したように、第１の波長帯域は、第２の波長帯域を含み、第２の波長帯域よりも広帯域となっている。第２の波長帯域は、第１の波長帯域と比べて狭帯域となっている。
　図３は、例えば、第１光源部１１の構成の一例を概略的に表したものである。図３に示したように、第１光源部１１は、複数の励起用光源１１１を含むアレイ光源１１０と、励起用光学系１１２と、波長変換部１１３とを含む構成としてもよい。波長変換部１１３は、波長変換材料として、例えば蛍光体を含んでいる。励起用光源１１１として青色レーザを用いることで、輝度維持率やコスト効率が良くなる。また、青色レーザをアレイ化したアレイ光源１１０とし、励起用光学系１１２を用いることで第１光源部１１の高輝度化を実現できる。
　第１照明光学系１２は、第１光源部１１とインテグレータ光学系２０との間の光路上に設けられており、第１光源部１１から出射されたＳＤＲ光ＬＳに、詳細は後述するが、例えば第１フライアイレンズ２２Ａの複数のレンズエレメント２２１Ａが形成された第１領域２２－１に対応する空間的な光強度分布を持たせてインテグレータ光学系２０に導くためのものである。第１照明光学系１２は、例えば、１または複数のレンズ１３と、一対のアキシコンレンズ（第１アキシコンレンズ１４Ａおよび第２アキシコンレンズ１４Ｂ）とを含んで構成されている。この第１アキシコンレンズ１４Ａおよび第２アキシコンレンズ１４Ｂが、本開示の「整形光学部材」の一具体例に相当する。
　整形光学部材は、入射した光を、例えば回転対称または４分割対称に配光するものである。アキシコンレンズは、例えば円錐形状を有するプリズムである。アキシコンレンズによって生成されるビームは、例えば光軸を横断後にリング状のビームプロファイルを形成する。第１光源部１１から出射されたＳＤＲ光ＬＳは、まず、レンズ１３に入射し、略平行光化されて第１アキシコンレンズ１４Ａに向けて出射される。第１アキシコンレンズ１４Ａは、ＳＤＲ光ＬＳを、例えばリング状のビームプロファイルに整形して第２アキシコンレンズ１４Ｂに向けて出射する。第２アキシコンレンズ１４Ｂに入射したＳＤＲ光ＬＳは略平行光化され、リング状の空間的な光強度分布を有した状態で、インテグレータ光学系２０に向けて出射される。
　第２照明光学系１６Ａは、第２光源部１５から出射されたＨＤＲ光ＬＨ１を第１空間光変調器１７に導くためのものである。第２照明光学系１６Ａは、例えば、１または複数のレンズ等により構成されている。第２照明光学系１６Ａは、第２光源部１５と第１空間光変調器１７との間の光路上に設けられている。
　第１空間光変調器１７は、入射光の位相変調を行うものであり、光の波面を制御して、任意の光強度分布を作成することができる。第１空間光変調器１７は、例えば液晶パネルまたはＭＥＭＳデバイスにより構成されている。第１空間光変調器１７には、第２照明光学系１６Ａを介して第２光源部１５から出射されたＨＤＲ光ＬＨ１が入射する。第１空間光変調器１７は、画像信号ＶＳを入力して制御部から出力される駆動信号に基づいて、第２光源部１５からのＨＤＲ光ＬＨ１の位相を変調する。第１空間光変調器１７からは、位相変調がなされた光（ＨＤＲ光ＬＨ２）が出射される。第１空間光変調器１７は、第２照明光学系１６Ａと第３照明光学系１６Ｂとの間の光路上に設けられている。
　位相変調を行う第１空間光変調器１７は、第２空間光変調器２５の面内における光の分配が可能である。つまり、低輝度領域から高輝度領域に光を分配して、第２光源部１５からのＨＤＲ光ＬＨ１を高輝度領域に集中させることができる。これにより、第２光源部１５からのＨＤＲ光ＬＨ１の光の利用効率が向上する。
　第３照明光学系１６Ｂは、第１空間光変調器１７による変調後のＨＤＲ光ＬＨ２をインテグレータ光学系２０に導くためのものである。第３照明光学系１６Ｂは、例えば、拡散板１８と、１または複数のレンズ１９等とを含んで構成されている。
　インテグレータ光学系２０は、第１空間光変調器１７による変調後のＨＤＲ光ＬＨ２と、第１光源部１１から出射されたＳＤＲ光ＬＳとに基づいて、第２空間光変調器２５に対する照明光を生成する。第２空間光変調器２５には、インテグレータ光学系２０によって生成されたＨＤＲ光ＬＨ２とＳＤＲ光ＬＳとの合成光（積分光ＬＨＳ）が照明光として照射される。インテグレータ光学系２０は、上記のように合波ミラー２１と、一対のフライアイレンズ（第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂ）と、さらに、第４照明光学系とを含んで構成されている。
　合波ミラー２１は、第２アキシコンレンズ１４Ｂから、例えばリング状の空間的な光強度分布を有した状態で出射されたＳＤＲ光ＬＳと、第１空間光変調器１７による変調後のＨＤＲ光ＬＨ２とを合波するためのものであり、それぞれの光路が交差する位置に設けられている。この合波ミラー２１が、本開示の「光路合成素子」の一具体例に相当する。
　図４は、合波ミラー２１の平面構成の一例を模式的に表したものである。合波ミラー２１は、例えばリング状の空間的な光強度分布を有するＳＤＲ光ＬＳが透過する透過部２１Ａと、第１空間光変調器１７による変調後のＨＤＲ光ＬＨ２を反射する反射部２１Ｂとを有している。合波ミラー２１は、例えば、少なくともＳＤＲ光ＬＳを透過する基板上において、少なくともＨＤＲ光ＬＨ２が入射する領域に反射コートを施した構造とされている。
　なお、図４では１つの反射部２１Ｂを有する合波ミラー２１を示したが、合波ミラー２１は、複数の反射部２１Ｂを有していてもよい。また、合波ミラー２１は、反射部２１Ｂに相当する部分のみの構造の反射ミラーであってもよい。
　第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂは、例えば図５Ａに示したように、複数のレンズエレメント２２１Ａ，２２１Ｂが、それぞれ、縦横マトリクス状に配置された第１領域２２－１と、レンズエレメント２２１Ａ，２２１Ｂが形成されていない第２領域２２－２とを有している。第２領域２２－２は、例えば、縦横マトリクス状に配置された複数のレンズエレメント２２１Ａ，２２１Ｂの、例えば２×２個分に相当する開口により形成されている。第１フライアイレンズ２２Ａの各レンズエレメント２２１Ａの焦点距離と第２フライアイレンズ２２Ｂの各レンズエレメント２２１Ｂの焦点距離とは略等しくなっている。第１フライアイレンズ２２Ａと第２フライアイレンズ２２Ｂとの間の距離は、例えばこの焦点距離の値と同じであってもよいし、この焦点距離の値の近傍の値であってもよい。第２フライアイレンズ２２Ｂは、第１フライアイレンズ２２Ａと第２空間光変調器２５との間、より詳しくは第１フライアイレンズ２２Ａと偏光変換素子２３との間の光路上に設けられている。
　なお、図５Ａでは、第２領域２２－２を、第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂの中央部分に形成した例を示したが、これに限らない。第２領域２２－２の位置は、ＳＤＲ光ＬＳの空間強度が低い位置に設けられる。
　偏光変換素子２３は、入射した光を特定の直線偏光（例えばＰ偏光またはＳ偏光)に変換するＰＳ偏光変換素子である。偏光変換素子２３は、第２フライアイレンズ２２Ｂと第２空間光変調器２５との間、より詳しくは第２フライアイレンズ２２Ｂと第４照明光学系２４との間の光路上に設けられている。
　本実施の形態では、第１光源部１１から出射されたＳＤＲ光ＬＳは、第１アキシコンレンズ１４Ａにおいてリング状のビームプロファイルに整形され、第２アキシコンレンズ１４Ｂにおいて略平行光化される。第２アキシコンレンズ１４Ｂにて略平行光化されたＳＤＲ光ＬＳは、リング状の空間的な光強度分布を有した状態でインテグレータ光学系２０に入射する。インテグレータ光学系２０に入射したＳＤＲ光ＬＳは、合波ミラー２１の透過部２１Ａを通過し、例えば図５Ａに示したように、第１フライアイレンズ２２Ａの第１領域２２－１に入射する。また、例えば、ＳＤＲ光ＬＳのビームプロファイルが４分割対称に整形された場合には、図５Ｂに示したように、第１フライアイレンズ２２Ａの第１領域２２－１に入射する。第１フライアイレンズ２２Ａの第１領域２２－１に入射したＳＤＲ光ＬＳは、レンズエレメント２２１Ａにて光束を分割され、第２フライアイレンズ２２Ｂの第１領域２２－１に配置されたレンズエレメント２２１Ｂに入射し、後段に配置された偏光変換素子２３に向けて出射される。
　第２光源部１５から出射されたＨＤＲ光ＬＨ１は、第２照明光学系１６Ａを介して第２空間光変調器２５に入射し、第１空間光変調器１７において位相変調される。変調後のＨＤＲ光ＬＨ２は、第３照明光学系１６Ｂを介してインテグレータ光学系２０に入射する。インテグレータ光学系２０に入射したＨＤＲ光ＬＨ２は、合波ミラー２１の反射部２１Ｂにて第１フライアイレンズ２２Ａに向けて反射される。合波ミラー２１の反射部２１Ｂにて反射されたＨＤＲ光ＬＨ２は、例えば図５Ａに示したように、第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂの第２領域２２－２を透過し、後段に配置された偏光変換素子２３に入射する。
　偏光変換素子２３は、図６に示したように、偏光分離膜２３１と反射膜２３２とが交互に配置されている。この偏光分離膜２３１および反射膜２３２は、例えば入射面に対して４５°の角度を有している。偏光変換素子２３に入射した非偏光は、偏光分離膜２３１にて偏光分離され、例えばＰ偏光のみが透過し、Ｓ偏光は反射される。反射されたＳ偏光は、反射膜２３２によって再び光路を９０°曲げられた後、位相差板（１／２波長板）２３３によってＰ偏光に変換されて出射される。つまり、偏光変換素子２３は、一方の偏光が透過する透過光路Ｔと、他方の偏光が２段階反射され、偏光変換されて出射される反射光路Ｒとの２つの出射光路を有している。このため、第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂを構成する１つのレンズエレメントの幅（Ｗ１）は、偏光変換素子２３のピッチ幅（Ｗ２）の略２倍に相当するように設計されている。つまり、第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂにおいて、ＨＤＲ光ＬＨ２が入射する、レンズエレメント２２１Ａ，２２１Ｂが形成されていない第２領域２２－２の幅（Ｗ）は、偏光変換素子２３のピッチ幅の偶数倍に一致している。また、偏光変換素子２３には、例えば、第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂの第２領域２２－２と略対向する位置に、偏光変換素子としての機能を持たない無効領域２３Ｘを有している。
　第４照明光学系２４は、ＨＤＲ光ＬＨ２とＳＤＲ光ＬＳとの合成光（積分光ＬＨＳ）を第２空間光変調器２５に導くためのものである。第４照明光学系２４は、例えば、１または複数のレンズ等を含み、偏光変換素子２３と第２空間光変調器２５との間の光路上に設けられている。
　第２空間光変調器２５は、入射光の強度変調を行うものであり、例えば透過型液晶パネルにより構成されている。第２空間光変調器２５は、画像信号ＶＳに基づいて、インテグレータ光学系２０からの照明光（積分光ＬＨＳ）を変調して投影画像を生成する。第２空間光変調器２５は、インテグレータ光学系２０と投射光学系２６との間の光路上に設けられている。なお、第２空間光変調器２５を、反射型液晶パネルまたはマイクロミラーを用いたＭＥＭＳデバイスにより構成してもよい。
　本実施の形態では、第１光源部１１から出射されたＳＤＲ光ＬＳは、第１照明光学系１２および合波ミラー２１の透過部２１Ａを通過した後、第１フライアイレンズ２２Ａの第１領域２２－１に入射するようになっている。このＳＤＲ光ＬＳは、インテグレータ光学系２０で均一化されて、第２空間光変調器２５に照射される。第２光源部１５から出射され、第１空間光変調器１７にて位相変調されたＨＤＲ光ＬＨ２は、合波ミラー２１の反射部２１Ｂにて反射され、第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂの第２領域２２－２ならびに第４照明光学系を通過し、第２空間光変調器２５に照射される。
　投射光学系２６は、第２空間光変調器２５によって生成された投影画像をスクリーン２７等の投影面に拡大投影するものである。投射光学系２６は、例えば、１または複数のレンズ等により構成されている。
　図７は、制御部３０の構成の一例を表したものである。制御部３０は、図７に示したように、例えば、信号分配回路３１、ＨＤＲ信号回路３２、強度変調計算回路３３および強度変調信号回路３４を含んでいる。
　信号分配回路３１には、画像信号ＶＳとして、例えば高輝度領域の信号ＶＳＨを含むＨＤＲ信号が入力される。信号分配回路３１は、画像信号ＶＳを高輝度領域の信号ＶＳＨと、その他の信号ＶＳＳとに分配する。ＨＤＲ信号回路３２には、画像信号ＶＳのうち高輝度領域の信号ＶＳＨが送られる。強度変調計算回路３３には、その他の信号ＶＳＳが送られる。その他の信号ＶＳＳには、高輝度領域の信号ＶＳＨを考慮したうえで、画像信号ＶＳに基づいた画像を第２空間光変調器２５で生成するための情報が含まれている。
　ＨＤＲ信号回路３２は、信号分配回路３１からの高輝度領域の信号ＶＳＨに基づいて、第１空間光変調器１７を駆動する駆動信号を生成する。これにより、第１空間光変調器１７は、高輝度領域の信号ＶＳＨに基づく駆動信号によって駆動され、第２光源部１５からのＨＤＲ光ＬＨ１を変調して、高輝度領域の画像に相当するＨＤＲ光ＬＨ２を生成する。
　強度変調計算回路３３は、信号分配回路３１からの信号ＶＳＳと第１光源部１１の発光状態等とから、強度変調信号回路３４に送る信号を計算する。強度変調信号回路３４は、強度変調計算回路３３から送られた信号に基づいて、第２空間光変調器２５を駆動する駆動信号を生成する。これにより、第２空間光変調器２５では、投影画像の一部として、少なくともＳＤＲ光ＬＳを用いた低輝度領域の画像が生成される。一方、上述したように、第２空間光変調器２５には、ＨＤＲ光ＬＨ２とＳＤＲ光ＬＳとの合成光（積分光ＬＨＳ）が照射されるので、第２空間光変調器２５が生成する投影画像には、高輝度領域の画像も含まれることとなる。これにより、高いダイナミックレンジの投影画像が生成される。
　その他、制御部３０は、第１光源部１１および第２光源部１５を制御するための光源制御部を含んでいてもよい。また、制御部３０は、例えば投射光学系２６内のレンズ位置等を制御するレンズ制御部等を含んでいてもよい。
（１－２．投射型表示装置の動作）
　以下、本実施の形態の投射型表示装置１の動作について、図８Ａ～図８Ｄを用いて説明する。外部から画像信号ＶＳとして、図８Ａに示した映像が入力された場合を例に挙げて説明する。図８Ａは、月の部分の領域１Ｒ１、山の部分の領域２Ｒ２および背景の領域３Ｒ３を含むものである。この映像は、例えば、領域１Ｒ１の輝度レベルが１０００、領域２Ｒ２の輝度レベルが５０、領域３Ｒ３の輝度レベルが０となっている。即ち、領域１Ｒ１と領域２Ｒ２との輝度レベルの比が、２０：１となっている。
　信号分配回路３１は、画像信号ＶＳのうち高輝度領域に関する情報、例えば図８Ａの領域１Ｒ１に関する情報を選択して、信号ＶＳＨとしてＨＤＲ信号回路３２に送る。ＨＤＲ信号回路３２は、第１空間光変調器１７で、領域１Ｒ１のみを有する画像（図８Ｂ）が生成されるように、第１空間光変調器１７の駆動部を制御する。
　第２光源部１５および第１空間光変調器１７が駆動されて、拡散板１８に図８Ｂの画像が生成される。この図８Ｂの画像は、第２空間光変調器２５に結像される（ＨＤＲ光ＬＨ２）。
　一方、第１光源部１１が駆動されると、第１光源部１１からのＳＤＲ光ＬＳは第１フライアイレンズ２２Ａに入射する。インテグレータ光学系２０では、第１空間光変調器１７からのＨＤＲ光ＬＨ２と第１光源部１１からのＳＤＲ光ＬＳが均一化された光とが合成され（積分光ＬＨＳ）、第２空間光変調器２５上に照射される。積分光ＬＨＳは、例えば図８Ｃに示した映像として、第２空間光変調器２５上に結像される。図８Ｃは、例えば、領域１Ｒ１の輝度が２０００ｃｄ／ｍ２であり、領域２Ｒ２の輝度が１００ｃｄ／ｍ２となっている。
　強度変調計算回路３３では、信号分配回路３１からの信号ＶＳＳと第１光源部１１の発光状態等とから、図８Ｃの映像が第２空間光変調器２５上に照明されることを考慮した上で、強度変調信号回路３４に信号を送る。強度変調信号回路３４は、例えば図８Ｄに示した映像を生成するように第２空間光変調器２５の駆動部に信号を送る。図８Ｄは、例えば、領域１Ｒ１の輝度レベルが１００、領域２Ｒ２の輝度レベルが１００、領域３Ｒ３の輝度レベルが０となっている。この第２空間光変調器２５で生成される映像と、インテグレータ光学系２０から第２空間光変調器２５に結像される映像（図８Ｃ）とが合成されて、投射光学系２６によりスクリーン２７上に投影される。スクリーン２７上に投影される映像は、領域１Ｒ１と領域２Ｒ２との輝度レベルの比が２０：１となっている。即ち、画像信号ＶＳに基づいた出力がなされている。
（１－３．作用・効果）
　本実施の形態の投射型表示装置１では、複数のレンズエレメント２２１Ａ，２２１Ｂが、それぞれ、縦横マトリクス状に配置された第１領域２２－１と、レンズエレメント２２１Ａ，２２１Ｂが形成されていない第２領域２２－２とを有する第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂを用い、それぞれの第１領域２２－１にＳＤＲ光ＬＳが、第２領域２２－２にＨＤＲ光ＬＨ２が選択的に入射するようにした。これにより、第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２ＢにおけるＳＤＲ光ＬＳの取り込み損失が低減される。また、ＨＤＲ光ＬＨ２の瞳サイズが拡大される。以下、これについて説明する。
　一般的なプロジェクタでは、液晶型やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）型等の強度変調パネルに強度分布が均一な照明光を照射して投影画像を生成している。このため、プロジェクタが表現できる最大輝度は、映像に寄らず一定であった。また、映像の暗い部分に照射された照明光は遮光され、捨てられていた。
　近年、上記のような一般的なプロジェクタに位相変調パネルを追加し、今まで捨てられていた光を輝度の高い表示領域に割り当てることで映像に合わせた強度分布を有する照明光を作成し、これを強度変調パネルに照射することで、表現できる最大輝度を突き上げたハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）プロジェクタが提案されている。
　ところが、ＨＤＲプロジェクタを実現するためには、パネルの反射率等によって光の利用効率が低下することが問題となる。例えば、ＨＤＲの技術としては強度変調を２回行うことで、黒い（輝度の低い）表示領域部分をより黒くすることが可能であるが、その場合、２回の強度変調により、光の利用効率が大きく低下する。また、この場合においても明るい（輝度の高い）表示領域部分をより明るくすることはできない。この他、位相変調と強度変調とを組み合わせることによりＨＤＲを実現することも可能であるが、その場合も、位相変調パネルを介することで光の利用効率が一律に低下する。このようなＨＤＲの技術では絶対光量が少なくなるため、明るい視聴環境下では、映像が見にくくなる。このため、一部の照明光のみを位相変調パネルを用いて強度分布を持たせ、残りの照明光は、一般的なプロジェクタと同様に、均一照明光（ＳＤＲ光）として強度変調パネルに照射することにより、高輝度領域以外に部分において所定の輝度を維持するハイブリッド型のハイダイナミックレンジプロジェクタが提案されている。
　ハイブリッド型のハイダイナミックレンジプロジェクタでは、ＳＤＲ光と、位相変調パネルを用いて強度分布を持たせた照明光（ＨＤＲ光）とを、いずれかで合波してから強度変調パネルに照射する必要がある。
　図９は、特許文献１に開示されている投射型表示装置のＨＤＲ光の光学系およびその光路を表したものである。図９に示した光学系では、位相変調パネル１０１７と縮小光学系１０１９との間および強度変調パネル１０２５と共役関係にある第１フライアイレンズ１０２２Ａの入射面に、それぞれ、位相変調パネル１０１７で形成された像（中間像Ａ，Ａ’）が２つのリレー光学系によって形成されている。この投射型表示装置では、ＳＤＲ光およびＨＤＲ光が共に同一のリレー光学系を共有しており、例えば第１フライアイレンズ１０２２Ａの１つのレンズエレメントにＨＤＲ光を入射させている。このため、少なくとも１つのレンズエレメント分のＳＤＲ光の取り込み損失が発生している。また、ＨＤＲ光も、第１フライアイレンズ１０２２Ａの入射面に形成される中間像Ａ’はレンズエレメントの大きさに合わせて中間像Ａ’から倍率を縮小させざるを得ないため、一部のＨＤＲ光が第２フライアイレンズ１０２２Ｂのレンズエレメントの受け入れ角の外側から入射することになり、第２フライアイレンズ１０２２Ｂにおいて取り込み損失が発生する。更に、一般的にプロジェクタの投射光学系の瞳と第２フライアイレンズ１０２２Ｂ近傍（Ｘ）は共役の関係にあり、第１フライアイレンズ１０２２Ａのレンズエレメントの焦点距離と、第１フライアイレンズ１０２２Ａのレンズエレメントと第２フライアイレンズ１０２２Ｂのレンズエレメントとの距離の関係から、第２フライアイレンズ１０２２Ｂ近傍（Ｘ）において、ＨＤＲ光は集光されるため、瞳サイズが小さくなり、ＨＤＲ光のレーザ安全性が低下する。
　この第２フライアイレンズ１０２２ＢにおけるＨＤＲ光の取り込み損失は、レンズエレメントのサイズを大きくすることで解決することができる。しかしながら、レンズエレメントのサイズを大きくした場合、ＨＤＲ光の光路の分だけ空間的にＳＤＲ光の損失が大きくなる。更に、レンズエレメントの数が減るため、インテグレータの重畳性が低下し、輝度均一性が低下する。
　これに対して、本実施の形態では、複数のレンズエレメント２２１Ａ，２２１Ｂが、それぞれ、縦横マトリクス状に配置された第１領域２２－１と、レンズエレメント２２１Ａ，２２１Ｂが形成されていない第２領域２２－２とを有する第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂを用い、それぞれの第１領域２２－１にＳＤＲ光ＬＳが、第２領域２２－２にＨＤＲ光ＬＨ２が選択的に入射するようにした。これにより、第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２ＢにおけるＳＤＲ光ＬＳの取り込み損失が低減される。また、図１０に示したように、ＨＤＲ光ＬＨ２が第１フライアイレンズ２２Ａおよび第２フライアイレンズ２２Ｂのレンズエレメント２２１Ａ，２２１Ｂを介さず、更に、第１フライアイレンズ２２Ａ近傍に中間像を形成しないため、第２フライアイレンズ２２Ｂ近傍（Ｘ）における瞳サイズが拡大される。
　以上により、本実施の形態では、ＳＤＲ光およびＨＤＲ光の合波効率を向上させると共に、ＨＤＲ光のレーザ安全性を高めることが可能となる。
　次に、本開示の変形例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．変形例＞
　図１１は、本開示の変形例に係る投射型表示装置（投射型表示装置１Ａ）の全体構成を概略的に表したものである。この投射型表示装置１Ａは、第１フライアイレンズ２２Ａと第２フライアイレンズ２２Ｂとの間に合波ミラー２１が配置されたものである。この点において、投射型表示装置１Ａは、上記投射型表示装置１と異なっている。
　本変形例では、合波ミラー２１を、インテグレータ光学系２０における第１フライアイレンズ２２Ａと第２フライアイレンズ２２Ｂとの間の光路上に設け、第１フライアイレンズ２２Ａに入射した後のＳＤＲ光ＬＳと、第１空間光変調器１７による変調後のＨＤＲ光ＬＨ２とを、インテグレータ光学系２０における第１フライアイレンズ２２Ａと第２フライアイレンズ２２Ｂとの間の光路において合波するようにした。
　第１フライアイレンズ２２Ａと第２フライアイレンズ２２Ｂとの間では、第１フライアイレンズ２２Ａに入射した光は、後段（第２フライアイレンズ２２Ｂ側）に行くに従い、光束径が小さくなる。このため、上記実施の形態の効果に加えて、ＳＤＲ光の利用効率をさらに向上させることが可能となる。また、光学系全体の小型化に寄与する。
　以上、実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態において例示した光学系の構成要素、配置および数等は、あくまで一例であり、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。
　例えば、上記実施の形態等では、ＳＤＲ光ＬＳの空間的な光強度分布を、一対のアキシコンレンズ（第１アキシコンレンズ１４Ａおよび第２アキシコンレンズ１４Ｂ）を用いて整形するようにしたがこれに限らない。例えば、第１光源部１１を構成する固体光源（例えば、半導体レーザ（ＬＤ））を、例えばドーナツ状に配置することにより、一対のアキシコンレンズを用いることなく、例えば図５Ａに示したようなリング状のビームプロファイルを有する形成することができる。
　また、第１光源部１１を構成する固体光源を４分割対称に配置することにより、図５Ｂに示したような４分割対称の空間光強度分布を形成することができる。更に、一対のアキシコンレンズの代わりに、１対のウェッジプリズムを用いることで（断面図は図１と同一）、Ｙ軸方向のみ双峰性のプロファイルを持つ空間光強度分布を形成することができる。更にまた、一対のアキシコンレンズの代わりに、自由曲面レンズやＤＯＥ（回折光学素子）、ＨＯＥ（ホログラフィック光学素子）、メタレンズを用いることで、任意の空間光強度分布を形成することができる。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であってこれに限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
　なお、本技術は、以下のような構成を取ることも可能である。以下の構成の本技術によれば、複数のレンズが縦横マトリクス状に配置された第１領域およびレンズエレメントが形成されていない第２領域を有する均一照明光学部材を用い、第１領域に第１の光が、第２領域に第２の光が入射することにより、均一照明光学部材における第１の光の損失を低減する。また、第２の光の瞳サイズが拡大する。よって、ＳＤＲ光およびＨＤＲ光の合波効率を向上させると共に、レーザ安全性を高めることが可能となる。
（１）
　第１の光を出射する第１の光源部と、
　第２の光を出射する第２の光源部と、
　前記第１の光の光路と前記第２の光の光路とを合成する光路合成素子と、
　複数のレンズエレメントが縦横マトリクス状に配置された第１領域および前記レンズエレメントが形成されていない第２領域を有し、前記第１領域に前記第１の光が入射し、前記第２領域に前記第２の光が入射する均一照明光学部材と
　を備えた照明光学系。
（２）
　前記第１の光源部と前記光路合成素子との間の光路に配置され、前記第１の光に、前記第１領域に対応する空間的な光強度分布を持たせる整形光学部材をさらに備えた、前記（１）に記載の照明光学系。
（３）
　前記均一照明光学部材は、一対の第１フライアイレンズおよび第２フライアイレンズからなる、前記（１）または（２）に記載の照明光学系。
（４）
　前記一対の第１フライアイレンズおよび前記第２フライアイレンズは、この順に配置されており、少なくとも前記第２フライアイレンズが前記第１領域および前記第２領域を有している、前記（３）に記載の照明光学系。
（５）
　前記光路合成素子は、前記第１の光および前記第２の光の一方を透過させる透過領域と、前記第１の光および前記第２の光の他方を、前記一方の光路方向に反射させる反射領域とを有している、前記（１）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の照明光学系。
（６）
　前記整形光学部材は、前記第１の光に対して回転対称または４分割対称な空間的な光強度分布を持たせる、前記（２）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の照明光学系。
（７）
　前記整形光学部材は、一対のアキシコンレンズからなる、前記（６）に記載の照明光学系。
（８）
　前記第２の光源部と前記光路合成素子との間の光路に配置され、前記第２の光が入射する第１空間光変調器をさらに有する、前記（１）乃至（７）のうちのいずれか１つに記載の照明光学系。
（９）
　前記第１空間光変調器は、前記第２の光の位相変調を行う、前記（８）に記載の照明光学系。
（１０）
　前記均一照明光学部材を通過した前記第１の光および前記第２の光が入射する偏光変換素子をさらに有する、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の照明光学系。
（１１）
　前記均一照明光学部材の前記第２領域の幅は、前記偏光変換素子のピッチ幅の偶数倍に略一致している、前記（１０）に記載の照明光学系。
（１２）
　前記光路合成素子は、前記均一照明光学部材と前記整形光学部材との間の光路に配置されている、前記（２）乃至（１１）のうちのいずれか１つに記載の照明光学系。
（１３）
　前記光路合成素子は、前記第１フライアイレンズと前記第２フライアイレンズとの間の光路に配置されている、前記（３）乃至（１２）のうちのいずれか１つに記載の照明光学系。
（１４）
　照明光学系と、
　入力された映像信号に基づいて前記照明光学系からの光を変調することによる画像光を生成する画像生成光学系と、
　前記画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備え、
　前記照明光学系は、
　第１の光を出射する第１の光源部と、
　第２の光を出射する第２の光源部と、
　前記第１の光の光路と前記第２の光の光路とを合成する光路合成素子と、
　複数のレンズエレメントが縦横マトリクス状に配置された第１領域および前記レンズエレメントが形成されていない第２領域を有し、前記第１領域に前記第１の光が入射し、前記第２領域に前記第２の光が入射する均一照明光学部材と
　を有する投射型表示装置。
（１５）
　前記画像生成光学系として、前記照明光学系と前記投射光学系との間の光路に第２空間光変調器をさらに有する、前記（１４）に記載の投射型表示装置。
（１６）
　前記第２空間光変調器は、前記照明光学系からの光の強度変調を行う、前記（１５）に記載の投射型表示装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０２０年４月７日に出願された日本特許出願番号２０２０－０６８９８９号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (16)

  1. 　第１の光を出射する第１の光源部と、
    　第２の光を出射する第２の光源部と、
    　前記第１の光の光路と前記第２の光の光路とを合成する光路合成素子と、
    　複数のレンズエレメントが縦横マトリクス状に配置された第１領域および前記レンズエレメントが形成されていない第２領域を有し、前記第１領域に前記第１の光が入射し、前記第２領域に前記第２の光が入射する均一照明光学部材と
    　を備えた照明光学系。
  2. 　前記第１の光源部と前記光路合成素子との間の光路に配置され、前記第１の光に、前記第１領域に対応する空間的な光強度分布を持たせる整形光学部材をさらに備えた、請求項１に記載の照明光学系。
  3. 　前記均一照明光学部材は、一対の第１フライアイレンズおよび第２フライアイレンズからなる、請求項１に記載の照明光学系。
  4. 　前記一対の第１フライアイレンズおよび前記第２フライアイレンズは、この順に配置されており、少なくとも前記第２フライアイレンズが前記第１領域および前記第２領域を有している、請求項３に記載の照明光学系。
  5. 　前記光路合成素子は、前記第１の光および前記第２の光の一方を透過させる透過領域と、前記第１の光および前記第２の光の他方を、前記一方の光路方向に反射させる反射領域とを有している、請求項１に記載の照明光学系。
  6. 　前記整形光学部材は、前記第１の光に対して回転対称または４分割対称な空間的な光強度分布を持たせる、請求項２に記載の照明光学系。
  7. 　前記整形光学部材は、一対のアキシコンレンズからなる、請求項６に記載の照明光学系。
  8. 　前記第２の光源部と前記光路合成素子との間の光路に配置され、前記第２の光が入射する第１空間光変調器をさらに有する、請求項１に記載の照明光学系。
  9. 　前記第１空間光変調器は、前記第２の光の位相変調を行う、請求項８に記載の照明光学系。
  10. 　前記均一照明光学部材を通過した前記第１の光および前記第２の光が入射する偏光変換素子をさらに有する、請求項１に記載の照明光学系。
  11. 　前記均一照明光学部材の前記第２領域の幅は、前記偏光変換素子のピッチ幅の偶数倍に略一致している、請求項１０に記載の照明光学系。
  12. 　前記光路合成素子は、前記均一照明光学部材と前記整形光学部材との間の光路に配置されている、請求項２に記載の照明光学系。
  13. 　前記光路合成素子は、前記第１フライアイレンズと前記第２フライアイレンズとの間の光路に配置されている、請求項３に記載の照明光学系。
  14. 　照明光学系と、
    　入力された映像信号に基づいて前記照明光学系からの光を変調することによる画像光を生成する画像生成光学系と、
    　前記画像生成光学系で生成された画像光を投射する投射光学系とを備え、
    　前記照明光学系は、
    　第１の光を出射する第１の光源部と、
    　第２の光を出射する第２の光源部と、
    　前記第１の光の光路と前記第２の光の光路とを合成する光路合成素子と、
    　複数のレンズエレメントが縦横マトリクス状に配置された第１領域および前記レンズエレメントが形成されていない第２領域を有し、前記第１領域に前記第１の光が入射し、前記第２領域に前記第２の光が入射する均一照明光学部材と
    　を有する投射型表示装置。
  15. 　前記画像生成光学系として、前記照明光学系と前記投射光学系との間の光路に第２空間光変調器をさらに有する、請求項１４に記載の投射型表示装置。
  16. 　前記第２空間光変調器は、前記照明光学系からの光の強度変調を行う、請求項１５に記載の投射型表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI806667B (zh) * 2022-06-17 2023-06-21 台達電子工業股份有限公司 投影裝置及其光源系統

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005284058A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Seiko Epson Corp 光学表示装置
JP2010079156A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Seiko Epson Corp プロジェクションシステムおよびプロジェクタ
JP2012525789A (ja) * 2009-04-30 2012-10-22 ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション 高ダイナミックレンジ投影システム
JP2018532152A (ja) * 2015-10-06 2018-11-01 エムティティ イノベーション インコーポレイテッドＭｔｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 投影システムおよび方法
WO2020021980A1 (ja) * 2018-07-24 2020-01-30 ソニー株式会社 照明装置、およびプロジェクタ
JP2020034805A (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 キヤノン株式会社 投射型表示装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005284058A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Seiko Epson Corp 光学表示装置
JP2010079156A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Seiko Epson Corp プロジェクションシステムおよびプロジェクタ
JP2012525789A (ja) * 2009-04-30 2012-10-22 ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション 高ダイナミックレンジ投影システム
JP2018532152A (ja) * 2015-10-06 2018-11-01 エムティティ イノベーション インコーポレイテッドＭｔｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 投影システムおよび方法
WO2020021980A1 (ja) * 2018-07-24 2020-01-30 ソニー株式会社 照明装置、およびプロジェクタ
JP2020034805A (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 キヤノン株式会社 投射型表示装置

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