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WO2021132059A1 - 照明装置、および表示装置 - Google Patents

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WO2021132059A1
WO2021132059A1 PCT/JP2020/047366 JP2020047366W WO2021132059A1 WO 2021132059 A1 WO2021132059 A1 WO 2021132059A1 JP 2020047366 W JP2020047366 W JP 2020047366W WO 2021132059 A1 WO2021132059 A1 WO 2021132059A1
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WO
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light
illumination light
light source
hdr
illumination
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/047366
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English (en)
French (fr)
Inventor
宏美 澤井
Original Assignee
ソニーグループ株式会社
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Publication date
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Priority to US17/757,696 priority patent/US20230020225A1/en
Priority to EP20906214.0A priority patent/EP4057062A4/en
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Definitions

  • This disclosure relates to a lighting device and a display device capable of realizing HDR (High Dynamic Range).
  • HDR High Dynamic Range
  • Patent Document 1 proposes an HDR projector using a DMD (Digital Mirror Device) as a luminance modulation panel.
  • DMD Digital Mirror Device
  • Patent Document 1 Since the technique described in Patent Document 1 uses DMD as the brightness modulation panel, the polarizations of the SDR illumination light and the HDR illumination light are not aligned, and the technique is applied when a liquid crystal panel is used as the brightness modulation panel. Is difficult.
  • the illuminating device includes a first light source that emits a first illumination light that is phase-modulated so as to have a desired intensity distribution, and a second illumination device that emits a second illumination light.
  • a first light source that emits a first illumination light that is phase-modulated so as to have a desired intensity distribution
  • a second illumination device that emits a second illumination light.
  • the display device includes a first light source that emits a first illumination light that is phase-modulated so as to have a desired intensity distribution, and a second light that emits a second illumination light.
  • a first light source that emits a first illumination light that is phase-modulated so as to have a desired intensity distribution
  • a second light that emits a second illumination light.
  • Light between a light source an integrator optical system that equalizes the intensity distribution of the second illumination light, a polarization conversion element that aligns the polarization directions of incident light in one polarization direction, and an integrator optical system and a polarization conversion element.
  • a reflecting element and a polarization conversion element which are arranged on the road and combine the first illumination light and the second illumination light to make the first illumination light and the second illumination light incident on the polarization conversion element, respectively. It is provided with a brightness modulation panel that generates an image based on the illumination light including the first illumination light and the second illumination light emitted from the light.
  • the first illuminating light and the second illuminating light are reflecting elements arranged on the optical path between the integrator optical system and the polarization conversion element. It is combined with light and incident on the polarization conversion element.
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a configuration example of a projector as a display device according to a fifth embodiment.
  • 6 is an overall configuration diagram showing a configuration example of a projector as a display device according to a sixth embodiment.
  • Patent Document 1 proposes an HDR projector using a DMD (Digital Mirror Device) as a luminance modulation panel.
  • HDR illumination light which has an intensity distribution that matches the image
  • the brightness modulation panel it is possible to assign the light that has been blocked up to now to a bright place in the image, pushing up the maximum brightness that can be expressed. Can be done.
  • HDR illumination light having an intensity distribution using the phase modulation panel
  • the remaining illumination light is the same as the conventional one.
  • SDR illumination light uniform illumination light
  • HDR liquid crystal projector that uses a liquid crystal panel as a brightness modulation panel. At this time, it is necessary to combine the SDR illumination light and the HDR illumination light somewhere and then apply the light to the liquid crystal panel for luminance modulation.
  • a general liquid crystal projector is an integrator composed of a fly-eye lens and a polarization conversion element (PS converter (PSC)) in order to make the light reaching the liquid crystal panel for brightness modulation uniform in intensity and polarized light. Requires an optical system. Also in the case of HDR liquid crystal projectors, an integrator optical system is required for SDR illumination light. On the other hand, it is necessary that the HDR illumination light reaches the liquid crystal panel for luminance modulation without breaking the phase modulated by the phase modulation panel. Therefore, it is desirable that the HDR illumination light harmonizes with the SDR illumination light while avoiding the integrator optical system that disrupts the phase.
  • PS converter polarization conversion element
  • the intensity of the HDR illumination light dynamically changes with respect to the SDR illumination light having a certain intensity, but the ratio of the HDR illumination light to the SDR illumination light is It is necessary to prevent the chromaticity points from shifting when they change. For this reason, for example, in the method of harmonizing the wavelengths by using light having different spectra for the SDR illumination light and the HDR illumination light, the ratio of the HDR illumination light to the SDR illumination light changes in the image. As a result, the chromaticity point shift occurs.
  • FIG. 1 shows an example of the overall configuration of the projector 1 as a display device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the projector 1 has a lighting device that generates illumination light including HDR illumination light LH and SDR illumination light LS, and a panel core 40 that generates an image based on the illumination light generated by the illumination device. And have. Further, the projector 1 includes a projection optical system 50 that projects an image generated by the panel core 40 onto a projection surface such as a screen (not shown).
  • the lighting device combines the SDR light source 10 that generates the SDR illumination light LS, the HDR light source 20 that generates the HDR illumination light LH, and the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH to generate the illumination light for the panel core 40. It is provided with an illumination optical system 30 to be used.
  • the SDR light source 10 generates SDR illumination light LS and emits it toward the illumination optical system 30.
  • the SDR light source 10 includes a red LD11R, a green LD11G, and a blue LD11B, a mirror 12, a dichroic mirror 13, a dichroic mirror 14, a lens 15, a diffuser plate 16, and a lens 17.
  • the HDR light source 20 emits HDR illumination light LH phase-modulated so as to have a desired intensity distribution toward the illumination optical system 30.
  • the HDR light source 20 includes a red LD21R, a green LD21G, and a blue LD21B, a red phase modulation panel 22R, a green phase modulation panel 22G, and a blue phase modulation panel 22B, a mirror 23, a dichroic mirror 24, and a dichroic mirror. It has 25 and a diffuser plate 26.
  • the illumination optical system 30 includes an integrator optical system 31, a lens 32, a reflective polarizer 33, a PS converter (PSC) 34, a lens 35, a dichroic mirror 36, a lens 37, and a lens 38. There is.
  • the integrator optical system 31 has a pair of a first fly-eye lens 31A and a second fly-eye lens 31B.
  • the panel core 40 includes a red luminance modulation panel 41R, a green luminance modulation panel 41G, a blue luminance modulation panel 41B, a red retarder 42R, a green retarder 42G, and a blue retarder 42B. Further, the panel core 40 has a PBS (polarization beam splitter) 43, a PBS 44, and a PBS 45, a ⁇ / 2 plate 46, a color select 47, and a color select 48.
  • PBS polarization beam splitter
  • the projection optical system 50 has a projection lens 51.
  • the HDR illumination light LH corresponds to a specific example of the "first illumination light” in the technique of the present disclosure.
  • the HDR light source 20 corresponds to a specific example of the "first light source” in the technique of the present disclosure.
  • the SDR illumination light LS corresponds to a specific example of the "second illumination light” in the technique of the present disclosure.
  • the SDR light source 10 corresponds to a specific example of the "second light source” in the technique of the present disclosure.
  • the red LD21R, the green LD21G, and the blue LD21B correspond to a specific example of the "first plurality of laser light sources" in the technique of the present disclosure.
  • the red LD11R, the green LD11G, and the blue LD11B correspond to a specific example of the "second plurality of laser light sources" in the technique of the present disclosure.
  • the reflective polarizer 33 corresponds to a specific example of the "reflecting element" in the technique of the present disclosure.
  • the red LD11R is a laser diode that emits red light for the SDR illumination light LS.
  • the green LD11G is a laser diode that emits green light for the SDR illumination light LS.
  • the blue LD11B is a laser diode that emits blue light for the SDR illumination light LS.
  • the red LD21R is a laser diode that emits red light for HDR illumination light LH.
  • the green LD21G is a laser diode that emits green light for HDR illumination light LH.
  • the blue LD21B is a laser diode that emits blue light for HDR illumination light LH.
  • the red LD11R, green LD11G, and blue LD11B in the SDR light source 10 may be laser diodes that emit colored light having the same wavelengths as the red LD21R, green LD21G, and blue LD21B in the HDR light source 20, respectively. It is desirable that the red LD11R, the green LD11G, and the blue LD11B in the SDR light source 10 each have a narrow band characteristic in which the polarization directions are aligned. Similarly, it is desirable that the red LD21R, the green LD21G, and the blue LD21B in the HDR light source 20 each have a narrow band characteristic in which the polarization directions are aligned.
  • the mirror 12 is arranged on the optical path of the red light emitted by the red LD11R, and reflects the red light toward the dichroic mirror 13.
  • the dichroic mirror 13 and the dichroic mirror 14 have characteristics that the reflectance and the transmittance differ depending on the wavelength, and are used for synthesizing red light, green light, and blue light in the SDR light source 10.
  • the dichroic mirror 13 is arranged on the optical path of the green light emitted by the green LD11G, transmits the red light toward the dichroic mirror 14, and reflects the green light.
  • the dichroic mirror 14 is arranged on the optical path of blue light emitted by the blue LD11B, transmits red light and green light toward the lens 15, and reflects blue light.
  • the lens 15 is arranged on the optical path of red light, green light, and blue light emitted from the dichroic mirror 14, and collects the red light, green light, and blue light emitted from the dicroic mirror 14 toward the diffuser plate 16. To do.
  • the diffuser plate 16 is arranged on the optical path of red light, green light, and blue light emitted from the lens 15, and reduces the speckles of red light, green light, and blue light emitted from the lens 15 to form the lens 17. It emits toward.
  • the red light, green light, and blue light emitted from the diffuser plate 16 are emitted toward the illumination optical system 30 as SDR illumination light LS via the lens 17.
  • the red phase modulation panel 22R is arranged on the optical path of the red light emitted by the red LD21R.
  • the green phase modulation panel 22G is arranged on the optical path of the green light emitted by the green LD21G.
  • the blue phase modulation panel 22B is arranged on the optical path of the blue light emitted by the blue LD21B.
  • the red phase modulation panel 22R, the green phase modulation panel 22G, and the blue phase modulation panel 22B are devices in which the phase modulation amount can be changed for each pixel, and the red brightness modulation panel 41R and the green brightness of the panel core 40 are used.
  • the red phase modulation panel 22R, the green phase modulation panel 22G, and the blue phase modulation panel 22B are, for example, transmissive liquid crystal panels, respectively.
  • the mirror 23 is arranged on the optical path of the blue light emitted from the blue phase modulation panel 22B, and reflects the blue light toward the dichroic mirror 24.
  • the dichroic mirror 24 and the dichroic mirror 25 have characteristics that the reflectance and the transmittance differ depending on the wavelength, and are used for synthesizing red light, green light, and blue light in the HDR light source 20.
  • the dichroic mirror 24 is arranged on the optical path of the green light emitted from the green phase modulation panel 22G, transmits the blue light toward the dichroic mirror 25, and reflects the green light.
  • the dichroic mirror 25 is arranged on the optical path of red light emitted from the red phase modulation panel 22R, transmits blue light and green light toward the diffuser plate 26, and reflects red light.
  • the diffuser plate 26 is arranged on the optical path of the red light, green light, and blue light emitted from the dichroic mirror 25, and illuminates by reducing the speckles of the red light, green light, and blue light emitted from the dichroic mirror 25. It emits light toward the optical system 30.
  • the integrator optical system 31 equalizes the intensity distribution of the SDR illumination light LS and emits the light toward the reflective polarizer 33 and the PSC 34.
  • the lens 32 collects the HDR illumination light LH emitted from the HDR light source 20 toward the reflective polarizer 33.
  • the reflective polarizer 33 is an element whose transmittance and reflectance differ depending on the polarization direction, and is used to combine the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH.
  • the reflective polarizer 33 is arranged on the optical path between the integrator optical system 31 and the PSC 34, and combines the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS to combine the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS. Each is incident on the PSC34.
  • the PSC 34 is a polarization conversion element that aligns the polarization directions of the incident light in one polarization direction, and aligns the polarization directions of the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS in one polarization direction and emits the light toward the lens 35. ..
  • the lens 35 emits the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS emitted from the PSC 34 toward the dichroic mirror 36.
  • the dichroic mirror 36 separates the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS emitted from the lens 35 into red light, blue light, and green light, respectively, and emits the light.
  • the red light and blue light emitted from the dichroic mirror 36 enter the panel core 40 via the lens 37.
  • the green light emitted from the dichroic mirror 36 enters the panel core 40 via the lens 38.
  • the red light is incident on the red luminance modulation panel 41R via the color select 47, the PBS 44, and the red retarder 42R.
  • the light of the red image generated by the red luminance modulation panel 41R enters the PBS 45 via the red retarder 42R, the PBS 44, and the color select 48.
  • the blue light enters the blue luminance modulation panel 41B via the color select 47, the PBS 44, and the blue retarder 42B.
  • the light of the blue image generated by the blue luminance modulation panel 41B enters the PBS 45 via the blue retarder 42B, the PBS 44, and the color select 48.
  • the green light enters the green luminance modulation panel 41G via the PBS 43 and the green retarder 42G.
  • the light of the green image generated by the green luminance modulation panel 41G enters the PBS 45 via the green retarder 42G, the PBS 43, and the ⁇ / 2 plate 46.
  • the PBS 45 synthesizes the light of the images of each color and emits the light toward the projection optical system 50.
  • the red brightness modulation panel 41R, the green brightness modulation panel 41G, and the blue brightness modulation panel 41B generate an image based on the illumination light of each color of the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS, respectively.
  • the red luminance modulation panel 41R, the green luminance modulation panel 41G, and the blue luminance modulation panel 41B are, for example, reflective liquid crystal panels, respectively.
  • the red retarder 42R, the green retarder 42G, and the blue retarder 42B are, for example, ⁇ / 4 plates, and the liquid crystal in the red brightness modulation panel 41R, the green brightness modulation panel 41G, and the blue brightness modulation panel 41B, respectively. It is used to compensate for minute phase differences due to pretilt. By using the red retarder 42R, the green retarder 42G, and the blue retarder 42B, the contrast is improved.
  • PBS43, PBS44, and PBS45 each have a plane of polarization, and P-polarized light is transmitted and S-polarized light is reflected with respect to the plane of polarization.
  • the ⁇ / 2 plate 46 is an optical element that delays the phase by ⁇ / 2, and is arranged so that the polarization of green light is rotated by 90 degrees.
  • the color select 47 and the color select 48 are wave plates that work only at specific wavelengths, and are arranged so that only red light is polarized by 90 degrees.
  • the projection lens 51 includes a plurality of lenses that project the image generated by the red luminance modulation panel 41R, the green luminance modulation panel 41G, and the blue luminance modulation panel 41B of the panel core 40 onto a projection surface such as a screen (not shown). doing.
  • the SDR illumination light LS emitted from the SDR light source 10 passes through the integrator optical system 31 of the illumination optical system 30, and then is aligned in the same polarization direction as the HDR illumination light LH by the PSC 34.
  • Each color light of the SDR illumination light LS emitted from the illumination optical system 30 enters the panel core 40 and uniformly illuminates the red luminance modulation panel 41R, the green luminance modulation panel 41G, and the blue luminance modulation panel 41B.
  • Each color light emitted from the HDR light source 20 is incident on the red phase modulation panel 22R, the green phase modulation panel 22G, and the blue phase modulation panel 22B to generate a desired intensity distribution on the diffusion surface of the diffuser plate 26.
  • the phase is modulated as follows.
  • Each color light of the HDR illumination light LH having a desired intensity distribution generated on the diffusion surface enters the panel core 40 via the illumination optical system 30, and the red luminance modulation panel 41R, the green luminance modulation panel 41G, and the green luminance modulation panel 41G.
  • An image is formed on each panel surface of the blue luminance modulation panel 41B.
  • the HDR illumination light LH is reflected by the reflective polarizer 33 arranged between the integrator optical system 31 and the PSC 34, and is combined with the SDR illumination light LS. After that, the HDR illumination light LH passes through the PSC 34 as it is, and is emitted from the PSC 34 with the same polarization as the SDR illumination light LS.
  • each panel surface of the red luminance modulation panel 41R, the green luminance modulation panel 41G, and the blue luminance modulation panel 41B has a desired intensity distribution according to each color light of the HDR illumination light LH emitted from the illumination optical system 30. It is illuminated while holding.
  • the light emitted from the panel core 40 is projected by the projection lens 51 onto a projection surface such as a screen (not shown).
  • FIG. 2 shows an example of the optical action of the reflective polarizer 33 in the projector 1 shown in FIG.
  • the polarization direction of the HDR illumination light LH emitted from the HDR light source 20 and the polarization direction of the SDR illumination light LS emitted from the SDR light source 10 are different from each other.
  • the SDR illumination light LS is incident on, for example, the reflective polarizer 33 in a P-polarized state.
  • the HDR illumination light LH is incident on, for example, the reflective polarizer 33 in an S-polarized state.
  • the reflective polarizer 33 reflects the HDR illumination light LH toward the PSC 34 and transmits the SDR illumination light LS toward the PSC 34 based on the difference in the polarization direction.
  • the reflective polarizer 33 transmits all the P-polarized SDR illumination light LS to the reflective polarizer 33, and reflects all the S-polarized HDR illumination light LH. Therefore, in the projector 1, since there is almost no light that is spatially kicked by the reflective polarizer 33, it can be said that the efficiency is high.
  • the SDR illumination light LS that becomes uniform illumination light via the integrator optical system 31 and the HDR illumination light LH that is phase-modulated so as to have a desired intensity distribution are referred to as the integrator optical system 31.
  • Polarized light is combined by a reflective polarizer 33 installed between the PSCs 34. After the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH are combined by the reflective polarizer 33, the polarizations of both are aligned by the PSC 34.
  • FIG. 3 shows a specific configuration example and an example of optical action of the PSC 34 in the projector 1 shown in FIG.
  • the PSC 34 has a polarizing film 341, a ⁇ / 2 plate 342, a shielding region 343, and an opening region 344.
  • the PSC 34 is provided with a plurality of shielding regions 343 and opening regions 344 alternately on the incident surface.
  • the polarizing film 341 has a property of transmitting P-polarized light and reflecting S-polarized light.
  • a plurality of ⁇ / 2 plates 342 are provided in a region corresponding to the shielding region 343 on the exit surface side of the PSC 34. The ⁇ / 2 plate 342 converts S-polarized light into P-polarized light.
  • the projector 1 After the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS are combined by the reflective polarizer 33, light rays having different polarizations are incident on the PSC 34. Since the HDR illumination light LH is incident on the PSC34 with, for example, P-polarized light, it passes through the PSC34 as it is and is emitted as P-polarized light. On the other hand, since the SDR illumination light LS is incident on the PSC34 with, for example, S-polarized light, it is reflected twice in the PSC34, proceeds to a certain path of the ⁇ / 2 plate 342, and the polarized light is rotated and emitted as P-polarized light. Therefore, the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS having different polarizations are polarized after passing through the PSC34.
  • each of the blue luminance modulation panel 41B can be configured by using the liquid crystal panel.
  • a liquid crystal panel can be used as the luminance modulation panel instead of the DMD, so that cost reduction can be expected.
  • FIG. 4 shows an example of the chromaticity range of the SDR illumination light LS and the chromaticity range of the HDR illumination light LH in the projector 1 shown in FIG.
  • FIG. 4 shows an example of the chromaticity range of the SDR illumination light LS and the chromaticity range of the HDR illumination light LH on the xy chromaticity diagram of the CIE 1931 color space defined by the CIE (International Commission on Illumination). There is.
  • the red LD11R, the green LD11G, and the blue LD11B in the SDR light source 10 may be laser diodes that emit colored light having the same wavelengths as the red LD21R, the green LD21G, and the blue LD21B in the HDR light source 20, respectively.
  • the ratio of the HDR illumination light LH to the uniform illumination SDR illumination light LS changes.
  • the polarized light merged by the reflective polarizer 33 does not depend on the wavelength of the light beam to be merged, it is possible to combine even if the wavelength spectrum is exactly the same. Therefore, in this wave combination method, when the HDR illumination light LH is superimposed on the SDR illumination light LS, the chromaticity points do not shift even if the respective ratios in the image change.
  • FIG. 5 shows an example of an incident region of HDR illumination light LH in the PSC 34 according to the first configuration example in the projector 1 shown in FIG.
  • FIG. 5A is a plan view of the PSC34
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the PSC34
  • FIG. 6 shows an example of the incident region of the HDR illumination light LH in the PSC34A according to the second configuration example in the projector 1 shown in FIG.
  • FIG. 6A is a plan view of PSC34A
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of PSC34A.
  • the PSC34 shown in FIG. 5 has a vertically symmetrical type configuration
  • the PSC34A shown in FIG. 6 has a vertically asymmetric type configuration.
  • Each of the PSC34 and PSC34A has a plurality of aperture regions 344 into which light is incident. It is desirable that the reflective polarizer 33 incident the HDR illumination light LH into one of the aperture regions (for example, the aperture region 344C near the center) of the plurality of aperture regions 344 in the PSC 34 or PSC 34A.
  • the HDR illumination light LH reaches the luminance modulation panel of the panel core 40 without breaking the phase modulated by the phase modulation panel. Therefore, it is desirable to avoid the integrator optical system 31 that equalizes the illumination distribution and combine the waves. Further, since the illumination distribution must not be branched by the PSC34 incident after the combined wave, it is desirable to make the illumination into one of the plurality of aperture regions 344 in the PSC34 or PSC34A.
  • the vertically symmetrical type PSC34 shown in FIG. 5 has a wider opening area 344C near the center than the vertically asymmetric type PSC34A shown in FIG. There is.
  • the wide opening region 344C near the center of the vertically symmetrical type PSC34 it is necessary to incident the PSC34 with P-polarized light. This is because when the light is incident with S-polarized light, it is reflected in the PSC34 and the illumination light is branched.
  • FIG. 7 shows an example of a state in which the HDR illumination light LH is incident on the central portion in one opening region of the PSC34 in the projector 1 shown in FIG.
  • FIG. 8 shows an example of the passing state of the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH in the projection lens 51 when the HDR illumination light LH is incident on the central portion in one opening region of the PSC 34.
  • FIG. 9 shows an example of the angular distribution of the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH on the luminance modulation panel in the panel core 40 when the HDR illumination light LH is incident on the central portion in one opening region of the PSC 34. ing.
  • FIG. 10 shows an example of a state in which light rays are kicked by optical components around the reflective polarizer 33 when HDR illumination light LH is incident on the central portion in one aperture region of the PSC 34.
  • one of the advantages is that the projection surface of the projection lens 51 due to vignetting (as shown in FIG. 8). Peripheral dimming on the screen surface) may be less likely to occur. Peripheral dimming due to vignetting of the projection lens 51 means that when the angle distribution at the position of the aperture stop St is large, even if the rays are projected at the center of the screen, the rays going to the edge of the screen are projected depending on the angle. This is a phenomenon in which the area around the screen becomes dark due to being kicked by 51. In FIG. 8, for example, a light ray is kicked at the lens end 511.
  • the HDR illumination light LH is less likely to be kicked by the F number of the projection lens 51 as shown in FIG.
  • the HDR illumination light LH is incident on the central portion of the PSC 34, the light beam is incident on the luminance modulation panel in the panel core 40 substantially perpendicularly, so that there is no concern that the F number of the projection lens 51 will kick it. Become.
  • the reflector 33 for combined waves is not easy to install.
  • measures such as improving the installability can be considered by extending the length of the reflective polarizer 33 in a direction in which the distance d1 (FIG. 10) between the integrator optical system 31 and the PSC 34 does not increase. ..
  • the reflective polarizer 33 is made excessively large by this measure, the SDR illumination light LS is transmitted without any problem, so that there is no influence such as a decrease in efficiency.
  • Another drawback is that, as shown in FIG. 10, light rays may be kicked by optical components such as the second fly-eye lens 31B and PSC34 around the reflective polarizer 33.
  • the distance d1 between the second fly-eye lens 31B and the PSC34 needs to be as close as possible.
  • a certain distance is required for arranging the reflective polarizer 33, and when the reflective polarizer 33 is arranged at the center of the PSC 34, it is necessary to further increase the interval according to the divergence angle of the HDR illumination light LH.
  • the efficiency of the SDR illumination light LS is prioritized, the HDR illumination light LH may be kicked by the second fly-eye lens 31B or PSC34.
  • FIG. 11 shows an example of a state in which HDR illumination light LH is incident on an end portion of the PSC 34 in one opening region of the projector 1 shown in FIG.
  • FIG. 12 shows an example of the passing state of the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH in the projection lens 51 when the HDR illumination light LH is incident on the end portion in one opening region of the PSC 34.
  • FIG. 13 shows an example of the angular distribution of the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH on the luminance modulation panel in the panel core 40 when the HDR illumination light LH is incident on the end portion in one opening region of the PSC 34. ing.
  • FIG. 12 shows an example of the passing state of the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH in the projection lens 51 when the HDR illumination light LH is incident on the end portion in one opening region of the PSC 34.
  • FIG. 14 shows an example of a state in which a light beam is kicked by an optical component around the reflective polarizer 33 when HDR illumination light LH is incident on an end portion of the PSC 34 within one aperture region.
  • the reflective polarizer 33 for combined waves is arranged at the end of the PSC 34, so that it is easy to install.
  • Another advantage is that the reflective polarizer 33 is arranged at the end, so even if the angular distribution of the HDR illumination light LH is widened, as shown in FIG. 14, the second fly-eye lens 31B or PSC34 There is less concern about being kicked by peripheral optical elements such as.
  • limb darkening on the screen surface due to vignetting of the projection lens 51 is likely to occur.
  • the angle distribution of the projection lens 51 at the position of the aperture stop St becomes large, and the light beam going to the edge with respect to the center of the screen is easily kicked by the projection lens 51. , Peripheral dimming may occur.
  • a light ray is kicked at the lens end 511.
  • the HDR illumination light LH is incident on the luminance modulation panel of the panel core 40 at a large angle, so that there is a risk of being kicked by the F number of the projection lens 51 as shown in FIG. is there.
  • the HDR illumination light LH may be darkened as a whole.
  • the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS are arranged on the optical path between the integrator optical system 31 and the PSC 34. Since the light is combined by the reflected reflector 33 and incident on the PSC 34, it is possible to obtain illumination light having a desired intensity distribution.
  • the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS are combined without breaking the phase modulated by the phase modulation panel of the HDR light source 20. be able to.
  • the HDR illumination light LH avoids the integrator optical system 31 and is combined with the SDR illumination light LS.
  • the HDR illumination light LH is incident in one opening region of the PSC 34 so as not to be branched. From these facts, the HDR illumination light LH can reach the luminance modulation panel of the panel core 40 without disturbing the illumination distribution generated by the phase modulation panel. By keeping the phase of the HDR illumination light LH unchanged, the illumination distribution on the luminance modulation panel can be faithfully reproduced, and the maximum luminance can be further pushed up.
  • color shift does not occur even if the ratio of HDR illumination light LH to SDR illumination light LS changes. Can be done.
  • the polarizations of the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS are aligned after passing through the PSC 34.
  • a liquid crystal panel can be used as the brightness modulation panel of the panel core 40.
  • all the P-polarized SDR illumination light LS is transmitted to the reflective polarizer 33, and the S-polarized HDR illumination. Since all the light LH can be reflected, it is highly efficient. Since the efficiency does not decrease, it is not necessary to increase the number of light sources by introducing the combine wave mechanism, which leads to cost reduction, power consumption reduction, and compactness.
  • red, green, and blue lasers for the SDR light source 10 and the HDR light source 20, respectively, have been shown, but lasers of other wavelengths such as infrared light may be used. Further, the configuration may be other than the three colors. Further, in the HDR light source 20, the red phase modulation panel 22R, the green phase modulation panel 22G, and the blue phase modulation panel 22B are not limited to the transmissive liquid crystal panel, but use, for example, a reflective liquid crystal panel. It may be.
  • FIG. 15 shows a configuration example of a main part of the projector 1A as a display device according to the second embodiment.
  • the projector 1A according to the second embodiment includes a mirror 33A in the illumination optical system 30 instead of the reflective polarizer 33 in the projector 1 shown in FIG.
  • Other configurations may be substantially the same as those of the lighting device and the display device according to the first embodiment.
  • the mirror 33A corresponds to a specific example of the "reflecting element" in the technique of the present disclosure.
  • the mirror 33A may be used to combine the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH, as in the projector 1A.
  • the luminance modulation panel used in the technique of the present disclosure may be a transmissive liquid crystal panel or a reflective liquid crystal panel.
  • the panel core 40 shown in FIG. 1 may have a 3LCD system configuration using a transmissive liquid crystal panel, and in the case of a reflective liquid crystal panel, the panel core 40 is not limited to the S core system, but may be a tri-core system or a 3PBS system. It may be a configuration. The outline of each method will be described below.
  • FIG. 16 shows a main part of a first configuration example of a projector as a display device according to a third embodiment.
  • the first configuration example of the projector according to the third embodiment includes a panel core 40A instead of the panel core 40 in the projector 1 shown in FIG.
  • the panel core 40A is a 3LCD system using a transmissive liquid crystal panel as a luminance modulation panel.
  • the panel core 40A has a dichroic mirror 311, a dichroic mirror 312, a mirror 313, a mirror 314, a mirror 315, and a dichroic prism 450. Further, the panel core 40A further includes a red luminance modulation panel 411R, a green luminance modulation panel 411G, and a blue luminance modulation panel 411B.
  • the red luminance modulation panel 411R, the green luminance modulation panel 411G, and the blue luminance modulation panel 411B are transmissive liquid crystal panels.
  • the red luminance modulation panel 411R is illuminated with red light through the dichroic mirror 311 and the dichroic mirror 312 via the mirror 314 and the mirror 315.
  • the green luminance modulation panel 411G is illuminated with green light via the dichroic mirror 311 and the mirror 313.
  • the blue luminance modulation panel 411B is illuminated with blue light via the dichroic mirror 311 and the dichroic mirror 312.
  • the dichroic prism 450 was formed by the red image light generated by the red luminance modulation panel 411R, the green image light generated by the green luminance modulation panel 411G, and the blue luminance modulation panel 411B. The light of the blue image is incident.
  • the dichroic prism 450 synthesizes the light of the images of each color and emits the light toward the projection optical system 50.
  • FIG. 17 shows a main part of a second configuration example of a projector as a display device according to a third embodiment.
  • the second configuration example of the projector according to the third embodiment includes a panel core 40B instead of the panel core 40 in the projector 1 shown in FIG.
  • the panel core 40B is a tri-core system using a reflective liquid crystal panel as a luminance modulation panel.
  • the panel core 40B has a dichroic mirror 321 and a mirror 322, a lens 323, a lens 324, a dichroic mirror 325, a lens 326, a lens 327, a lens 328, and a dichroic prism 451. Further, the panel core 40B further includes a wire grid 331, a wire grid 332, and a wire grid 333.
  • the wire grid 331, the wire grid 332, and the wire grid 333 are optical elements having different transmittances and reflectances depending on the direction of polarization.
  • the panel core 40B further includes a red luminance modulation panel 41R, a green luminance modulation panel 41G, a blue luminance modulation panel 41B, a red retarder 42R, a green retarder 42G, and a blue retarder 42B. ing.
  • the red brightness modulation panel 41R is illuminated with red light via the dichroic mirror 321 and the mirror 322, the lens 323, the dichroic mirror 325, the lens 326, the wire grid 331, and the red retarder 42R.
  • the green luminance modulation panel 41G is illuminated with green light via the dichroic mirror 321 and the mirror 322, the lens 323, the dichroic mirror 325, the lens 324, the wire grid 332, and the green retarder 42G.
  • the blue luminance modulation panel 41B is illuminated with blue light via a dichroic mirror 321, a lens 327, a lens 328, a wire grid 333, and a blue retarder 42B.
  • the dichroic prism 451 has a red image light generated by the red brightness modulation panel 41R, a green image light generated by the green brightness modulation panel 41G, and a blue brightness modulation panel 41B. The light of the blue image is incident.
  • the dichroic prism 451 synthesizes the light of the images of each color and emits the light toward the projection optical system 50.
  • FIG. 18 shows a main part of a third configuration example of a projector as a display device according to a third embodiment.
  • the third configuration example of the projector according to the third embodiment includes a panel core 40C instead of the panel core 40 in the projector 1 shown in FIG.
  • the panel core 40C is a 3PBS system in which three reflective liquid crystal panels are used as brightness modulation panels and PBS is arranged for each of the three reflective liquid crystal panels.
  • the panel core 40C has a dichroic mirror 351, a mirror 352, a mirror 353, and a dichroic mirror 354. Further, the panel core 40C further has a dichroic prism 460, a PBS 461, a PBS 462, and a PBS 463. Further, the panel core 40C further includes a red luminance modulation panel 41R, a green luminance modulation panel 41G, a blue luminance modulation panel 41B, a red retarder 42R, a green retarder 42G, and a blue retarder 42B. ing.
  • the red luminance modulation panel 41R is illuminated with red light via the dichroic mirror 351 and the mirror 352, the PBS 461, and the red retarder 42R.
  • the green luminance modulation panel 41G is illuminated with green light via the dichroic mirror 351 and the mirror 353, the dichroic mirror 354, the PBS 462, and the green retarder 42G.
  • the blue luminance modulation panel 41B is illuminated with blue light via the dichroic mirror 351 and the mirror 353, the dichroic mirror 354, the PBS 463, and the blue retarder 42B.
  • the dichroic prism 460 had a red image light generated by the red brightness modulation panel 41R, a green image light generated by the green brightness modulation panel 41G, and a blue brightness modulation panel 41B. The light of the blue image is incident.
  • the dichroic prism 460 synthesizes the light of the images of each color and emits the light toward the projection optical system 50.
  • the luminance modulation panel may be a single-plate system or a two-panel system in which RGB is driven in a time-division manner to output a color image. Further, the luminance modulation panel may be DMD.
  • phase modulation panel used for the HDR light source in the technique of the present disclosure may be a single plate. Even if it is a veneer, the phase modulation of each of RGB can be performed by time division or spatial division that divides the panel area into RGB.
  • FIG. 19 shows a configuration example of a main part of the projector as a display device according to the fourth embodiment.
  • the projector according to the fourth embodiment includes a panel core 40D instead of the panel core 40 in the projector 1 shown in FIG.
  • the panel core 40D has a lens 350, a brightness modulation panel 410, a retarder 420, and a PBS 470.
  • the luminance modulation panel 410 is, for example, a reflective liquid crystal panel.
  • the red light, the green light, and the blue light are irradiated to the luminance modulation panel 410 in a time-division manner via the lens 350, the PBS 470, and the retarder 420.
  • the luminance modulation panel 410 generates an image of each color in a time division manner.
  • the PBS 470 emits an image of each color generated by the modulation panel 410 toward the projection optical system 50 in a time-division manner.
  • the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH are branched from the same light source.
  • To combine light of the same wavelength means that the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS do not have different light sources having different wavelength spectra, but can be branched and used from the same light source. In this case, the size of the projector and the cost can be reduced.
  • FIG. 20 shows an overall configuration example of the projector 1B as a display device according to the fifth embodiment.
  • the projector 1B according to the fifth embodiment includes an SDR light source 10A instead of the SDR light source 10 in the projector 1 shown in FIG. Further, the projector 1B according to the fifth embodiment includes an HDR light source 20A instead of the HDR light source 20 in the projector 1 shown in FIG.
  • the HDR light source 20A further includes a dichroic mirror 121, a dichroic mirror 122, and a dichroic mirror 123 with respect to the configuration of the HDR light source 20 in the projector 1 shown in FIG.
  • the SDR light source 10A has a red LD21R, a green LD21G, and a blue LD21B, and a dichroic mirror 121, a dichroic mirror 122, and a dichroic mirror 123 as components shared with the HDR light source 20A. Further, the SDR light source 10A further includes a diffuser plate 16, a lens 124, a lens 125, and a mirror 126.
  • the SDR light source 10A has a plurality of different wavelengths by branching the colored lights from the red LD21R, the green LD21G, and the blue LD21B in the HDR light source 20A using the dichroic mirror 121, the dichroic mirror 122, and the dichroic mirror 123. Generates and emits SDR illumination light LS containing the color light of
  • the wavelength spectra of the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS do not depend on the combined wave. Therefore, it is also possible to use a light source having a wide wavelength band, for example, a phosphor light source, for the SDR light source 10.
  • FIG. 21 shows an overall configuration example of the projector 1C as a display device according to the sixth embodiment.
  • the projector 1C according to the sixth embodiment includes an SDR light source 10B instead of the SDR light source 10 in the projector 1 shown in FIG.
  • the SDR light source 10B includes a phosphor wheel 110, a blue LD111B, a lens 113, and a polarization recycling element 114.
  • the phosphor wheel 110 and the blue LD111B correspond to a specific example of the "fluorescent light source” in the technique of the present disclosure.
  • the polarization recycling element 114 corresponds to a specific example of the "reflection type polarization conversion element” in the technique of the present disclosure.
  • the SDR light source 10B has a phosphor light source that emits a wide band of light including a plurality of colored lights.
  • the polarization recycling element 114 is arranged on the optical path between the phosphor light source and the reflective polarizer 33, and aligns the polarization directions of the light emitted from the phosphor light source in a predetermined direction.
  • the phosphor wheel 110 has a phosphor 112 as a wavelength conversion material.
  • the blue LD111B is an excitation light source that excites the phosphor 112, and emits blue light as the excitation light.
  • the phosphor 112 is excited by blue light and emits light including red and green light.
  • FIG. 22 shows an example of the optical action of the polarization recycling element 14 in the projector 1C shown in FIG.
  • the polarized light recycling element 114 has a polarizing film 115.
  • the polarizing film 115 has a characteristic that S-polarized light is reflected by the polarized light recycling element 114 and P-polarized light is transmitted.
  • the polarization recycling element 114 has a structure in which a plurality of polarization beam splitters are combined, and S-polarized light is reflected by the polarization recycling element 114, and P-polarized light is transmitted. The reflected S-polarized light travels back and forth between the wavelength conversion material and the polarized light recycling element 114 until it becomes P-polarized light with respect to the polarized light recycling element 114 and is transmitted.
  • FIG. 23 shows an example of the chromaticity range of the SDR illumination light LS and the chromaticity range of the HDR illumination light LH in the projector 1C shown in FIG.
  • FIG. 23 shows an example of the chromaticity range of the SDR illumination light LS and the chromaticity range of the HDR illumination light LH on the xy chromaticity diagram of the CIE 1931 color space defined by the CIE.
  • FIG. 24 shows an example of the wavelength spectrum of the SDR illumination light LS ((A) in FIG. 24) and the wavelength spectrum of the HDR illumination light LH ((B) in FIG. 24) in the projector 1C shown in FIG. ..
  • FIG. 24C shows an example of a wavelength spectrum in a state where the SDR illumination light LS and the HDR illumination light LH are combined.
  • the ratio of the HDR illumination light LH to the SDR illumination light LS as the illumination light for the luminance modulation panel is small, the color range is narrowed due to being attracted to the color range of the phosphor light source, but the SDR light source 10B and the HDR light source 20 By setting the chromaticity range to a predetermined range, the deviation of the chromaticity point can be suppressed as much as possible.
  • the HDR illumination light LH uses a laser light source having a narrow spectrum width, it is possible to express a wide range of colors in the xy chromaticity diagram, that is, it has a wide color gamut.
  • the SDR illumination light LS uses a phosphor light source having a relatively wide spectrum width, the color gamut is narrower than that of the HDR illumination light LH.
  • the color gamut of red should be 630 nm, green should be 532 nm, and blue should be 467 nm. Therefore, it is desirable to use a laser light source having a wavelength close to this wavelength as the HDR light source 20. Even in the SDR light source 10B, the color gamut is narrowed, but as shown in FIG. 23, the colors are on the straight line connecting the white point of the projector 1C and the RGB chromaticity points of the HDR illumination light LH. It is good to have the top of the gamut. By doing so, although there are differences in the color gamuts of the HDR illumination light LH and the SDR illumination light LS, it is possible to express a natural image as the projector 1C.
  • the lighting device is applied to the projector and the object to be illuminated by the lighting device is a luminance modulation panel that generates an image has been described as an example, but the lighting device is a device other than the projector. May be applied to.
  • the present technology may have the following configuration.
  • the first illumination light and the second illumination light are combined by a reflecting element arranged on the optical path between the integrator optical system and the polarization conversion element to perform polarization conversion. Since the light is incident on the element, it is possible to obtain illumination light having a desired intensity distribution.
  • the present technology may have the following configuration.
  • a first light source that emits a first illumination light that is phase-modulated to have a desired intensity distribution
  • a second light source that emits a second illumination light
  • An integrator optical system that equalizes the intensity distribution of the second illumination light
  • a polarization conversion element that aligns the polarization directions of incident light with one polarization direction, It is arranged on the optical path between the integrator optical system and the polarization conversion element, and the first illumination light and the second illumination light are combined to combine the first illumination light and the second illumination light.
  • An illuminating device including a reflecting element that causes illumination light to enter the polarization conversion element.
  • the polarization directions of the first illumination light emitted from the first light source and the polarization directions of the second illumination light emitted from the second light source are different from each other.
  • the reflective polarizer reflects the first illumination light toward the polarization conversion element and transmits the second illumination light toward the polarization conversion element based on the difference in the polarization direction.
  • the polarization conversion element has a plurality of aperture regions into which light is incident, and has a plurality of aperture regions.
  • the illuminating device according to any one of (1) to (3) above, wherein the reflecting element causes the first illumination light to be incident on one of the plurality of aperture regions of the polarization conversion element. ..
  • the illuminating device causes the first illumination light to be incident on a central portion of the polarization conversion element within the one aperture region.
  • the reflecting element causes the first illumination light to be incident on an end portion of the polarization conversion element in the one aperture region.
  • the first light source has a plurality of first laser light sources that emit colored light having different wavelengths from each other.
  • the second light source has any of the above (1) to (6) having a second plurality of laser light sources that emit colored light having the same wavelength as each of the first plurality of laser light sources in the first light source.
  • the first light source has a plurality of laser light sources that emit colored light having different wavelengths from each other.
  • the second light source emits the second illumination light including a plurality of colored lights having different wavelengths by branching the colored lights from the plurality of laser light sources in the first light source (1).
  • the lighting device according to any one of (6).
  • the first light source has a plurality of laser light sources that emit colored light having different wavelengths from each other.
  • Lighting device (11) The lighting device according to any one of (1) to (10) above, which generates illumination light for a luminance modulation panel that generates an image.
  • a first light source that emits a first illumination light that is phase-modulated to have a desired intensity distribution
  • a second light source that emits a second illumination light
  • An integrator optical system that equalizes the intensity distribution of the second illumination light
  • a polarization conversion element that aligns the polarization directions of incident light with one polarization direction, It is arranged on the optical path between the integrator optical system and the polarization conversion element, and the first illumination light and the second illumination light are combined to combine the first illumination light and the second illumination light.
  • a reflecting element that causes the illumination light to enter the polarization conversion element, respectively
  • a display device including a brightness modulation panel that generates an image based on illumination light including the first illumination light and the second illumination light emitted from the polarization conversion element.

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Abstract

本開示の照明装置は、所望の強度分布を持つように位相変調された第１の照明光を出射する第１の光源と、第２の照明光を出射する第２の光源と、第２の照明光の強度分布を均一化するインテグレータ光学系と、入射した光の偏光方向を１つの偏光方向に揃える偏光変換素子と、インテグレータ光学系と偏光変換素子との間の光路上に配置され、第１の照明光と第２の照明光とを合波して、第１の照明光と第２の照明光とをそれぞれ偏光変換素子に入射させる反射素子とを備える。

Description

照明装置、および表示装置
　本開示は、ＨＤＲ（High Dynamic Range）を実現可能な照明装置、および表示装置に関する。
　一般的なプロジェクタでは、液晶型やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）型などの輝度変調パネルに、強度分布が均一なＳＤＲ（Standard Dynamic Range）照明光をあてて映像を表示している。これに対し、照明装置側に位相変調パネルを追加し、照明光として、映像に合わせた強度分布を持つＨＤＲ照明光を用いるＨＤＲプロジェクタが提案されている。例えば特許文献１には、輝度変調パネルとしてＤＭＤ（Digital Mirror Device）を用いたＨＤＲプロジェクタが提案されている。
特表２０１８－５３２１５２号公報
　特許文献１に記載の技術は、輝度変調パネルとしてＤＭＤを用いているため、ＳＤＲ照明光とＨＤＲ照明光との偏光が揃えられておらず、輝度変調パネルとして液晶パネルを用いた場合には適用が困難である。
　所望の強度分布の照明光を得ることが可能となる照明装置、および表示装置を提供することが望ましい。
　本開示の一実施の形態に係る照明装置は、所望の強度分布を持つように位相変調された第１の照明光を出射する第１の光源と、第２の照明光を出射する第２の光源と、第２の照明光の強度分布を均一化するインテグレータ光学系と、入射した光の偏光方向を１つの偏光方向に揃える偏光変換素子と、インテグレータ光学系と偏光変換素子との間の光路上に配置され、第１の照明光と第２の照明光とを合波して、第１の照明光と第２の照明光とをそれぞれ偏光変換素子に入射させる反射素子とを備えるものである。
　本開示の一実施の形態に係る表示装置は、所望の強度分布を持つように位相変調された第１の照明光を出射する第１の光源と、第２の照明光を出射する第２の光源と、第２の照明光の強度分布を均一化するインテグレータ光学系と、入射した光の偏光方向を１つの偏光方向に揃える偏光変換素子と、インテグレータ光学系と偏光変換素子との間の光路上に配置され、第１の照明光と第２の照明光とを合波して、第１の照明光と第２の照明光とをそれぞれ偏光変換素子に入射させる反射素子と、偏光変換素子から出射された第１の照明光と第２の照明光とを含む照明光に基づいて映像を生成する輝度変調パネルとを備えるものである。
　本開示の一実施の形態に係る照明装置、または表示装置では、第１の照明光と第２の照明光とが、インテグレータ光学系と偏光変換素子との間の光路上に配置された反射素子によって合波され、偏光変換素子に入射する。
本開示の第１の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの一構成例を示す全体構成図である。 図１に示したプロジェクタにおける反射型偏光子の光学作用の一例を示す説明図である。 図１に示したプロジェクタにおけるＰＳコンバータの具体的な構成例および光学作用の一例を示す説明図である。 図１に示したプロジェクタにおけるＳＤＲ照明光の色度範囲とＨＤＲ照明光の色度範囲との一例を示す説明図である。 図１に示したプロジェクタにおけるＰＳコンバータの第１の構成例におけるＨＤＲ照明光の入射領域の一例を示す説明図である。 図１に示したプロジェクタにおけるＰＳコンバータの第２の構成例におけるＨＤＲ照明光の入射領域の一例を示す説明図である。 図１に示したプロジェクタにおけるＰＳコンバータの１つの開口領域内の中心部にＨＤＲ照明光を入射した状態の一例を示す説明図である。 ＰＳコンバータの１つの開口領域内の中心部にＨＤＲ照明光を入射させた場合の、投射レンズにおけるＳＤＲ照明光およびＨＤＲ照明光の通過状態の一例を示す説明図である。 ＰＳコンバータの１つの開口領域内の中心部にＨＤＲ照明光を入射させた場合の、輝度変調パネル上のＳＤＲ照明光およびＨＤＲ照明光の角度分布の一例を示す説明図である。 ＰＳコンバータの１つの開口領域内の中心部にＨＤＲ照明光を入射させた場合の、反射型偏光子の周辺の光学部品による光線の蹴られの状態の一例を示す説明図である。 図１に示したプロジェクタにおけるＰＳコンバータの１つの開口領域内の端部にＨＤＲ照明光を入射した状態の一例を示す説明図である。 ＰＳコンバータの１つの開口領域内の端部にＨＤＲ照明光を入射させた場合の、投射レンズにおけるＳＤＲ照明光およびＨＤＲ照明光の通過状態の一例を示す説明図である。 ＰＳコンバータの１つの開口領域内の端部にＨＤＲ照明光を入射させた場合の、輝度変調パネル上のＳＤＲ照明光およびＨＤＲ照明光の角度分布の一例を示す説明図である。 ＰＳコンバータの１つの開口領域内の端部にＨＤＲ照明光を入射させた場合の、反射型偏光子の周辺の光学部品による光線の蹴られの状態の一例を示す説明図である。 第２の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの要部の一構成例を示す構成図である。 第３の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの第１の構成例の要部を示す構成図である。 第３の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの第２の構成例の要部を示す構成図である。 第３の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの第３の構成例の要部を示す構成図である。 第４の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの要部の一構成例を示す構成図である。 第５の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの一構成例を示す全体構成図である。 第６の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの一構成例を示す全体構成図である。 図２１に示したプロジェクタにおける偏光リサイクル素子の光学作用の一例を示す説明図である。 図２１に示したプロジェクタにおけるＳＤＲ照明光の色度範囲とＨＤＲ照明光の色度範囲との一例を示す説明図である。 図２１に示したプロジェクタにおけるＳＤＲ照明光の波長スペクトルとＨＤＲ照明光の波長スペクトルとの一例を示す説明図である。
　以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
　０．比較例
　１．第１の実施の形態（反射型偏光子を用いてＨＤＲ照明光とＳＤＲとを合波する表示装置）（図１～図１４）
　　１．１　第１の実施の形態に係る表示装置の全体の構成および動作
　　１．２　第１の実施の形態に係る表示装置の要部の構成および作用
　　１．３　効果
　　１．４　変形例
　２．第２の実施の形態（ミラーを用いてＨＤＲ照明光とＳＤＲとを合波する表示装置）（図１５）
　３．第３の実施の形態（パネルコアのバリエーション）（図１６～図１８）
　４．第４の実施の形態（パネルコアのバリエーション）（図１９）
　５．第５の実施の形態（同一のレーザ光源を用いてＨＤＲ照明光とＳＤＲ照明光とを生成する表示装置）（図２０）
　６．第６の実施の形態（蛍光体光源を用いてＳＤＲ照明光を生成する表示装置）（図２１～図２４）
　７．その他の実施の形態
＜０．比較例＞
　一般的なプロジェクタでは、液晶型やＭＥＭＳ型などの輝度変調パネルに強度分布が均一なＳＤＲ照明光をあてて映像を表示している。このため、プロジェクタが表現できる最大輝度は映像によらず一定である上に、映像の暗い部分にあてられた照明光は遮光され無駄になっていた。
　これに対し、照明装置側に位相変調パネルを追加し、照明光として、映像に合わせた強度分布を持つＨＤＲ照明光を用いるＨＤＲプロジェクタが提案されている。例えば特許文献１には、輝度変調パネルとしてＤＭＤ（Digital Mirror Device）を用いたＨＤＲプロジェクタが提案されている。ＨＤＲプロジェクタでは、映像に合わせた強度分布を持つＨＤＲ照明光を輝度変調パネルにあてることで、今まで遮光されていた光を映像の明るい場所に割り当てることが可能となり、表現できる最大輝度を突き上げることができる。
　ここで、位相変調パネルの反射率などによる効率低下の観点から、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たＨＤＲ照明光とし、残りの照明光は従来と同様に均一照明光（ＳＤＲ照明光）として輝度変調パネルにあてるようなＨＤＲプロジェクタを考える。また、輝度変調パネルとして液晶パネルを用いるＨＤＲ液晶プロジェクタについて考える。このとき、ＳＤＲ照明光とＨＤＲ照明光とをどこかで合波してから、輝度変調用の液晶パネルにあてる必要がある。
　一般的な液晶プロジェクタは、輝度変調用の液晶パネルに到達する光を均一強度かつ偏光が揃った状態にするために、フライアイレンズや偏光変換素子（ＰＳコンバータ（ＰＳＣ））から構成されるインテグレータ光学系を必要とする。ＨＤＲ液晶プロジェクタの場合にも、ＳＤＲ照明光のためにインテグレータ光学系が必要とされる。一方、ＨＤＲ照明光は位相変調パネルで変調した位相を崩さずに輝度変調用の液晶パネルまで到達させる必要がある。したがって、ＨＤＲ照明光は位相を崩すインテグレータ光学系を回避して、ＳＤＲ照明光と合波することが望ましい。
　また、ＳＤＲ照明光にＨＤＲ照明光を重畳させたとき、一定の強度を持つＳＤＲ照明光に対してＨＤＲ照明光は強度がダイナミックに変化するが、ＳＤＲ照明光に対してＨＤＲ照明光の割合が変化したときに色度点がずれないようにする必要がある。このため、例えば、ＳＤＲ照明光とＨＤＲ照明光とで異なるスペクトルを持つ光を用いることで波長合波する方式であると、映像の中でＳＤＲ照明光に対してＨＤＲ照明光の割合が変化することにより色度点ずれが生じてしまう。
　また、ＳＤＲ照明光とＨＤＲ照明光とを合波するときに、効率を低下させないようにする必要がある。上記の色度点ずれを起こさない合波方法として、ＳＤＲ照明光の光路にミラーなどを配置してＨＤＲ照明光を空間的に合波する方式が考えられるが、この方式の場合、ミラーの領域に入射したＳＤＲ照明光が蹴られてしまい効率が低下する。
＜１．第１の実施の形態＞
［１．１　第１の実施の形態に係る表示装置の全体の構成および動作］
　図１は、本開示の第１の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタ１の全体構成例を示している。
　第１の実施の形態に係るプロジェクタ１は、ＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとを含む照明光を生成する照明装置と、照明装置によって生成された照明光に基づいて映像を生成するパネルコア４０とを備えている。また、プロジェクタ１は、パネルコア４０によって生成された映像を図示しないスクリーン等の投影面に投影する投射光学系５０を備えている。
　照明装置は、ＳＤＲ照明光ＬＳを生成するＳＤＲ光源１０と、ＨＤＲ照明光ＬＨを生成するＨＤＲ光源２０と、ＳＤＲ照明光ＬＳとＨＤＲ照明光ＬＨとを合波してパネルコア４０に対する照明光を生成する照明光学系３０とを備えている。
　ＳＤＲ光源１０は、ＳＤＲ照明光ＬＳを生成して照明光学系３０に向けて出射する。ＳＤＲ光源１０は、赤色ＬＤ１１Ｒ、緑色ＬＤ１１Ｇ、および青色ＬＤ１１Ｂと、ミラー１２と、ダイクロイックミラー１３と、ダイクロイックミラー１４と、レンズ１５と、拡散板１６と、レンズ１７とを有している。
　ＨＤＲ光源２０は、所望の強度分布を持つように位相変調されたＨＤＲ照明光ＬＨを照明光学系３０に向けて出射する。ＨＤＲ光源２０は、赤色ＬＤ２１Ｒ、緑色ＬＤ２１Ｇ、および青色ＬＤ２１Ｂと、赤色用位相変調パネル２２Ｒ、緑色用位相変調パネル２２Ｇ、および青色用位相変調パネル２２Ｂと、ミラー２３と、ダイクロイックミラー２４と、ダイクロイックミラー２５と、拡散板２６とを有している。
　照明光学系３０は、インテグレータ光学系３１、レンズ３２と、反射型偏光子３３と、ＰＳコンバータ（ＰＳＣ）３４と、レンズ３５と、ダイクロイックミラー３６と、レンズ３７と、レンズ３８とを有している。インテグレータ光学系３１は、一対の第１のフライアイレンズ３１Ａおよび第２のフライアイレンズ３１Ｂを有している。
　パネルコア４０は、赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂと、赤色用リターダ４２Ｒ、緑色用リターダ４２Ｇ、および青色用リターダ４２Ｂとを有している。また、パネルコア４０は、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４３、ＰＢＳ４４、およびＰＢＳ４５と、λ／２板４６と、カラーセレクト４７と、カラーセレクト４８とを有している。
　投射光学系５０は、投射レンズ５１を有している。
　なお、第１の実施の形態において、ＨＤＲ照明光ＬＨは、本開示の技術における「第１の照明光」の一具体例に相当する。また、ＨＤＲ光源２０は、本開示の技術における「第１の光源」の一具体例に相当する。また、ＳＤＲ照明光ＬＳは、本開示の技術における「第２の照明光」の一具体例に相当する。また、ＳＤＲ光源１０は、本開示の技術における「第２の光源」の一具体例に相当する。また、赤色ＬＤ２１Ｒ、緑色ＬＤ２１Ｇ、および青色ＬＤ２１Ｂは、本開示の技術における「第１の複数のレーザ光源」の一具体例に相当する。また、赤色ＬＤ１１Ｒ、緑色ＬＤ１１Ｇ、および青色ＬＤ１１Ｂは、本開示の技術における「第２の複数のレーザ光源」の一具体例に相当する。また、第１の実施の形態において、反射型偏光子３３は、本開示の技術における「反射素子」の一具体例に相当する。
　ＳＤＲ光源１０において、赤色ＬＤ１１Ｒは、ＳＤＲ照明光ＬＳ用の赤色光を発するレーザダイオードである。緑色ＬＤ１１Ｇは、ＳＤＲ照明光ＬＳ用の緑色光を発するレーザダイオードである。青色ＬＤ１１Ｂは、ＳＤＲ照明光ＬＳ用の青色光を発するレーザダイオードである。ＨＤＲ光源２０において、赤色ＬＤ２１Ｒは、ＨＤＲ照明光ＬＨ用の赤色光を発するレーザダイオードである。緑色ＬＤ２１Ｇは、ＨＤＲ照明光ＬＨ用の緑色光を発するレーザダイオードである。青色ＬＤ２１Ｂは、ＨＤＲ照明光ＬＨ用の青色光を発するレーザダイオードである。
　ＳＤＲ光源１０における赤色ＬＤ１１Ｒ、緑色ＬＤ１１Ｇ、および青色ＬＤ１１Ｂはそれぞれ、ＨＤＲ光源２０における赤色ＬＤ２１Ｒ、緑色ＬＤ２１Ｇ、および青色ＬＤ２１Ｂのそれぞれと同一の波長の色光を発するレーザダイオードであってよい。ＳＤＲ光源１０における赤色ＬＤ１１Ｒ、緑色ＬＤ１１Ｇ、および青色ＬＤ１１Ｂはそれぞれ、偏光方向の揃った狭帯域化された特性を有することが望ましい。同様に、ＨＤＲ光源２０における赤色ＬＤ２１Ｒ、緑色ＬＤ２１Ｇ、および青色ＬＤ２１Ｂはそれぞれ、偏光方向の揃った狭帯域化された特性を有することが望ましい。ただし、後述するように、照明光学系３０の反射型偏光子３３において、ＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとを合波するために、ＨＤＲ光源２０から出射されるＨＤＲ照明光ＬＨの偏光方向と、ＳＤＲ光源１０から出射されるＳＤＲ照明光ＬＳの偏光方向は、互いに異なることが望ましい。
　ＳＤＲ光源１０において、ミラー１２は、赤色ＬＤ１１Ｒが発する赤色光の光路上に配置され、ダイクロイックミラー１３に向けて赤色光を反射する。
　ダイクロイックミラー１３およびダイクロイックミラー１４は、波長によって反射率および透過率が異なる特性を有し、ＳＤＲ光源１０において、赤色光、緑色光および青色光を合成するために用いられる。ダイクロイックミラー１３は、緑色ＬＤ１１Ｇが発する緑色光の光路上に配置され、ダイクロイックミラー１４に向けて赤色光を透過すると共に、緑色光を反射する。ダイクロイックミラー１４は、青色ＬＤ１１Ｂが発する青色光の光路上に配置され、レンズ１５に向けて赤色光および緑色光を透過すると共に、青色光を反射する。
　レンズ１５は、ダイクロイックミラー１４から出射された赤色光、緑色光および青色光の光路上に配置され、ダイクロイックミラー１４から出射された赤色光、緑色光および青色光を拡散板１６に向けて集光する。
　拡散板１６は、レンズ１５から出射された赤色光、緑色光および青色光の光路上に配置され、レンズ１５から出射された赤色光、緑色光および青色光のスペックルを低減してレンズ１７に向けて出射する。
　拡散板１６から出射された赤色光、緑色光および青色光は、レンズ１７を介して、ＳＤＲ照明光ＬＳとして照明光学系３０に向けて出射される。
　ＨＤＲ光源２０において、赤色用位相変調パネル２２Ｒは、赤色ＬＤ２１Ｒが発する赤色光の光路上に配置されている。緑色用位相変調パネル２２Ｇは、緑色ＬＤ２１Ｇが発する緑色光の光路上に配置されている。青色用位相変調パネル２２Ｂは、青色ＬＤ２１Ｂが発する青色光の光路上に配置されている。赤色用位相変調パネル２２Ｒ、緑色用位相変調パネル２２Ｇ、および青色用位相変調パネル２２Ｂはそれぞれ、画素ごとに位相変調量が変えられるデバイスであり、パネルコア４０の赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂのそれぞれのパネル面に対する各色のＨＤＲ照明光ＬＨに所望の強度分布を持たせるために用いられる。第１の実施の形態に係るプロジェクタ１においては、赤色用位相変調パネル２２Ｒ、緑色用位相変調パネル２２Ｇ、および青色用位相変調パネル２２Ｂはそれぞれ、例えば透過型の液晶パネルとなっている。
　ミラー２３は、青色用位相変調パネル２２Ｂから出射された青色光の光路上に配置され、ダイクロイックミラー２４に向けて青色光を反射する。
　ダイクロイックミラー２４およびダイクロイックミラー２５は、波長によって反射率および透過率が異なる特性を有し、ＨＤＲ光源２０において、赤色光、緑色光および青色光を合成するために用いられる。ダイクロイックミラー２４は、緑色用位相変調パネル２２Ｇから出射された緑色光の光路上に配置され、ダイクロイックミラー２５に向けて青色光を透過すると共に、緑色光を反射する。ダイクロイックミラー２５は、赤色用位相変調パネル２２Ｒから出射された赤色光の光路上に配置され、拡散板２６に向けて青色光および緑色光を透過すると共に、赤色光を反射する。
　拡散板２６は、ダイクロイックミラー２５から出射された赤色光、緑色光および青色光の光路上に配置され、ダイクロイックミラー２５から出射された赤色光、緑色光および青色光のスペックルを低減して照明光学系３０に向けて出射する。
　照明光学系３０において、インテグレータ光学系３１は、ＳＤＲ照明光ＬＳの強度分布を均一化して、反射型偏光子３３およびＰＳＣ３４に向けて出射する。
　レンズ３２は、ＨＤＲ光源２０から出射されたＨＤＲ照明光ＬＨを反射型偏光子３３に向けて集光する。
　反射型偏光子３３は、偏光方向によって透過率と反射率とが異なる素子であり、ＳＤＲ照明光ＬＳとＨＤＲ照明光ＬＨとを合波するために用いられる。反射型偏光子３３は、インテグレータ光学系３１とＰＳＣ３４との間の光路上に配置され、ＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとを合波して、ＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとをそれぞれＰＳＣ３４に入射させる。
　ＰＳＣ３４は、入射した光の偏光方向を１つの偏光方向に揃える偏光変換素子であり、ＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとの偏光方向を１つの偏光方向に揃えてレンズ３５に向けて出射する。
　レンズ３５は、ＰＳＣ３４から出射されたＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとをダイクロイックミラー３６に向けて出射する。
　ダイクロイックミラー３６は、レンズ３５から出射されたＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとをそれぞれ、赤色光および青色光と緑色光とに分離して出射する。
　ダイクロイックミラー３６から出射された赤色光および青色光は、レンズ３７を介してパネルコア４０に入射する。ダイクロイックミラー３６から出射された緑色光は、レンズ３８を介してパネルコア４０に入射する。
　パネルコア４０において、赤色光は、カラーセレクト４７、ＰＢＳ４４、および赤色用リターダ４２Ｒを介して赤色用輝度変調パネル４１Ｒに入射する。赤色用輝度変調パネル４１Ｒによって生成された赤色の画像の光は、赤色用リターダ４２Ｒ、ＰＢＳ４４、およびカラーセレクト４８を介してＰＢＳ４５に入射する。
　青色光は、カラーセレクト４７、ＰＢＳ４４、および青色用リターダ４２Ｂを介して青色用輝度変調パネル４１Ｂに入射する。青色用輝度変調パネル４１Ｂによって生成された青色の画像の光は、青色用リターダ４２Ｂ、ＰＢＳ４４、およびカラーセレクト４８を介してＰＢＳ４５に入射する。
　緑色光は、ＰＢＳ４３、および緑色用リターダ４２Ｇを介して緑色用輝度変調パネル４１Ｇに入射する。緑色用輝度変調パネル４１Ｇによって生成された緑色の画像の光は、緑色用リターダ４２Ｇ、ＰＢＳ４３、およびλ／２板４６を介してＰＢＳ４５に入射する。
　ＰＢＳ４５は、各色の画像の光を合成して投射光学系５０に向けて出射する。
　赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂはそれぞれ、ＨＤＲ照明光ＬＨおよびＳＤＲ照明光ＬＳの各色の照明光に基づいて映像を生成する。第１の実施の形態に係るプロジェクタ１においては、赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂはそれぞれ、例えば反射型の液晶パネルとなっている。
　赤色用リターダ４２Ｒ、緑色用リターダ４２Ｇ、および青色用リターダ４２Ｂは、例えばλ／４板であり、それぞれ赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂにおける液晶のプレチルトによる微小位相差を補償するために用いられる。赤色用リターダ４２Ｒ、緑色用リターダ４２Ｇ、および青色用リターダ４２Ｂを用いることで、コントラストが向上する。
　ＰＢＳ４３、ＰＢＳ４４、およびＰＢＳ４５はそれぞれ偏光面を有し、偏光面に対してＰ偏光の光は透過、Ｓ偏光の光を反射する。
　λ／２板４６は、位相をλ／２遅らせる光学素子であり、緑色光の偏光が９０度回転するように配置されている。
　カラーセレクト４７およびカラーセレクト４８は、特定の波長のみに働く波長板であり、赤色光のみ偏光が９０度回転するように配置されている。
　投射レンズ５１は、パネルコア４０の赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂによって生成された映像を図示しないスクリーン等の投影面に投影する複数のレンズを有している。
　プロジェクタ１において、ＳＤＲ光源１０から出射されたＳＤＲ照明光ＬＳは、照明光学系３０のインテグレータ光学系３１を通り、その後ＰＳＣ３４でＨＤＲ照明光ＬＨと同じ偏光方向に揃えられる。照明光学系３０から出射されたＳＤＲ照明光ＬＳの各色光は、パネルコア４０に入射し、赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂを均一に照明する。
　ＨＤＲ光源２０から出射された各色光は赤色用位相変調パネル２２Ｒ、緑色用位相変調パネル２２Ｇ、および青色用位相変調パネル２２Ｂに入射して、拡散板２６の拡散面で所望の強度分布を生成するように位相が変調される。拡散面で生成された所望の強度分布を持つＨＤＲ照明光ＬＨの各色光は、照明光学系３０を経由してパネルコア４０に入射し、赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂの各パネル面に結像される。ＨＤＲ照明光ＬＨはインテグレータ光学系３１とＰＳＣ３４の間に配置された反射型偏光子３３によって反射され、ＳＤＲ照明光ＬＳと合波される。その後、ＨＤＲ照明光ＬＨはＰＳＣ３４をそのまま透過し、ＳＤＲ照明光ＬＳと同じ偏光でＰＳＣ３４から出射される。パネルコア４０において、赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂの各パネル面は、照明光学系３０を出射したＨＤＲ照明光ＬＨの各色光によって所望の強度分布を持った状態で照明される。
　パネルコア４０から出射された光は投射レンズ５１によって図示しないスクリーン等の投影面に投影される。
［１．２　第１の実施の形態に係る表示装置の要部の構成および作用］
（反射型偏光子３３の作用）
　図２は、図１に示したプロジェクタ１における反射型偏光子３３の光学作用の一例を示している。
　プロジェクタ１では、ＨＤＲ光源２０から出射されるＨＤＲ照明光ＬＨの偏光方向と、ＳＤＲ光源１０から出射されるＳＤＲ照明光ＬＳの偏光方向とが互いに異なる。ＳＤＲ照明光ＬＳは、例えば反射型偏光子３３に対してＰ偏光の状態で入射する。ＨＤＲ照明光ＬＨは、例えば反射型偏光子３３に対してＳ偏光の状態で入射する。反射型偏光子３３は、偏光方向の違いに基づいて、ＨＤＲ照明光ＬＨをＰＳＣ３４に向けて反射すると共に、ＳＤＲ照明光ＬＳをＰＳＣ３４に向けて透過する。
　反射型偏光子３３は、反射型偏光子３３に対してＰ偏光のＳＤＲ照明光ＬＳはすべて透過し、Ｓ偏光のＨＤＲ照明光ＬＨはすべて反射する。このため、プロジェクタ１では、反射型偏光子３３により空間的に蹴られる光はほぼないので、高効率といえる。
　プロジェクタ１では、上述したように、インテグレータ光学系３１を介して均一照明光となるＳＤＲ照明光ＬＳと、所望の強度分布を持つように位相変調されたＨＤＲ照明光ＬＨは、インテグレータ光学系３１とＰＳＣ３４の間に設置された反射型偏光子３３により偏光合波される。反射型偏光子３３によりＳＤＲ照明光ＬＳとＨＤＲ照明光ＬＨとを合波した後、ＰＳＣ３４により両者の偏光が揃えられる。
（ＰＳＣ３４の具体的な構成例および光学作用）
　図３は、図１に示したプロジェクタ１におけるＰＳＣ３４の具体的な構成例および光学作用の一例を示している。
　ＰＳＣ３４は、偏光膜３４１と、λ／２板３４２と、遮蔽領域３４３と、開口領域３４４とを有している。
　ＰＳＣ３４には、入射面において、遮蔽領域３４３と開口領域３４４とが交互に複数、設けられている。偏光膜３４１は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する特性を有する。λ／２板３４２は、ＰＳＣ３４の出射面側において遮蔽領域３４３に対応する領域に複数、設けられている。λ／２板３４２は、Ｓ偏光の光をＰ偏光の光に変換する。
　プロジェクタ１では、ＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとが反射型偏光子３３で合波された後、異なる偏光を持つ光線がＰＳＣ３４に入射する。ＨＤＲ照明光ＬＨはＰＳＣ３４に対して例えばＰ偏光で入射するため、そのままＰＳＣ３４を透過しＰ偏光のまま出射する。一方のＳＤＲ照明光ＬＳはＰＳＣ３４に対して例えばＳ偏光で入射するため、ＰＳＣ３４内で２度反射し、λ／２板３４２のある経路へ進み、偏光が回転されＰ偏光として出射する。よって、異なる偏光を持ったＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳはＰＳＣ３４を透過した後は偏光が揃えられる。
　このように、プロジェクタ１では、ＰＳＣ３４を透過した後はＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとのそれぞれの偏光が揃えられるため、パネルコア４０における赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂのそれぞれを液晶パネルを用いて構成することが可能となる。プロジェクタ１では、輝度変調パネルとして、例えばＤＭＤではなく液晶パネルを使用できるため、低コスト化が期待できる。
（ＨＤＲ照明光ＬＨの色度範囲とＳＤＲ照明光ＬＳの色度範囲）
　図４は、図１に示したプロジェクタ１におけるＳＤＲ照明光ＬＳの色度範囲とＨＤＲ照明光ＬＨの色度範囲との一例を示している。図４には、ＳＤＲ照明光ＬＳの色度範囲とＨＤＲ照明光ＬＨの色度範囲との一例を、ＣＩＥ（国際照明委員会）で規定されたＣＩＥ１９３１色空間のｘｙ色度図上で表している。
　プロジェクタ１では、ＳＤＲ光源１０における赤色ＬＤ１１Ｒ、緑色ＬＤ１１Ｇ、および青色ＬＤ１１Ｂはそれぞれ、ＨＤＲ光源２０における赤色ＬＤ２１Ｒ、緑色ＬＤ２１Ｇ、および青色ＬＤ２１Ｂのそれぞれと同一の波長の色光を発するレーザダイオードであってよい。
　ＨＤＲ照明光ＬＨはプロジェクタ１で表示する映像に合わせて強度分布が変化するため、均一照明であるＳＤＲ照明光ＬＳに対するＨＤＲ照明光ＬＨの割合は変化することになる。この割合が変化しても色度点がずれないようにするには、ＳＤＲ照明光ＬＳとＨＤＲ照明光ＬＨの波長スペクトルを同じにする必要がある。反射型偏光子３３による偏光合波は合波する光線の波長には依存しないため、全く同じ波長スペクトルであっても合波が可能である。よって、この合波方法では、ＳＤＲ照明光ＬＳにＨＤＲ照明光ＬＨを重畳したとき、映像中でのそれぞれの割合が変化しても色度点がずれない。
　プロジェクタ１では、映像の中での色度点のずれを考慮する必要がないため、画作りの負担が軽減される。さらに、ＳＤＲ照明光ＬＳとＨＤＲ照明光ＬＨとで同じ波長の光を使用できるため、Ｒｅｃ．７０９やＲｅｃ．２０２０などの色域の規格を満たしやすくなる。
（ＰＳＣ３４におけるＨＤＲ照明光ＬＨの入射領域について）
　図５は、図１に示したプロジェクタ１における第１の構成例に係るＰＳＣ３４におけるＨＤＲ照明光ＬＨの入射領域の一例を示している。図５の（Ａ）はＰＳＣ３４の平面図、図５の（Ｂ）はＰＳＣ３４の断面図となっている。図６は、図１に示したプロジェクタ１における第２の構成例に係るＰＳＣ３４ＡにおけるＨＤＲ照明光ＬＨの入射領域の一例を示している。図６の（Ａ）はＰＳＣ３４Ａの平面図、図６の（Ｂ）はＰＳＣ３４Ａの断面図となっている。
　図５に示したＰＳＣ３４は上下対称タイプの構成、図６に示したＰＳＣ３４Ａは上下非対称タイプの構成となっている。ＰＳＣ３４およびＰＳＣ３４Ａはそれぞれ、光が入射する複数の開口領域３４４を有している。反射型偏光子３３は、ＰＳＣ３４またはＰＳＣ３４Ａにおける複数の開口領域３４４のうちの１つの開口領域（例えば中心付近の開口領域３４４Ｃ）内にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させることが望ましい。
　ＨＤＲ照明光ＬＨは位相変調パネルにより変調された位相を崩さずにパネルコア４０の輝度変調パネルまで到達させることが望ましい。よって、照明分布を均一化するインテグレータ光学系３１を回避して合波することが望ましい。また、合波後に入射するＰＳＣ３４により照明分布が分岐してはいけないので、ＰＳＣ３４またはＰＳＣ３４Ａにおける複数の開口領域３４４のうちの１つの開口領域内に入射させることが望ましい。
　図５に示した上下対称タイプのＰＳＣ３４は、図６に示した上下非対称タイプのＰＳＣ３４Ａに比べて中心付近の開口領域３４４Ｃが広いため、合波の際にＨＤＲ照明光ＬＨが蹴られにくいという利点がある。しかし、上下対称タイプのＰＳＣ３４の中心付近の広い開口領域３４４Ｃを使用する際は、ＰＳＣ３４に対してＰ偏光で入射させる必要がある。これは、Ｓ偏光で入射させるとＰＳＣ３４内で反射して照明光が分岐してしまうためである。
　ＰＳＣ３４の１つの開口領域３４４内であっても、ＨＤＲ照明光ＬＨが中心部を通る場合と端部を通る場合とでそれぞれ利点、欠点がある。
（ＰＳＣ３４の１つの開口領域内の中心部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させる場合）
　図７は、図１に示したプロジェクタ１におけるＰＳＣ３４の１つの開口領域内の中心部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射した状態の一例を示している。図８は、ＰＳＣ３４の１つの開口領域内の中心部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させた場合の、投射レンズ５１におけるＳＤＲ照明光ＬＳおよびＨＤＲ照明光ＬＨの通過状態の一例を示している。図９は、ＰＳＣ３４の１つの開口領域内の中心部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させた場合の、パネルコア４０における輝度変調パネル上のＳＤＲ照明光ＬＳおよびＨＤＲ照明光ＬＨの角度分布の一例を示している。なお、図９において、横軸は輝度変調パネル上の水平方向の角度θｘ、縦軸は輝度変調パネル上の垂直方向の角度θｙを示す。図１０は、ＰＳＣ３４の１つの開口領域内の中心部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させた場合の、反射型偏光子３３の周辺の光学部品による光線の蹴られの状態の一例を示している。
　図７に示したようにＰＳＣ３４の１つの開口領域内の中心部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させる場合、利点の一つとして、図８に示したように投射レンズ５１の口径食による投影面（スクリーン面）での周辺減光が起こりにくいことがある。投射レンズ５１の口径食による周辺減光とは、開口絞りＳｔの位置での角度分布が大きい場合に、スクリーン中心では投影されるような角度の光線でも、スクリーン端に行く光線は角度によって投射レンズ５１に蹴られてしまい、スクリーン周辺が暗くなる現象である。図８において、例えばレンズ端部５１１で光線が蹴られてしまう。ＨＤＲ照明光ＬＨをＰＳＣ３４の中心部に入射させると開口絞りＳｔの位置でのＨＤＲ照明光ＬＨの角度分布は小さくなるため、スクリーン面の中心に行く光線およびスクリーン面の端に行く光線ともに投射レンズ５１により蹴られにくく、周辺減光が起こりにくい。
　もう一つの利点は、図９に示したようにＨＤＲ照明光ＬＨが投射レンズ５１のＦナンバーにより蹴られにくいことである。ＨＤＲ照明光ＬＨをＰＳＣ３４の中心部に入射させると、パネルコア４０における輝度変調パネルに対して光線がほぼ垂直に入射することになるため、投射レンズ５１のＦナンバーにより蹴られる心配はないということになる。
　欠点の一つとして、合波用の反射型偏光子３３の設置性が悪いことがある。この問題に対しては、反射型偏光子３３の長さを、インテグレータ光学系３１とＰＳＣ３４との距離ｄ１（図１０）が大きくならない方向に伸ばすことで設置性を良くするなどの対策が考えられる。この対策により反射型偏光子３３を余分に大きくしたとしてもＳＤＲ照明光ＬＳは問題なく透過されるため、効率低下などの影響はない。
　もう一つの欠点は、図１０に示したように反射型偏光子３３周辺の第２のフライアイレンズ３１ＢやＰＳＣ３４などの光学部品により光線が蹴られるおそれがあることである。ＳＤＲ照明光ＬＳの効率を保持するためには、第２のフライアイレンズ３１ＢとＰＳＣ３４との距離ｄ１はなるべく近くする必要がある。しかし、反射型偏光子３３を配置するためにはある程度の間隔が必要であり、さらに反射型偏光子３３をＰＳＣ３４の中心部に配置するとＨＤＲ照明光ＬＨの発散角に合わせてさらに間隔を広げる必要がある。ＳＤＲ照明光ＬＳの効率を優先した場合に、ＨＤＲ照明光ＬＨが第２のフライアイレンズ３１ＢやＰＳＣ３４に蹴られる可能性がある。
（ＰＳＣ３４の１つの開口領域内の端部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させる場合）
　図１１は、図１に示したプロジェクタ１におけるＰＳＣ３４の１つの開口領域内の端部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射した状態の一例を示している。図１２は、ＰＳＣ３４の１つの開口領域内の端部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させた場合の、投射レンズ５１におけるＳＤＲ照明光ＬＳおよびＨＤＲ照明光ＬＨの通過状態の一例を示している。図１３は、ＰＳＣ３４の１つの開口領域内の端部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させた場合の、パネルコア４０における輝度変調パネル上のＳＤＲ照明光ＬＳおよびＨＤＲ照明光ＬＨの角度分布の一例を示している。なお、図１３において、横軸は輝度変調パネル上の水平方向の角度θｘ、縦軸は輝度変調パネル上の垂直方向の角度θｙを示す。図１４は、ＰＳＣ３４の１つの開口領域内の端部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させた場合の、反射型偏光子３３の周辺の光学部品による光線の蹴られの状態の一例を示している。
　図１１に示したようにＰＳＣ３４の１つの開口領域内の端部にＨＤＲ照明光ＬＨを入射させる場合、基本的には、中心部に入射させるときの利点が欠点に、欠点が利点となる。
　利点の一つとして、合波用の反射型偏光子３３はＰＳＣ３４の端部に配置するため、設置がしやすい。もう一つの利点は、反射型偏光子３３が端部に配置されているため、ＨＤＲ照明光ＬＨの角度分布を広げたとしても、図１４に示したように第２のフライアイレンズ３１ＢやＰＳＣ３４などの周辺の光学素子に蹴られる心配が少ないことである。
　欠点の一つとして、図１２に示したように投射レンズ５１の口径食によるスクリーン面での周辺減光が起こりやすいことである。ＨＤＲ照明光ＬＨをＰＳＣ３４の端部に入射させると投射レンズ５１の開口絞りＳｔの位置での角度分布が大きくなり、スクリーンの中心に対して端部に行く光線が投射レンズ５１により蹴られやすくなり、周辺減光が起こる可能性がある。図１２において、例えばレンズ端部５１１で光線が蹴られてしまう。
　もう一つの欠点として、ＨＤＲ照明光ＬＨがパネルコア４０の輝度変調パネルに対して大きな角度を持って入射するため、図１３に示したように投射レンズ５１のＦナンバーに蹴られるおそれがあることがある。投射レンズ５１のＦナンバーにより光線が蹴られた場合、ＨＤＲ照明光ＬＨが全体的に暗くなる可能性がある。
［１．３　効果］
　以上説明したように、第１の実施の形態に係る照明装置、および表示装置によれば、ＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとを、インテグレータ光学系３１とＰＳＣ３４との間の光路上に配置された反射型偏光子３３によって合波し、ＰＳＣ３４に入射させるようにしたので、所望の強度分布の照明光を得ることが可能となる。
　また、第１の実施の形態に係る照明装置、および表示装置によれば、ＨＤＲ光源２０の位相変調パネルで変調した位相を崩さずに、ＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとを合波することができる。ＨＤＲ照明光ＬＨはインテグレータ光学系３１を回避してＳＤＲ照明光ＬＳと合波される。さらに、ＰＳＣ３４ではＨＤＲ照明光ＬＨが分岐されないようにＰＳＣ３４の１つの開口領域内に入射する。これらのことから、ＨＤＲ照明光ＬＨは位相変調パネルにより生成された照明分布を崩さずにパネルコア４０の輝度変調パネルに到達することができる。ＨＤＲ照明光ＬＨの位相を崩さないようにすることで、輝度変調パネルへの照明分布が忠実に再現され、より最大輝度を突き上げることができる。
　また、第１の実施の形態に係る照明装置、および表示装置によれば、上述したように、ＳＤＲ照明光ＬＳに対するＨＤＲ照明光ＬＨの割合が変化しても色ずれが起こらないようにすることができる。
　また、第１の実施の形態に係る照明装置、および表示装置によれば、上述したように、ＰＳＣ３４を透過した後はＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとのそれぞれの偏光が揃えられるため、パネルコア４０の輝度変調パネルとして、液晶パネルを用いることが可能となる。
　また、第１の実施の形態に係る照明装置、および表示装置によれば、上述したように、反射型偏光子３３に対してＰ偏光のＳＤＲ照明光ＬＳはすべて透過し、Ｓ偏光のＨＤＲ照明光ＬＨはすべて反射することが可能であるため、高効率である。効率が低下しないので、合波機構を導入することで光源を増やす必要はなく、低コスト化、低消費電力化、およびコンパクト化につながる。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態の効果についても同様である。
［１．４　変形例］
　以上の説明では、ＳＤＲ光源１０とＨＤＲ光源２０とにそれぞれ、赤色、緑色および青色のレーザを使用した例を示したが、赤外光など他の波長のレーザを使用してもよい。また、３色以外の構成であってもよい。また、ＨＤＲ光源２０において、赤色用位相変調パネル２２Ｒ、緑色用位相変調パネル２２Ｇ、および青色用位相変調パネル２２Ｂはそれぞれ、透過型の液晶パネルに限らず、例えば反射型の液晶パネルを用いた構成であってもよい。
＜２．第２の実施の形態＞
　次に、本開示の第２の実施の形態に係る照明装置、および表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１の実施の形態に係る照明装置、および表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
　図１５は、第２の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタ１Ａの要部の一構成例を示している。
　第２の実施の形態に係るプロジェクタ１Ａは、照明光学系３０において、図１に示したプロジェクタ１における反射型偏光子３３に代えて、ミラー３３Ａを備えている。その他の構成は、上記第１の実施の形態に係る照明装置、および表示装置と略同様であってもよい。
　第２の実施の形態において、ミラー３３Ａは、本開示の技術における「反射素子」の一具体例に相当する。
　ＳＤＲ照明光ＬＳの効率低下を許容すれば、プロジェクタ１Ａのように、ＳＤＲ照明光ＬＳとＨＤＲ照明光ＬＨとを合波するために、ミラー３３Ａを使用してもよい。
＜３．第３の実施の形態＞
　次に、本開示の第３の実施の形態に係る照明装置、および表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１または第２の実施の形態に係る照明装置、および表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
　本開示の技術において用いる輝度変調パネルは、透過型の液晶パネルであってもよいし、反射型の液晶パネルであってもよい。それに合わせて、図１に示したパネルコア４０は、透過型の液晶パネルを用いた３ＬＣＤ方式の構成でもよいし、反射型の液晶パネルの場合はＳコア方式に限らず、トライコア方式や３ＰＢＳ方式の構成であってもよい。以下、各方式の概要を説明する。
（３ＬＣＤ方式）
　図１６は、第３の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの第１の構成例の要部を示している。
　第３の実施の形態に係るプロジェクタの第１の構成例は、図１に示したプロジェクタ１におけるパネルコア４０に代えてパネルコア４０Ａを備えている。パネルコア４０Ａは、輝度変調パネルとして透過型の液晶パネルを用いた３ＬＣＤ方式となっている。
　パネルコア４０Ａは、ダイクロイックミラー３１１と、ダイクロイックミラー３１２と、ミラー３１３と、ミラー３１４と、ミラー３１５と、ダイクロイックプリズム４５０とを有している。また、パネルコア４０Ａは、赤色用輝度変調パネル４１１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１１Ｂを、さらに有している。
　赤色用輝度変調パネル４１１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１１Ｂは、透過型の液晶パネルである。
　赤色用輝度変調パネル４１１Ｒは、ダイクロイックミラー３１１、ダイクロイックミラー３１２は、ミラー３１４、およびミラー３１５を介して赤色光で照明される。
　緑色用輝度変調パネル４１１Ｇは、ダイクロイックミラー３１１、およびミラー３１３を介して緑色光で照明される。
　青色用輝度変調パネル４１１Ｂは、ダイクロイックミラー３１１、およびダイクロイックミラー３１２を介して青色光で照明される。
　ダイクロイックプリズム４５０には、赤色用輝度変調パネル４１１Ｒによって生成された赤色の画像の光と、緑色用輝度変調パネル４１１Ｇによって生成された緑色の画像の光と、青色用輝度変調パネル４１１Ｂによって生成された青色の画像の光とが入射する。ダイクロイックプリズム４５０は、各色の画像の光を合成して投射光学系５０に向けて出射する。
（トライコア方式）
　図１７は、第３の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの第２の構成例の要部を示している。
　第３の実施の形態に係るプロジェクタの第２の構成例は、図１に示したプロジェクタ１におけるパネルコア４０に代えてパネルコア４０Ｂを備えている。パネルコア４０Ｂは、輝度変調パネルとして反射型の液晶パネルを用いたトライコア方式となっている。
　パネルコア４０Ｂは、ダイクロイックミラー３２１と、ミラー３２２と、レンズ３２３と、レンズ３２４と、ダイクロイックミラー３２５と、レンズ３２６と、レンズ３２７と、レンズ３２８と、ダイクロイックプリズム４５１とを有している。また、パネルコア４０Ｂは、ワイヤーグリッド３３１、ワイヤーグリッド３３２、およびワイヤーグリッド３３３をさらに有している。ワイヤーグリッド３３１、ワイヤーグリッド３３２、およびワイヤーグリッド３３３は、偏光の方向によって透過率および反射率が異なる光学素子である。
　また、パネルコア４０Ｂは、赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂと、赤色用リターダ４２Ｒ、緑色用リターダ４２Ｇ、および青色用リターダ４２Ｂとを、さらに有している。
　赤色用輝度変調パネル４１Ｒは、ダイクロイックミラー３２１、ミラー３２２、レンズ３２３、ダイクロイックミラー３２５、レンズ３２６、ワイヤーグリッド３３１、および赤色用リターダ４２Ｒを介して赤色光で照明される。
　緑色用輝度変調パネル４１Ｇは、ダイクロイックミラー３２１、ミラー３２２、レンズ３２３、ダイクロイックミラー３２５、レンズ３２４、ワイヤーグリッド３３２、および緑色用リターダ４２Ｇを介して緑色光で照明される。
　青色用輝度変調パネル４１Ｂは、ダイクロイックミラー３２１、レンズ３２７、レンズ３２８、ワイヤーグリッド３３３、および青色用リターダ４２Ｂを介して青色光で照明される。
　ダイクロイックプリズム４５１には、赤色用輝度変調パネル４１Ｒによって生成された赤色の画像の光と、緑色用輝度変調パネル４１Ｇによって生成された緑色の画像の光と、青色用輝度変調パネル４１Ｂによって生成された青色の画像の光とが入射する。ダイクロイックプリズム４５１は、各色の画像の光を合成して投射光学系５０に向けて出射する。
（３ＰＢＳ方式）
　図１８は、第３の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの第３の構成例の要部を示している。
　第３の実施の形態に係るプロジェクタの第３の構成例は、図１に示したプロジェクタ１におけるパネルコア４０に代えてパネルコア４０Ｃを備えている。パネルコア４０Ｃは、輝度変調パネルとして３つの反射型の液晶パネルを用い、３つの反射型の液晶パネルのそれぞれに対してＰＢＳを配置した３ＰＢＳ方式となっている。
　パネルコア４０Ｃは、ダイクロイックミラー３５１と、ミラー３５２と、ミラー３５３と、ダイクロイックミラー３５４とを有している。また、パネルコア４０Ｃは、ダイクロイックプリズム４６０と、ＰＢＳ４６１と、ＰＢＳ４６２と、ＰＢＳ４６３とを、さらに有している。また、パネルコア４０Ｃは、赤色用輝度変調パネル４１Ｒ、緑色用輝度変調パネル４１Ｇ、および青色用輝度変調パネル４１Ｂと、赤色用リターダ４２Ｒ、緑色用リターダ４２Ｇ、および青色用リターダ４２Ｂとを、さらに有している。
　赤色用輝度変調パネル４１Ｒは、ダイクロイックミラー３５１、ミラー３５２、ＰＢＳ４６１、および赤色用リターダ４２Ｒを介して赤色光で照明される。
　緑色用輝度変調パネル４１Ｇは、ダイクロイックミラー３５１、ミラー３５３、ダイクロイックミラー３５４、ＰＢＳ４６２、および緑色用リターダ４２Ｇを介して緑色光で照明される。
　青色用輝度変調パネル４１Ｂは、ダイクロイックミラー３５１、ミラー３５３、ダイクロイックミラー３５４、ＰＢＳ４６３、および青色用リターダ４２Ｂを介して青色光で照明される。
　ダイクロイックプリズム４６０には、赤色用輝度変調パネル４１Ｒによって生成された赤色の画像の光と、緑色用輝度変調パネル４１Ｇによって生成された緑色の画像の光と、青色用輝度変調パネル４１Ｂによって生成された青色の画像の光とが入射する。ダイクロイックプリズム４６０は、各色の画像の光を合成して投射光学系５０に向けて出射する。
　その他の構成、動作および効果は、上記第１または第２の実施の形態に係る照明装置、および表示装置と略同様であってもよい。
＜４．第４の実施の形態＞
　次に、本開示の第４の実施の形態に係る照明装置、および表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第３のいずれかの実施の形態に係る照明装置、および表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
　本開示の技術において輝度変調パネルは、ＲＧＢを時分割に駆動してカラーの映像を出すような単板方式や２板方式であってもよい。また、輝度変調パネルはＤＭＤであってもよい。
　また、本開示の技術においてＨＤＲ光源に用いる位相変調パネルは単板であってもよい。単板であっても、ＲＧＢそれぞれの位相変調は、時分割や、パネル領域をＲＧＢに分ける空間分割などで可能である。
　以下、輝度変調パネルが単板方式の場合の構成例を説明する。
　図１９は、第４の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタの要部の一構成例を示している。
　第４の実施の形態に係るプロジェクタは、図１に示したプロジェクタ１におけるパネルコア４０に代えてパネルコア４０Ｄを備えている。
　パネルコア４０Ｄは、レンズ３５０と、輝度変調パネル４１０と、リターダ４２０と、ＰＢＳ４７０とを有している。輝度変調パネル４１０は、例えば反射型の液晶パネルとなっている。
　パネルコア４０Ｄでは、赤色光、緑色光、および青色光は、レンズ３５０、ＰＢＳ４７０、およびリターダ４２０を介して、時分割で輝度変調パネル４１０に照射される。輝度変調パネル４１０は、各色の映像を時分割で生成する。
　ＰＢＳ４７０は、変調パネル４１０によって生成された各色の映像を時分割で投射光学系５０に向けて出射する。
　その他の構成、動作および効果は、上記第１または第２の実施の形態に係る照明装置、および表示装置と略同様であってもよい。
＜５．第５の実施の形態＞
　次に、本開示の第５の実施の形態に係る照明装置、および表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第４のいずれかの実施の形態に係る照明装置、および表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
　本開示の技術では、反射素子によって、同一波長の光の合波が可能であるため、ＳＤＲ照明光ＬＳとＨＤＲ照明光ＬＨとを同一光源から分岐させるような構成が可能である。同じ波長の光を合波するということは、ＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとにそれぞれ別の波長スペクトルを持つ光源を用意するのではなく、同一光源から分岐して利用できる。この場合、プロジェクタの小型化や低コスト化につながる。
　図２０は、第５の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタ１Ｂの全体構成例を示している。
　第５の実施の形態に係るプロジェクタ１Ｂは、図１に示したプロジェクタ１におけるＳＤＲ光源１０に代えてＳＤＲ光源１０Ａを備えている。また、第５の実施の形態に係るプロジェクタ１Ｂは、図１に示したプロジェクタ１におけるＨＤＲ光源２０に代えてＨＤＲ光源２０Ａを備えている。
　ＨＤＲ光源２０Ａは、図１に示したプロジェクタ１におけるＨＤＲ光源２０の構成に対して、ダイクロイックミラー１２１、ダイクロイックミラー１２２、およびダイクロイックミラー１２３をさらに有している。
　ＳＤＲ光源１０Ａは、一部の構成要素がＨＤＲ光源２０Ａと共通化されている。ＳＤＲ光源１０Ａは、ＨＤＲ光源２０Ａと共通化された構成要素として、赤色ＬＤ２１Ｒ、緑色ＬＤ２１Ｇ、および青色ＬＤ２１Ｂと、ダイクロイックミラー１２１、ダイクロイックミラー１２２、およびダイクロイックミラー１２３とを有している。また、ＳＤＲ光源１０Ａは、拡散板１６と、レンズ１２４と、レンズ１２５と、ミラー１２６とをさらに有している。
　ＳＤＲ光源１０Ａは、ＨＤＲ光源２０Ａにおける赤色ＬＤ２１Ｒ、緑色ＬＤ２１Ｇ、および青色ＬＤ２１Ｂからのそれぞれの色光を、ダイクロイックミラー１２１、ダイクロイックミラー１２２、およびダイクロイックミラー１２３を用いて分岐させることによって、互いに波長の異なる複数の色光を含むＳＤＲ照明光ＬＳを生成して出射する
　その他の構成、動作および効果は、上記第１ないし第４のいずれかの実施の形態に係る照明装置、および表示装置と略同様であってもよい。
＜６．第６の実施の形態＞
　次に、本開示の第６の実施の形態に係る照明装置、および表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第５のいずれかの実施の形態に係る照明装置、および表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
　本開示の技術では、反射素子による合波を行うため、合波の際には、ＨＤＲ照明光ＬＨとＳＤＲ照明光ＬＳとのそれぞれの波長スペクトルに依存しない。そのため、ＳＤＲ光源１０に広波長帯域の光源、例えば蛍光体光源を使用することも可能である。
　図２１は、第６の実施の形態に係る表示装置としてのプロジェクタ１Ｃの全体構成例を示している。
　第６の実施の形態に係るプロジェクタ１Ｃは、図１に示したプロジェクタ１におけるＳＤＲ光源１０に代えてＳＤＲ光源１０Ｂを備えている。
　ＳＤＲ光源１０Ｂは、蛍光体ホイール１１０と、青色ＬＤ１１１Ｂと、レンズ１１３と、偏光リサイクル素子１１４とを有している。
　なお、第６の実施の形態において、蛍光体ホイール１１０および青色ＬＤ１１１Ｂは、本開示の技術における「蛍光体光源」の一具体例に相当する。また、偏光リサイクル素子１１４は、本開示の技術における「反射型偏光変換素子」の一具体例に相当する。
　ＳＤＲ光源１０Ｂは、複数の色光を含む広帯域の光を発する蛍光体光源を有する。偏光リサイクル素子１１４は、蛍光体光源と反射型偏光子３３との間の光路上に配置され、蛍光体光源からの出射光の偏光方向を所定の方向に揃える。
　蛍光体ホイール１１０は、波長変換材料としての蛍光体１１２を有している。青色ＬＤ１１１Ｂは、蛍光体１１２を励起する励起光源であり、励起光として青色光を発する。蛍光体１１２は、青色光によって励起され、赤色光および緑色光を含む光を発する。
　図２２は、図２１に示したプロジェクタ１Ｃにおける偏光リサイクル素子１４の光学作用の一例を示している。
　偏光リサイクル素子１１４は、偏光膜１１５を有している。偏光膜１１５は、偏光リサイクル素子１１４に対してＳ偏光の光は反射し、Ｐ偏光の光は透過する特性を有する。
　蛍光体光源のような偏光の揃っていない広波長帯域の光源の場合、ＨＤＲ照明光ＬＨと合波する前に、ＳＤＲ照明光ＬＳの偏光を揃えておくことが望ましい。このため、図２２に示す偏光リサイクル素子１１４のような偏光を揃える光学素子を合波用の反射型偏光子３３の前に配置することが望ましい。偏光リサイクル素子１１４は偏光ビームスプリッタを複数個組み合わせた構造となっており、偏光リサイクル素子１１４に対してＳ偏光の光は反射し、Ｐ偏光の光は透過する。反射されたＳ偏光の光は偏光リサイクル素子１１４に対してＰ偏光になり透過されるまで、波長変換材料と偏光リサイクル素子１１４との間を行き来することになる。
　図２３は、図２１に示したプロジェクタ１ＣにおけるＳＤＲ照明光ＬＳの色度範囲とＨＤＲ照明光ＬＨの色度範囲との一例を示している。図２３には、ＳＤＲ照明光ＬＳの色度範囲とＨＤＲ照明光ＬＨの色度範囲との一例を、ＣＩＥで規定されたＣＩＥ１９３１色空間のｘｙ色度図上で表している。図２４は、図２１に示したプロジェクタ１ＣにおけるＳＤＲ照明光ＬＳの波長スペクトル（図２４の（Ａ））とＨＤＲ照明光ＬＨの波長スペクトル（図２４の（Ｂ））との一例を示している。また、図２４の（Ｃ）には、ＳＤＲ照明光ＬＳとＨＤＲ照明光ＬＨとを合波した状態の波長スペクトルの一例を示す。
　輝度変調パネルへの照明光として、ＳＤＲ照明光ＬＳに対してＨＤＲ照明光ＬＨの割合が少ないと蛍光体光源の色域に引き付けられて色域は狭くなるが、ＳＤＲ光源１０ＢとＨＤＲ光源２０の色度範囲を所定の範囲にすることで、色度点のずれは極力抑えることができる。
　プロジェクタ１Ｃでは、前提として、ＨＤＲ照明光ＬＨは、スペクトル幅の狭いレーザ光源を使用しているため、ｘｙ色度図の広範囲の色を表現することができる、つまり広色域である。一方、ＳＤＲ照明光ＬＳは、スペクトル幅の比較的広い蛍光体光源を使用しているため、ＨＤＲ照明光ＬＨよりも色域は狭くなる。
　ＨＤＲ国際規格ＢＴ．２０２０によると、赤は６３０ｎｍ、緑は５３２ｎｍ、青は４６７ｎｍの色域を表現すべきなので、ＨＤＲ光源２０はこの波長に近いレーザ光源を使用することが望ましい。ＳＤＲ光源１０Ｂにおいても、色域は狭くなってはしまうが、図２３に示したように、プロジェクタ１Ｃの白色点とＨＤＲ照明光ＬＨのＲＧＢのそれぞれの色度点とを結ぶ直線上に、色域の頂点があるとよい。こうすることにより、ＨＤＲ照明光ＬＨおよびＳＤＲ照明光ＬＳのそれぞれの色域の違いはあるものの、プロジェクタ１Ｃとして自然な映像を表現することができる。
　その他の構成、動作および効果は、上記第１ないし第４のいずれかの実施の形態に係る照明装置、および表示装置と略同様であってもよい。
＜７．その他の実施の形態＞
　本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
　例えば、上記各実施の形態では、照明装置をプロジェクタに適用し、照明装置による被照明対象物が、映像を生成する輝度変調パネルである場合を例に説明したが、照明装置をプロジェクタ以外の機器に適用してもよい。
　例えば、本技術は以下のような構成を取ることもできる。
　以下の構成の本技術によれば、第１の照明光と第２の照明光とを、インテグレータ光学系と偏光変換素子との間の光路上に配置された反射素子によって合波し、偏光変換素子に入射させるようにしたので、所望の強度分布の照明光を得ることが可能となる。
　例えば、本技術は以下のような構成を取ることもできる。
（１）
　所望の強度分布を持つように位相変調された第１の照明光を出射する第１の光源と、
　第２の照明光を出射する第２の光源と、
　前記第２の照明光の強度分布を均一化するインテグレータ光学系と、
　入射した光の偏光方向を１つの偏光方向に揃える偏光変換素子と、
　前記インテグレータ光学系と前記偏光変換素子との間の光路上に配置され、前記第１の照明光と前記第２の照明光とを合波して、前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記偏光変換素子に入射させる反射素子と
　を備える
　照明装置。
（２）
　前記反射素子は、反射型偏光子である
　上記（１）に記載の照明装置。
（３）
　前記第１の光源から出射された前記第１の照明光の偏光方向と、前記第２の光源から出射された前記第２の照明光の偏光方向とが互いに異なり、
　前記反射型偏光子は、偏光方向の違いに基づいて、前記第１の照明光を前記偏光変換素子に向けて反射すると共に、前記第２の照明光を前記偏光変換素子に向けて透過する
　上記（２）に記載の照明装置。
（４）
　前記偏光変換素子は、光が入射する複数の開口領域を有し、
　前記反射素子は、前記偏光変換素子における前記複数の開口領域のうちの１つの開口領域に前記第１の照明光を入射させる
　上記（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の照明装置。
（５）
　前記反射素子は、前記偏光変換素子における前記１つの開口領域内の中心部に前記第１の照明光を入射させる
　上記（４）に記載の照明装置。
（６）
　前記反射素子は、前記偏光変換素子における前記１つの開口領域内の端部に前記第１の照明光を入射させる
　上記（４）に記載の照明装置。
（７）
　前記第１の光源は、互いに波長の異なる色光を発する第１の複数のレーザ光源を有し、
　前記第２の光源は、前記第１の光源における前記第１の複数のレーザ光源のそれぞれと同一の波長の色光を発する第２の複数のレーザ光源を有する
　上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の照明装置。
（８）
　前記第１の光源は、互いに波長の異なる色光を発する複数のレーザ光源を有し、
　前記第２の光源は、前記第１の光源における前記複数のレーザ光源からのそれぞれの色光を分岐させることによって、互いに波長の異なる複数の色光を含む前記第２の照明光を出射する
　上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の照明装置。
（９）
　前記第１の光源は、互いに波長の異なる色光を発する複数のレーザ光源を有し、
　前記第２の光源は、複数の色光を含む広帯域の光を発する蛍光体光源を有する
　上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の照明装置。
（１０）
　前記蛍光体光源と前記反射素子との間の光路上に配置され、前記蛍光体光源からの出射光の偏光方向を所定の方向に揃える反射型偏光変換素子、をさらに備える
　上記（９）に記載の照明装置。
（１１）
　映像を生成する輝度変調パネルに対する照明光を生成する
　上記（１）ないし（１０）のいずれか１つに記載の照明装置。
（１２）
　所望の強度分布を持つように位相変調された第１の照明光を出射する第１の光源と、
　第２の照明光を出射する第２の光源と、
　前記第２の照明光の強度分布を均一化するインテグレータ光学系と、
　入射した光の偏光方向を１つの偏光方向に揃える偏光変換素子と、
　前記インテグレータ光学系と前記偏光変換素子との間の光路上に配置され、前記第１の照明光と前記第２の照明光とを合波して、前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記偏光変換素子に入射させる反射素子と、
　前記偏光変換素子から出射された前記第１の照明光と前記第２の照明光とを含む照明光に基づいて映像を生成する輝度変調パネルと
　を備える
　表示装置。
（１３）
　前記輝度変調パネルによって生成された映像を投影面に投影する投射光学系、をさらに備える
　上記（１２）に記載の表示装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１９年１２月２５日に出願された日本特許出願番号第２０１９－２３４６７５号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (13)

  1. 　所望の強度分布を持つように位相変調された第１の照明光を出射する第１の光源と、
    　第２の照明光を出射する第２の光源と、
    　前記第２の照明光の強度分布を均一化するインテグレータ光学系と、
    　入射した光の偏光方向を１つの偏光方向に揃える偏光変換素子と、
    　前記インテグレータ光学系と前記偏光変換素子との間の光路上に配置され、前記第１の照明光と前記第２の照明光とを合波して、前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記偏光変換素子に入射させる反射素子と
    　を備える
    　照明装置。
  2. 　前記反射素子は、反射型偏光子である
    　請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記第１の光源から出射された前記第１の照明光の偏光方向と、前記第２の光源から出射された前記第２の照明光の偏光方向とが互いに異なり、
    　前記反射型偏光子は、偏光方向の違いに基づいて、前記第１の照明光を前記偏光変換素子に向けて反射すると共に、前記第２の照明光を前記偏光変換素子に向けて透過する
    　請求項２に記載の照明装置。
  4. 　前記偏光変換素子は、光が入射する複数の開口領域を有し、
    　前記反射素子は、前記偏光変換素子における前記複数の開口領域のうちの１つの開口領域に前記第１の照明光を入射させる
    　請求項１に記載の照明装置。
  5. 　前記反射素子は、前記偏光変換素子における前記１つの開口領域内の中心部に前記第１の照明光を入射させる
    　請求項４に記載の照明装置。
  6. 　前記反射素子は、前記偏光変換素子における前記１つの開口領域内の端部に前記第１の照明光を入射させる
    　請求項４に記載の照明装置。
  7. 　前記第１の光源は、互いに波長の異なる色光を発する第１の複数のレーザ光源を有し、
    　前記第２の光源は、前記第１の光源における前記第１の複数のレーザ光源のそれぞれと同一の波長の色光を発する第２の複数のレーザ光源を有する
    　請求項１に記載の照明装置。
  8. 　前記第１の光源は、互いに波長の異なる色光を発する複数のレーザ光源を有し、
    　前記第２の光源は、前記第１の光源における前記複数のレーザ光源からのそれぞれの色光を分岐させることによって、互いに波長の異なる複数の色光を含む前記第２の照明光を出射する
    　請求項１に記載の照明装置。
  9. 　前記第１の光源は、互いに波長の異なる色光を発する複数のレーザ光源を有し、
    　前記第２の光源は、複数の色光を含む広帯域の光を発する蛍光体光源を有する
    　請求項１に記載の照明装置。
  10. 　前記蛍光体光源と前記反射素子との間の光路上に配置され、前記蛍光体光源からの出射光の偏光方向を所定の方向に揃える反射型偏光変換素子、をさらに備える
    　請求項９に記載の照明装置。
  11. 　映像を生成する輝度変調パネルに対する照明光を生成する
    　請求項１に記載の照明装置。
  12. 　所望の強度分布を持つように位相変調された第１の照明光を出射する第１の光源と、
    　第２の照明光を出射する第２の光源と、
    　前記第２の照明光の強度分布を均一化するインテグレータ光学系と、
    　入射した光の偏光方向を１つの偏光方向に揃える偏光変換素子と、
    　前記インテグレータ光学系と前記偏光変換素子との間の光路上に配置され、前記第１の照明光と前記第２の照明光とを合波して、前記第１の照明光と前記第２の照明光とをそれぞれ前記偏光変換素子に入射させる反射素子と、
    　前記偏光変換素子から出射された前記第１の照明光と前記第２の照明光とを含む照明光に基づいて映像を生成する輝度変調パネルと
    　を備える
    　表示装置。
  13. 　前記輝度変調パネルによって生成された映像を投影面に投影する投射光学系、をさらに備える
    　請求項１２に記載の表示装置。
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