DE112021004825T5 - Beleuchtungseinrichtung und projektoreinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie enthält: eine Lichtquelleneinheit, die ein lichtemittierendes Element aufweist; einen Raumlichtphasenmodulator, der mehrere reproduzierte Bilder in Intervallen auf einer Bildoberfläche durch Durchführen von Raumlichtphasenmodulation an einfallendem Licht von der Lichtquelleneinheit durchführt; und eine Projektionseinheit, die die mehreren reproduzierten Bilder über verschiedene Projektionslinsen überlagert und auf eine Projektionsoberfläche projiziert.

Description

• ERFINDUNGSGEBIET
• Die vorliegende Technologie betrifft eine Beleuchtungseinrichtung und eine Projektoreinrichtung und betrifft insbesondere eine Technologie zum Erhöhen der Sicherheit durch Reduzieren der Dichte der optischen Energie.
• HINTERGRUND
• Beleuchtungseinrichtungen, die Nicht-Beleuchtungsobjekte mit Licht bestrahlen, haben breite Verwendung gefunden. Zu Beispielen für die Beleuchtungseinrichtung zählt eine Fahrzeuglampe wie etwa ein Scheinwerfer, der Licht in einem vorbestimmten Lichtverteilungsmuster (Lichtintensitätsverteilungsmuster) emittiert, eine Projektoreinrichtung, die ein Bild, das durch Anwenden einer Lichtintensitätsverteilung auf einfallendes Licht generiert wird, von einer Lichtquelle durch einen Raumlichtmodulator wie etwa eine Flüssigkristalltafel, als Beispiel, auf eine vorbestimmte Projektionsoberfläche und dergleichen projiziert.
• Man beachte, dass das Patentdokument 1 unten als eine verwandte herkömmliche Technologie zitiert werden kann. 14 von Patentdokument 1 offenbart, dass in einer Konfiguration, in der von einer Lichtquelle emittiertes Laserlicht kollimiert und über ein diffraktives optisches Element und eine Projektionslinse auf einen Beleuchtungsbereich emittiert wird, ein diffraktives optisches Element, bei dem mehrere Elementdiffraktionsteile zweidimensional angeordnet sind, als das diffraktive optische Element verwendet wird, eine Projektionslinse, in der mehrere Einheitslinsen zweidimensional angeordnet sind, als die Projektionslinse verwendet wird und nichtbenachbarte Elementdiffraktionsteile in dem diffraktiven optischen Element den gleichen Beleuchtungsbereich beleuchten, so dass eine Einfallsrichtung von kohärentem Licht, das auf jeden Punkt der Beleuchtungsfläche auffällt, verbreitert wird, um die Sicherheit des kohärenten Lichts zu verbessern.
• ENTGEGENHALTUNGSLISTE
• PATENTDOKUMENT
• Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2019-21471
• KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
• Hier kann ein zu projizierendes reproduziertes Bild durch Durchführen einer Raumlichtintensitätsmodulation auf das Licht von der Lichtquelle erzeugt werden. Alternativ kann ein reproduziertes Bild durch Durchführen einer Raumlichtphasenmodulation auf das Licht von der Lichtquelle erzeugt werden. In einem Fall, wo ein reproduziertes Bild durch Intensitätsmodulation erzeugt wird, wird eine Lichtintensitätsverteilung durch Abschirmen oder Abblenden eines Teils des Lichts von der Lichtquelle erzielt. Dabei wird in einem Fall, wo ein reproduziertes Bild durch Phasenmodulation erzeugt wird, eine derartige Abschirmung oder Abblendung nicht durchgeführt und deshalb kann die Lichtnutzungseffizienz gesteigert werden.
• Andererseits nimmt beispielsweise in einem Fall, wo ein auf einer Bildoberfläche erzeugtes reproduziertes Bild auf eine Projektionsoberfläche über eine Projektionslinse in einer Projektoreinrichtung projiziert wird, die Dichte von optischer Energie an einer Pupillenposition (Brennebene) der Projektionslinse erhöht. Um die Sicherheit zu erhöhen ist es wünschenswert, die Dichte von optischer Energie an einer Pupillenposition zu reduzieren. Insbesondere in einem Fall, wo ein reproduziertes Bild durch die oben beschriebene Phasenmodulation erzeugt wird, tendiert die Dichte der optischen Energie dazu, noch mehr gesteigert zu werden, und es ist somit effektiv, Maßnahmen zu ergreifen.
• Die vorliegende Technologie wurde angesichts der obigen Umstände vorgenommen, und eine Aufgabe davon besteht im Reduzieren der Dichte von optischer Energie an einer Pupillenposition und Verbessern der Sicherheit in einem Fall, wo ein reproduziertes Bild unter Verwendung eines Raumlichtphasenmodulators erzeugt wird.
• LÖSUNGEN FÜR PROBLEME
• Eine Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie enthält: eine Lichtquelleneinheit, die ein lichtemittierendes Element aufweist; einen Raumlichtphasenmodulator, der mehrere reproduzierte Bilder in Intervallen auf einer Bildoberfläche durch Durchführen von Raumlichtphasenmodulation an einfallendem Licht von der Lichtquelleneinheit durchführt; und eine Projektionseinheit, die die mehreren reproduzierten Bilder über verschiedene Projektionslinsen überlagert und auf eine Projektionsoberfläche projiziert.
  Infolgedessen wird das reproduzierte Bild über jede für jede Projektionslinse verteilte Pupillenposition auf die Projektionsoberfläche projiziert.
• In der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie ist es denkbar, dass der Raumlichtphasenmodulator jedes reproduzierte Bild unter Verwendung von Licht reproduziert, das auf einen Bereich einfällt, der breiter ist als ein Bereich, der durch gleichmäßiges Unterteilen einer Phasenmodulationsoberfläche für jedes reproduzierte Bild gebildet wird.
• Infolgedessen kann der Durchmesser jedes Lichtstrahls an der Pupillenposition im Vergleich mit einem Fall vergrößert werden, wo das reproduzierte Bild individuell erzeugt wird für jeden Bereich, der durch gleichmäßiges Unterteilen der Phasenmodulationsoberfläche gemäß der Anzahl von reproduzierten Bildern gebildet wird.
• Die oben beschriebene Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie kann eine Steuereinheit enthalten, die eine Position oder eine Gestalt des reproduzierten Bilds durch Steuern eines Phasenmodulationsmusters in dem Raumlichtphasenmodultor ändert.
• Als die Änderung bei der Position des reproduzierten Bilds wird eine Änderung bei der ebeneninternen Richtungsposition oder eine Änderung bei der Richtungsposition der optischen Achse in Betracht gezogen. Die Position des Projektionsbereichs des reproduzierten Bilds kann abhängig von der Änderung bei der ebeneninternen Richtungsposition geändert werden, und der Brennpunkt kann abhängig von der Änderung bei der Richtungsposition der optischen Achse verstellt werden. Weiter kann die optische Aberration abhängig von einer Änderung bei der Gestalt des reproduzierten Bilds korrigiert werden.
• In der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie ist es denkbar, dass die Steuereinheit die ebeneninterne Richtungsposition des reproduzierten Bilds ändert.
• Infolgedessen ist es möglich, die Position des Projektionsbereichs jedes reproduzierten Bilds zu verstellen.
• In der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie ist es denkbar, dass die Steuereinheit das Intervall in der ebeneninternen Richtung der reproduzierten Bilder gemäß der Projektionsdistanz des reproduzierten Bilds ändert.
• Infolgedessen ist es sogar, wenn sich die Projektionsdistanz ändert, möglich, eine Abweichung unter den Projektionsbereichen der reproduzierten Bilder zu verhindern.
• In der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie ist es denkbar, dass die Steuereinheit die Position des reproduzierten Bilds in der Richtung der optischen Achse ändert.
• Infolgedessen ist es möglich, den Brennpunkt des projizierten Bilds zu verstellen.
• In der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie ist es denkbar, dass die Steuereinheit die Position des reproduzierten Bilds in der Richtung der optischen Achse gemäß der Projektionsdistanz des reproduzierten Bilds ändert.
• Infolgedessen ist es möglich, die Brennpunktverschiebung des projizierten Bilds gemäß der Änderung bei der Projektionsdistanz zu kompensieren.
• In der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie ist es denkbar, dass die Steuereinheit die Gestalt des reproduzierten Bilds ändert.
• Infolgedessen ist es möglich, die Gestalt des reproduzierten Bilds so zu ändern, dass eine optische Aberration wie etwa eine Linsenverzerrung korrigiert wird.
• In der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie ist es denkbar, dass eine Diffusionsplatte zwischen der Bildoberfläche und der Projektionslinse in der Richtung der optischen Achse angeordnet wird.
• Die Diffusionsplatte vergrößert einen Lichtflussdurchmesser jedes auf die Projektionslinse auftreffenden Lichtstrahls.
• Die oben beschriebene Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie kann ein beugendes optisches Element enthalten, das einen Einfallslichtstrahl von dem Raumlichtphasenmodulator in einer Richtung des Vergrößerns eines ebeneninternen Richtungsintervalls der reproduzierten Bilder auf der Bildoberfläche beugt.
• Beispielsweise wird das ebeneninterne Richtungsintervall der reproduzierten Bilder auf der Bildoberfläche durch ein beugendes Element wie etwa ein Prisma vergrößert.
• Weiterhin enthält eine Projektoreinrichtung gemäß der vorliegenden Technologie: eine Lichtquelleneinheit, die ein lichtemittierendes Element aufweist; einen Raumlichtphasenmodulator, der mehrere reproduzierte Bilder in Intervallen auf einer Bildoberfläche durch Durchführen von Raumlichtphasenmodulation an einfallendem Licht von der Lichtquelleneinheit durchführt; und eine Projektionseinheit, die die mehreren reproduzierten Bilder über verschiedene Projektionslinsen überlagert und auf eine Projektionsoberfläche projiziert; und einen Raumlichtintensitätsmodulator, der eine Raumlichtintensitätsmodulation an dem reproduzierten Bild auf der Bildoberfläche durchführt.
• Eine derartige Projektoreinrichtung kann auch Effekte bereitstellen, die jenen der Beleuchtungseinrichtung gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Technologie ähnlich sind.
• Figurenliste
• 1 ist eine Perspektivansicht, die ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines optischen Systems darstellt, das in einer Beleuchtungseinrichtung als eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie enthalten ist.
• 2 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines nachfolgenden Tischteils eines Phasenmodulators 5 und eine Konfiguration eines Steuersystems des Phasenmodulators 5 in dem optischen System dargestellt, das in der Beleuchtungseinrichtung als die erste Ausführungsform enthalten ist.
• 3 ist ein Diagramm, das einen Zustand eines Querschnitts einer Flüssigkristalltafel darstellt, entlang einer Ebene parallel zu einer Dickenrichtung genommen.
• 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Phasenverteilung eines Raumlichtphasenmodulators und eine Änderung bei einer Ausbreitungsrichtung von Lichtstrahlen von einfallendem Licht darstellt.
• 5 ist ein erläuterndes Diagramm eines Verfahrens zum Unterteilen einer Phasenmodulationsoberfläche für jedes reproduzierte Bild.
• 6 ist ein Diagramm, das die Gestalt einer Wellenfront einer Phasenverteilung in einem Fall schematisch darstellt, wo eine Unterteilung für jedes reproduzierte Bild durchgeführt wird.
• 7 ist ein Diagramm, das einen Zustand von Lichtstrahlen in einem Fall darstellt, wo eine Unterteilung für jedes reproduzierte Bild durchgeführt wird.
• 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenfrontgestalt einer Phasenverteilung in einem Fall schematisch darstellt, wo eine Unterteilung nicht für jedes reproduzierte Bild durchgeführt wird.
• 9 ist ein Diagramm, das einen Zustand von Lichtstrahlen in einem Fall darstellt, wo eine Unterteilung nicht für jedes reproduzierte Bild durchgeführt wird.
• 10 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Konfigurationsbeispiels einer Beleuchtungseinrichtung als eine zweite Ausführungsform.
• 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Falls darstellt, wo eine Distanzmesseinheit mit einer gewissen Distanz zwischen optischen Achsen der Distanzmesseinheit und einem projektionsoptischen System eines reproduzierten Bilds angeordnet ist.
• 12 ist ein erläuterndes Diagramm eines Verstellbeispiels eines ebeneninternen Richtungsintervalls von reproduzierten Bildern gemäß einer Reproduktionsdistanz.
• 13 ist ebenfalls ein erläuterndes Diagramm eines Verstellbeispiels eines ebeneninternen Richtungsintervalls von reproduzierten Bildern gemäß einer Projektionsdistanz.
• 14 ist ein erläuterndes Beispiel eines Verstellbeispiels der Position jedes reproduzierten Bilds in der Richtung der optischen Achse gemäß einer Projektionsdistanz.
• 15 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer spezifischen Verarbeitungsprozedur, die durchgeführt werden soll, um eine Steuerung zu erzielen, als die zweite Ausführungsform darstellt.
• 16 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Konfigurationsbeispiels einer Projektoreinrichtung als eine Ausführungsform.
• 17 ist ein erläuterndes Diagramm eines Beispiels unter Verwendung eines beugenden optischen Elements.
• 18 ist ein erläuterndes Diagramm eines Beispiels, bei dem eine Distanzmesseinheit in einem durch die Anwendung eines beugenden Elements erzeugten Raum angeordnet ist.
• 19 ist ein erläuterndes Diagramm eines Problems in einem Fall, wo der Raumlichtphasenmodulator schräg angeordnet ist.
• 20 ist ein erläuterndes Diagramm eines Beispiels des Anwendens einer Diffusionsplatte.
• 21 ist ein erläuterndes Diagramm eines Beispiels, bei dem ein afokales optisches System angewendet wird.
• 22 ist ein erläuterndes Diagramm eines Beispiels in einem Fall, wo mehrere Raumlichtphasenmodulatoren verwendet werden.
• 23 ist ebenfalls ein erläuterndes Diagramm eines Beispiels eines Falls, wo mehrere Raumlichtphasenmodulatoren verwendet werden.
• MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
• Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technologie in der folgenden Reihenfolge unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
• <1. Erste Ausführungsform>
  • (1-1. Konfiguration der Beleuchtungseinrichtung und Projektionsverfahren eines reproduzierten Bilds als Ausführungsform)
  • (1-2. Verfahren zum Erzeugen eines reproduzierten Bilds durch Phasenmodulation)
  • (1-3. Verfahren zum Erzeugen von mehreren reproduzierten Bildern)
• <2. Zweite Ausführungsform>
• <3. Dritte Ausführungsform (Anwendung auf Projektionseinrichtung)>
• <4. Modifikation>
• <5. Zusammenfassung von Ausführungsformen>
• <6. Gegenwärtige Technologie>
• <1. Erste Ausführungsform>
• (1-1. Konfiguration der Beleuchtungseinrichtung und des Projektionsverfahrens als Ausführungsform)
• 1 und 2 sind Diagramme zum Beschreiben eines Konfigurationsbeispiels einer Beleuchtungseinrichtung 1 als eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Technologie. 1 ist eine Perspektivansicht, die ein schematisches Konfigurationsbeispiel eines optischen Systems darstellt, das in der Beleuchtungseinrichtung 1 enthalten ist. 2 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines nachfolgenden Tischteils eines Phasenmodulators 5 in dem optischen System und eine Konfiguration eines Steuersystems der Phasenmodulation 5 darstellt.
• Erstens enthält als eine Konfiguration des in 1 dargestellten optischen Systems die Beleuchtungseinrichtung 1 eine Lichtquelleneinheit 2, einen Spiegel 3, einen Spiegel 4, den Phasenmodulator 5, einen Spiegel 6, einen Spiegel 7 und eine Projektlinseneinheit 8. Pfeile in den Zeichnungen geben einen Lichtpfad an, und von der Lichtquelleneinheit 2 emittiertes Licht tritt über den Spiegel 3, den Spiegel 4, den Phasenmodulator 5, den Spiegel 6 und den Spiegel 7 in die Projektionslinseneinheit 8 ein.
• In der Beleuchtungseinrichtung 1 führt der Phasenmodulator 5 eine Raumlichtphasenmodulation an dem einfallenden Licht von der Lichtquelleneinheit 2 durch, um ein gewünschtes Bild (Lichtintensitätsverteilung) auf eine Projektionsoberfläche Sp zu reproduzieren. Eine derartige Beleuchtungseinrichtung 1 kann beispielsweise auf verschiedene Lampen für einen Fahrzeugscheinwerfer (Scheinwerfer) oder dergleichen angewendet werden. Im Fall einer Assoziation mit einem Scheinwerfer ist es beispielsweise denkbar, eine Konfiguration zu verwenden, bei der der Bestrahlungsbereich eines Fernlichts oder eines Abblendlichts durch Raumlichtphasenmodulation durch den Phasenmodulator 5 verändert wird.
• Hier ist in der folgenden Beschreibung eine Projektionsrichtung eines Bilds durch die Projektionslinseneinheit 8 (Richtung orthogonal zur Projektionsoberfläche Sp) als eine Z-Richtung definiert. Weiter ist eine Ebene orthogonal zu der z-Richtung (d. h. Ebene parallel zur Projektionsoberfläche Sp) als eine X-Y-Ebene definiert. In einem Zustand, in dem die Beleuchtungseinrichtung 1 horizontal angeordnet ist, stimmt die X-Richtung mit der horizontalen Richtung überein, und die Y-Richtung stimmt mit der vertikalen Richtung überein.
• Die Lichtquelleneinheit 2 enthält ein oder mehrere lichtemittierende Elemente und funktioniert als eine Lichtquelle von auf den Phasenmodulator 5 einfallenden Licht. Zu Beispielen für das lichtemittierende Element der Lichtquelleneinheit 2 zählt ein Laserlicht emittierendes Element. Man beachte, dass eine Leuchtdiode (LED) eine Entladungslampe oder dergleichen ebenfalls als das lichtemittierende Element verwendet werden kann.
• Der Phasenmodulator 5 enthält beispielsweise eine reflektierende Flüssigkristalltafel und führt eine Raumlichtphasenmodulation an einfallendem Licht durch. Insbesondere wird in dem vorliegenden Beispiel eine Raumlichtphasenmodulation an Licht durchgeführt, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird und über die Spiegel 3 und 4 einfällt.
• Man beachte, dass als der Phasenmodulator 5 ein transmissiver Raumlichtphasenmodulator anstelle eines reflektierenden Typs verwendet werden kann.
• Man beachte, dass im Folgenden „Raumlichtphasenmodulation“ auch als „Phasenmodulation“ abgekürzt werden wird.
• Hier erzeugt in der Beleuchtungseinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform der Phasenmodulator 5 mehrere reproduzierte Bilder Im durch Phasenmodulation an dem einfallenden Licht in Intervallen auf einer in 2 dargestellten Bildoberfläche Si. Insbesondere werden in dem vorliegenden Beispiel vier reproduzierte Bilder Im erzeugt.
• Die Projektionslinseneinheit 8 weist die gleiche Anzahl von Projektionslinsen 8a wie die Anzahl der reproduzierten Bilder Im auf, die auf der Bildoberfläche Si erzeugt werden (d. h. in dem vorliegenden Beispiel vier, siehe 1), und jede Projektionslinse 8a projiziert ein entsprechendes der erzeugten reproduzierten Bilder Im auf die Projektionsoberfläche Sp. Zu dieser Zeit wird eine asphärische Linse als jede Projektionslinse 8a verwendet, und die Projektionslinsen 8a überlagern entsprechende reproduzierte Bilder Im und projizieren sie auf die Projektionsoberfläche Sp. Insbesondere überlagern die Projektionslinsen 8a in dem vorliegenden Beispiel die reproduzierten Bilder Im und projizieren sie auf den gleichen Bereich auf der Projektionsoberfläche Sp.
• Infolgedessen werden mehrere reproduzierte Bilder auf der Bildoberfläche Si erzeugt, aber das projizierte Bild auf der Projektionsoberfläche Sp wird ein einzelnes Bild, dem diese reproduzierten Bilder Im überlagert werden.
• Man beachte, dass in dem vorliegenden Beispiel die Projektionslinsen 8a in der Projektionslinseneinheit 8 integral gebildet sind.
• Hier kann die in 2 dargestellte Bildoberfläche Si auch als eine Brennposition (Brennebene) auf der Lichtquellenseite bezeichnet werden. In 2 werden unter Lichtstrahlen, die durch Punkte in dem reproduzierten Bild Im verlaufen, der Lichtstrahl, der durch die Bildmitte verläuft, und der Lichtstrahl, der durch eine Position mit der größten Bildhöhe verläuft, extrahiert und dargestellt. Wie dargestellt, werden die Lichtstrahlen von dem Phasenmodulator 5 über die Spiegel 6 und 7 in dem Zustand konvergenten Lichts zu der Bildoberfläche Si geführt und werden auf die Bildoberfläche Si fokussiert. Die auf die Bildoberfläche Si fokussierten Lichtstrahlen fallen auf die Projektionslinse 8a in dem Zustand von divergentem Licht auf. Die auf die Projektionslinse 8a auffallenden Lichtstrahlen werden zu parallelem Licht umgewandelt, und die Ausbreitungsrichtung der Lichtstrahlen außer den Lichtstrahlen in der Bildmitte werden zu der Lichtstrahlenseite der Bildmitte gebogen, wodurch die Hauptstrahlen der Lichtstrahlen einander an einer Pupillenposition Sf schneiden.
• Von den Lichtstrahlen, die durch die Pupillenposition Sf hindurchlaufen, werden die Lichtstrahlen in der Bildmitte an der gleichen Position auf die Projektionsoberfläche Sp projiziert (in den Zeichnungen als „p1“ eingesetzt). Analog werden auch für Lichtstrahlen, die durch andere Positionen als die Mitte in dem reproduzierten Bild Im verlaufen, Lichtstrahlen an der gleichen Position in dem reproduzierten Bild Im auf die gleiche Position auf der Projektionsoberfläche Sp projiziert (in der Zeichnung als „p2“ und „p3“ eingesetzt).
• Da wie oben beschrieben der Phasenmodulator 5 die mehreren reproduzierten Bilder Im in Intervallen auf der Bildoberfläche Si erzeugt und die reproduzierten Bilder Im überlagert und auf die Projektionsoberfläche Sp über die separaten Projektionslinsen 8a projiziert, wird das reproduzierte Bild Im über jede für jede Projektionslinse 8a verteilte Pupillenposition Sf auf die Projektionsoberfläche Sp projiziert.
• Deshalb kann in einem Fall, wo das reproduzierte Bild Im unter Verwendung des Phasenmodulators 5 erzeugt wird, die Dichte der optischen Energie in der Pupillenposition Sf reduziert werden und die Sicherheit kann verbessert werden.
• In dem vorliegenden Beispiel kann das Phasenmodulationsmuster durch den Phasenmodulator 5 durch eine Steuereinheit 9 willkürlich eingestellt werden.
• Die Steuereinheit 9 enthält beispielsweise einen Mikrocomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) und Ablageeinrichtungen wie etwa einen Festwertspeicher (ROM) und einen Arbeitsspeicher (RAM) und führt eine Gesamtsteuerung der Beleuchtungseinrichtung 1 durch.
• Die Steuereinheit 9 setzt in dem Phasenmodulator 5 ein Phasenmodulationsmuster (Phasenverteilung) zum Erzeugen von mehreren reproduzierten Bildern Im in Intervallen auf der Bildoberfläche Si ein. Insbesondere weist die Steuereinheit 9 den Phasenmodulator 5 auf einem Ansteuersignalwert für jedes Pixel an, das oben beschriebene Phasenmodulationsmuster zu erzielen, und bewirkt, dass der Phasenmodulator 5 eine Raumlichtphasenmodulation an einfallendem Licht von der Lichtquelleneinheit 2 durchführt.
• (1-2. Verfahren zum Erzeugen eines reproduzierten Bilds durch Phasenmodulation)
• Ein Verfahren zum Erzeugen des reproduzierten Bilds Im durch Phasenmodulation wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben.
• 3 ist ein erläuterndes Beispiel eines Refraktionseffekts von Licht durch den Phasenmodulator 5 einschließlich einer Flüssigkristalltafel. Man beachte, dass, obwohl ein Beispiel einer transmissiven Flüssigkristalltafel in 3 beschrieben werden wird, der gleiche Refraktionseffekt selbst dann erhalten werden kann, wenn eine reflektierende Flüssigkristalltafel verwendet wird.
• 3 veranschaulicht einen Querschnitt durch einen Bereich für drei Pixel als einen Querschnitt der Flüssigkristalltafel, entlang einer Ebene parallel zu der Dickenrichtung geschnitten. Wie in der Zeichnung dargestellt, wird in der Flüssigkristalltafel als dem Phasenmodulator 5 ein Paar Pixelelektroden für jedes Pixel an beiden Enden der Flüssigkristallschicht gebildet.
• In dieser Flüssigkristalltafel kann die zwischen den Elektroden angelegte Spannung für jedes Pixel gesteuert werden, und die Neigung der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht kann durch den Wert der angelegten Spannung verändert werden. Eine Differenz beim Brechungsindex tritt aufgrund des Neigungszustands von Flüssigkristallmolekülen auf, und eine optische Weglänge von Licht, das durch die Flüssigkristallschicht hindurchtritt, ändert sich, wodurch eine Phasendifferenz erzeugt werden kann. Beispielsweise ist in dem dargestellten Beispiel, mit dem Neigungszustand der Flüssigkristallmoleküle in dem an der obersten Stelle dargestellten Pixel, die optische Weglänge lang (Brechungsindex ist hoch), und danach wird die optische Weglänge kürzer (der Brechungsindex wird niedriger) von dem Pixel an der mittleren Stelle zu dem Pixel an der untersten Stelle.
• In der Zeichnung ist die Polarisationsrichtung von auf die Flüssigkristalltafel einfallendem Licht durch einen Doppelkopfpfeil dargestellt, und der Veränderungszustand in der Wellenfront mit Fortschreiten von Licht ist durch eine vertikale Linie dargestellt. Indem die optische Weglänge für jedes Pixel wie oben beschrieben eingestellt wird, neigt sich die Wellenfront des einfallenden Lichts in diesem Fall allmählich von dem vertikalen Zustand wie dargestellt nach hinten, während sich das einfallende Licht in der Flüssigkristallschicht fortbewegt. Infolgedessen wird, wie durch einen umrissenen Pfeil in der Zeichnung dargestellt, die Ausbreitungsrichtung des einfallenden Lichts in diesem Fall von einer Richtung parallel zu der Tafeldickenrichtung zu einer Aufwärtsrichtung verändert.
• Wie oben beschrieben, kann in dem Phasenmodulator 5 die Ausbreitungsrichtung von einfallendem Licht geändert werden, indem die optische Weglänge für jedes Pixel eingestellt wird (d. h. die Phase eingestellt wird).
  4 veranschaulicht einen Zustand der Wellenfront der Phasenverteilung und einen Zustand der Veränderung in der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls (gepunkteter Pfeil) in einem Fall, wo die Phasenverteilung als eine kondensierende (Fresnel-)Linse eingestellt ist (4A), und einem Fall, wo die Phasenverteilung als eine Diffraktionslinse (Prisma) eingestellt ist (4B).
• Im dem in 4A dargestellten Fall der Kondensorlinse ist die Wellenfront der Phasenverteilung im Wesentlichen sphärisch, und einfallende Lichtstrahle werden gebrochen, damit sie sich in der normalen Richtung der Wellenfront der Phasenverteilung ausbreiten. Deshalb wird eine kondensierende Wirkung, wie in der Zeichnung dargestellt, erhalten.
• In dem in 4B dargestellten Fall der diffraktiven Linse ist die Wellenfront der Phasenverteilung im Wesentlichen linear wie dargestellt, und einfallende Lichtstrahle werden in der gleichen Richtung gebrochen. Deshalb wird die Handlung der ebeneninternen Positionsbewegung erhalten, wie in der Zeichnung dargestellt.
• Durch den Refraktionseffekt von Licht, wie oben beschrieben, ist es möglich, einen Teil zu bilden, wo die Intensität des Lichtstrahls zunimmt, und einen Teil, wo die Dichte des Lichtstrahls auf der Bildoberfläche Si rar wird. Das heißt, es ist möglich, eine gewünschte Verteilung der Lichtintensität (d. h. des Bilds) auf der Bildoberfläche Si zu erzeugen, indem das Phasenmodulationsmuster des Phasenmodulators 5 eingestellt wird.
• Man beachte, dass als ein Verfahren zum Erhalten einer Phasenverteilung zum Erzeugen eines gewünschten reproduzierten Bilds Im beispielsweise ein Freiformverfahren, dargestellt durch ein in der Referenz 1 unten offenbartes Verfahren, oder dergleichen exemplifiziert werden kann.
• Referenz 1: Veröffentlichte japanische Übersetzung der internationalen PCT-Anmeldung Nr. 2017-520022
• (1-3. Verfahren zum Erzeugen von mehreren reproduzierten Bildern)
• Hier werden, wie oben beschrieben, in der vorliegenden Ausführungsform mehrere reproduzierte Bilder Im auf der Bildoberfläche Si erzeugt. In dem vorliegenden Beispiel werden diese reproduzierten Bilder Im erzeugt, ohne die Phasenmodulationsoberfläche für jede reproduzierte Bild Im zu unterteilen.
  Dieser Punkt wird unter Bezugnahme auf 5 bis 9 beschrieben.
• 5 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Verfahrens zum Unterteilen einer Phasenmodulationsoberfläche Sm des Phasenmodulators 5 für jedes reproduzierte Bild Im beim Erzeugen von mehreren reproduzierten Bildern Im.
• Hier bezieht sich die Phasenmodulationsoberfläche Sm auf eine Emissionsoberfläche eines Teils des Phasenmodulators 5, der eine Phasenmodulation durchführen kann. Der Teil, der eine Phasenmodulation durchführen kann, bezieht sich auf einen Teil, bei dem eine Phasenmodulation an einfallendem Licht durchgeführt werden kann.
• Die vier zu erzeugenden reproduzierten Bilder Im sind mit „A“, „B“, „C“ und „D“ bezeichnet. Bei dem Verfahren des Durchführens einer Unterteilung für jedes reproduzierte Bild Im, wie in 5A bis 5D dargestellt, wird die Phasenmodulationsoberfläche Sm für jedes zu erzeugende reproduzierte Bild Im gleichermaßen unterteilt (gebildete Bereiche sind als Bereiche a, b, c und d definiert), und ein reproduziertes Bild Im wird für jeden gleichermaßen unterteilten Bereich auf der Bildoberfläche Si erzeugt.
• 6 veranschaulicht schematisch die Gestalt der Wellenfront der Phasenverteilung in dem Fall, wo eine Unterteilung für jedes reproduzierte Bild Im durchgeführt wird. Man beachte, dass 6 repräsentativ die Gestalt der Wellenfront der Phasenverteilung nur für den Bereich a und den Bereich B darstellt.
• Wie in 6 dargestellt, ist das Verfahren des Durchführens einer Unterteilung für jedes reproduzierte Bild Im ein Verfahren des Setzens eines Phasenverteilungsmusters zum Erzeugen des reproduzierten Bilds Im für jeden gleichmäßig für jedes reproduzierte Bild Im unterteilten Bereich und Durchführen einer Phasenmodulation.
• 7 ist ein Diagramm, das einen Zustand von Lichtstrahlen in dem Fall darstellt, wo eine Unterteilung für jedes reproduzierte Bild Im durchgeführt wird. Man beachte, dass 7 nur die Lichtstrahlen für ein beliebiges der vier reproduzierten Bilder Im in „A“ bis „D“ darstellt.
• In dem Fall, wo eine Unterteilung für jedes reproduzierte Bild Im durchgeführt wird, wird jedes reproduzierte Bild Im unter Verwendung von Licht erzeugt, das auf 1/4 des ganzen Bereichs der Phasenmodulationsoberfläche Sm einfällt. Da der Bereich der Phasenmodulationsoberfläche Sm, der für die Erzeugung eines reproduzierten Bilds Im verfügbar ist, relativ schmal ist, tendiert der Durchmesser jedes Lichtstrahls von dem Phasenmodulator 5, bis der Lichtstrahl die Bildoberfläche Si erreicht, dazu, sich zu verengen, und infolgedessen nimmt der Pupillendurchmesser ab.
• Die Abnahme beim Pupillendurchmesser bedeutet, dass die Dichte der optischen Energie an der Pupillenposition Sf zunimmt. Deshalb wird in dem vorliegenden Beispiel ein Verfahren zum Erzeugen mehrerer reproduzierter Bilder Im verwendet, ohne eine Unterteilung für jedes reproduzierte Bild Im durchzuführen.
• 8 veranschaulicht schematisch ein Beispiel einer Wellenfrontgestalt einer Phasenverteilung in einem Fall, wo eine Unterteilung nicht für jedes reproduzierte Bild Im durchgeführt wird.
• In der Zeichnung ist ein Beispiel der Wellenfrontgestalt der Phasenverteilung für das Erzeugen der reproduzierten Bilder Im von „" und „B schematisch dargestellt. Solange die Unterteilung nicht für jedes reproduzierte Bild Im durchgeführt wird, wie in der Zeichnung dargestellt, ist die Erzeugung jedes reproduzierten Bilds Im jedoch nicht innerhalb des Bereichs des gleichermaßen unterteilten Bereichs beschränkt, wie in 5 dargestellt, und es ist möglich, jedes reproduzierte Bild Im unter Verwendung von Licht zu erzeugen, das auf einen weiteren Bereich jenseits des Bereichs des gleichermaßen unterteilten Bereichs einfällt.
• Da in dem vorliegenden Beispiel eine Unterteilung nicht für jedes reproduzierte Bild Im durchgeführt wird, wird jedes reproduzierte Bild Im unter Verwendung von Licht erzeugt, das auf einen Bereich einfällt, der breiter ist als ein Bereich, der durch gleichmäßiges Unterteilen der Phasenmodulationsoberfläche Sm für jedes reproduzierte Bild Im gebildet wird.
• Das heißt, die Steuereinheit 9 des vorliegenden Beispiels stellt in dem Phasenmodulator 5 das Phasenmodulationsmuster ein, das so berechnet ist, dass es in der Lage ist, jedes reproduzierte Bild Im unter Verwendung von Licht zu erzeugen, das auf einen Bereich einfällt, der breiter ist als ein Bereich, der durch gleichmäßiges Unterteilen der Phasenmodulationsoberfläche Sm für jedes reproduzierte Bild Im auf diese Weise gebildet wird, und bewirkt, dass der Phasenmodulator 5 eine Phasenmodulation an dem einfallenden Licht von der Lichtquelleneinheit 2 durchführt.
• 9 ist ein Diagramm, das einen Zustand für Lichtstrahlen in einem Fall darstellt, wo eine Unterteilung nicht für jedes reproduzierte Bild Im durchgeführt wird, das heißt, in einem Fall, wo das Verfahren des Erzeugens jedes reproduzierten Bilds im unter Verwendung von Licht, das auf einen Bereich einfällt, der breiter ist als ein Bereich, der durch gleichmäßiges Unterteilen der Phasenmodulationsoberfläche Sm für jedes reproduzierte Bild Im gebildet wird, verwendet wird. Man beachte, dass analog zu der oben beschriebenen 7 9 auch nur die Lichtstrahlen für ein beliebiges der vier reproduzierten Bilder Im „A“ bis „D“ darstellt.
• Da das reproduzierte Bild Im in diesem Fall unter Verwendung von Licht erzeugt wird, das auf einen Bereich einfällt, der breiter ist als der gleichmäßig unterteilte Bereich, tendiert der Durchmesser jedes Lichtstrahls von dem Phasenmodulator 5, bis der Lichtstrahl die Bildoberfläche Si erreicht, dazu, größer zu sein als in dem Fall von 7, und infolgedessen kann der Pupillendurchmesser vergrößert werden.
• Durch Vergrößern des Pupillendurchmessers kann die Dichte der optischen Energie an der Pupillenposition Sf reduziert werden und die Sicherheit kann gesteigert werden.
• <2. Zweite Ausführungsform>
• Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben.
• In der zweiten Ausführungsform wird die Position oder Gestalt eines reproduzierten Bild Im verändert.
• 10 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Konfigurationsbeispiels einer Beleuchtungseinrichtung 1a als eine zweite Ausführungsform. Man beachte, dass ähnlich wie bei der oben beschriebenen 2 10 nur die Konfiguration des optischen Systems nach dem Phasenmodulator 5 veranschaulicht. Die anderen Teile einschließlich einer Lichtquelleneinheit 2 in dem optischen System sind ähnlich jenen in 1 und werden deshalb nicht dargestellt.
• Weiter sind in der folgenden Beschreibung die gleichen Referenzzahlen Teilen gegeben worden, die ähnlich jenen bereits beschriebenen sind, und deren Beschreibung entfällt.
• Der Unterschied gegenüber der Beleuchtungseinrichtung 1 als der ersten Ausführungsform besteht darin, dass ein Distanzmesssensor 10 und eine Kondensorlinse 11 hinzugefügt sind und eine Steuereinheit 9A anstelle der Steuereinheit 9 vorgesehen ist.
• Der Distanzmesssensor 10 misst eine Distanz zu einem Objekt in der Z-Richtung. Als der Distanzmesssensor 10 kann beispielsweise ein Distanzmesssensor durch ein indirektes Flugzeit(ToF)-Verfahren oder ein direktes ToF-Verfahren, ein Distanzmesssensor durch ein strukturiertes Lichtverfahren oder dergleichen verwendet werden. In dem vorliegenden Beispiel wird der Distanzmesssensor 10 durch das indirekte ToF-Verfahren verwendet. In diesem Fall empfängt der Distanzmesssensor 10 durch eine Projektionslinseneinheit 8 projiziertes und durch ein Objekt reflektiertes Licht und misst die Distanz zu dem Objekt.
• Die Kondensorlinse 11 sammelt reflektiertes Licht von dem Objekt und führt das Licht auf eine Sensoroberfläche des Distanzmesssensors 10.
• Hier in dem vorliegenden Beispiel ist eine Distanzmesseinheit einschließlich des Distanzmesssensors 10 und der Kondensorlinse 11 derart angeordnet, dass ihre optische Achse mit der optischen Achse einer Projektionslinseneinheit 8 übereinstimmt, das heißt, der optischen Achse eines optischen Projektionssystems, das jedes reproduzierte Bild Im überlagert und projiziert.
  11 veranschaulicht einen Fall, wo die Distanzmesseinheit mit einer gewissen Distanz zwischen den optischen Achsen der Distanzmesseinheit und des optischen Projektionssystems angeordnet ist. Mit einer derartigen Anordnung jedoch weichen ein Sichtfeld (Distanzmess-Sichtfeld) durch die Distanzmesseinheit und den Projektionsbereich des reproduzierten Bilds Im voneinander ab, und ein sogenannter Schattenbereich, der nicht mit Licht für eine Distanzmessung bestrahlt wird, wird in dem Distanzmess-Sichtbereich gebildet.
• Indem die Distanzmesseinheit derart angeordnet wird, dass die optische Achse mit der des optischen Projektionssystems übereinstimmt, wie oben beschrieben, ist es möglich zu verhindern, dass ein derartiger Schattenbereich auftritt.
• In 10 ist die Steuereinheit 9A von der Steuereinheit 9 dahingehend verschieden, dass die Steuereinheit 9A das Phasenmodulationsmuster zum Verändern der ebeneninternen Richtungsposition und der Richtungsposition der optischen Achse jedes reproduzierten Bilds Im gemäß der Distanz zu einer Projektionsoberfläche (im Folgenden als „Projektionsdistanz“ bezeichnet), gemessen durch den Distanzmesssensor 10, wie unten beschrieben, verändert.
• Hier tritt in einem Zustand, wo die reproduzierten Bilder Im überlagert und auf den gleichen Bereich auf der Projektionsoberfläche Sp projiziert werden, wenn sich die Projektionsdistanz ändert, eine Abweichung unter den Projektionsbereichen der reproduzierten Bilder Im auf der Projektionsoberfläche Sp auf. Das heißt, in dem projizierten Bild tritt eine Unschärfe (Verschlechterung bei der Auflösung) auf.
• Deshalb wird in dem vorliegenden Beispiel, wie in 12 und 13 dargestellt, das ebeneninterne Richtungsintervall der reproduzierten Bilder Im auf einer Bildoberfläche Si gemäß der Projektionsdistanz verändert.
  12 veranschaulicht ein Beispiel der Mitte-Mitte-Distanzen der reproduzierten Bilder Im, die auf der Bildoberfläche Si entsprechend einer Projektionsdistanz von 200 mm eingestellt werden soll, und 13 veranschaulicht ein Beispiel der Mitte-Mitte-Distanzen der reproduzierten Bilder Im, die auf der Bildoberfläche Si entsprechend einer Projektionsdistanz von 2000 mm eingestellt werden sollen.
• Insbesondere beträgt in dem vorliegenden Beispiel die Mitte-Mitte-Distanz der reproduzierten Bilder Im entsprechend der Projektionsdistanz = 200 mm, in 12A dargestellt, 6,54 mm sowohl in der X-Richtung als auch der Y-Richtung, wie in 12B dargestellt, wohingegen die Mitte-Mitte-Distanz der reproduzierten Bilder Im entsprechend der Projektionsdistanz = 2000 mm, in 13A dargestellt, 6,26 mm sowohl in der X-Richtung als auch der Y-Richtung beträgt, wie in 13B dargestellt.
• Wie in diesem Beispiel nimmt mit zunehmender Projektionsdistanz die Mitte-Mitte-Distanz der reproduzierten Bilder Im auf der Bildoberfläche Si zu. Selbst wenn sich die Projektionsdistanz verändert, ist es infolgedessen möglich, eine Abweichung unter den Projektionsbereichen der reproduzierten Bilder Im zu verhindern, und es ist möglich zu verhindern, dass sich die Auflösung des projizierten Bilds aufgrund der Projektionsdistanz verschlechtert.
• Weiterhin wird in dem vorliegenden Beispiel zusätzlich zu einer derartigen Steuerung der Mitte-Mitte-Distanz der reproduzierten Bilder Im auch eine Steuerung der Veränderung der Gestalt der reproduzierten Bilder Im durchgeführt. Insbesondere wird eine Steuerung zum Ändern der Gestalt jedes reproduzierten Bilds Im durchgeführt, um eine Linsenverzeichnungskorrektur zu erreichen. Man beachte, dass die hier erwähnte Linsenverzeichnung eine durch die Projektionslinse 8a verursachte Linsenverzeichnung ist.
• Da in diesem Fall die Linsenverzeichnung als eine Nadelkissenaberration erscheint, wird die Linsenverzeichnungskorrektur so durchgeführt, dass die Gestalt des reproduzierten Bilds, das ursprünglich rechteckig sein sollte, so verändert wird, dass es zu einer Tonnengestalt verzeichnet ist (siehe 12B und 13B).
• Weiter wird in dem vorliegenden Beispiel eine Steuerung so durchgeführt, dass die Position jedes reproduzierten Bilds Im in der Richtung der optischen Achse gemäß der Projektionsdistanz verändert wird. Das heißt, jedes reproduzierte Bild Im wird in einer als Richtung D1 oder Richtung D2 in 14 angegebenen Richtung bewegt. Die entspricht dem Durchführen einer Brennverstellung des projizierten Bilds.
• Insbesondere bewegt die Steuereinheit 9A jedes reproduzierte Bild Im in einer Richtung weg von der Projektionslinseneinheit 8 (Richtung D2), während die Projektionsdistanz abnimmt.
• Infolgedessen ist es möglich, die Brennverschiebung des projizierten Bilds gemäß der Veränderung bei der Projektionsdistanz zu kompensieren.
• 15 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer spezifischen Verarbeitungsprozedur darstellt, die durch die Steuereinheit 9A durchgeführt werden soll, um die Steuerung als die oben beschriebene zweite Ausführungsform zu erzielen.
• Zuerst liest in Schritt S101 die Steuereinheit 9A eine anfänglich eingestellte Distanz. Die anfänglich eingestellte Distanz, die hier erwähnt ist, ist ein anfänglich eingestellter Wert der Projektionsdistanz. Die Informationen, die die anfänglich eingestellte Distanz angeben, werden in einer Ablageeinrichtung gespeichert, die durch die Steuereinheit 9A gelesen werden kann, und die Steuereinheit 9A führt eine Verarbeitung der Auslesung der Informationen über die in der Ablageeinrichtung gespeicherte anfänglich eingestellte Distanz in Schritt S101 durch.
• In Schritt S102 nach Schritt S101, erfasst die Steuereinheit 9A ein der Distanz entsprechendes Phasenmodulationsmuster. Das heißt, ein der anfänglichen, in Schritt S101 gelesenen Distanz entsprechendes Phasenmodulationsmuster oder ein Phasenmodulationsmuster, das der in dem unten beschriebenen Schritt S106 aktualisierten Distanz entspricht, wird erfasst.
• Als das Phasenmodulationsmuster wird hier ein Phasenmodulationsmuster verwendet, das so berechnet ist, dass eine Verstellung des ebeneninternen Richtungsintervalls der reproduzierten Bilder Im, eine Fokusverstellung (Verstellung der Richtungsposition der optischen Achse) und einer Linsenverzeichnungskorrektur gemäß der Projektionsdistanz, wie oben unter Bezugnahme auf 12 bis 14 beschrieben, erreicht wird.
• In dem vorliegenden Beispiel werden die Informationen, die das Phasenmodulationsmuster für jede Projektionsdistanz angeben, in einer Ablageeinrichtung gespeichert, die durch die Steuereinheit 9A ausgelesen werden kann, und die Steuereinheit 9A liest und erfasst die in der Ablageeinrichtung gespeicherten Informationen des Phasenmodulationsmusters.
• In Schritt S103 nach dem Schritt S102 führt die Steuereinheit 9A eine Phasenmodulationsausführungssteuerung unter Verwendung des erfassten Phasenmodulationsmusters durch. Das heißt, das erfasste Phasenmodulationsmuster wird in dem Phasenmodulator 5 eingestellt, um eine Phasenmodulation durchzuführen.
• Dann bewirkt in dem nachfolgenden Schritt S104 die Steuereinheit 9A, dass der Distanzmesssensor 10 eine Distanzmessung als Distanzmessverarbeitung ausführt und weiter im nachfolgenden Schritt S105 bestimmt, ob die eingestellte Distanz und der Distanzmesswert gleich oder nicht gleich sind, das heißt, ob der Wert der in der Distanzmessverarbeitung in Schritt S104 gemessene Wert der Distanz gleich der eingestellten Distanz ist (anfänglich eingestellte Distanz in Schritt S101 oder in Schritt S106, unten beschrieben aktualisierter Distanzwert).
• In einem Fall, wo in Schritt S105 bestimmt wird, dass die eingestellte Distanz und der Distanzmesswert gleich sind, geht die Steuereinheit 9A weiter zur Verarbeitung zu Schritt S107.
• Andererseits geht in einem Fall, wo in Schritt S105 bestimmt wird, dass die eingestellte Distanz und der Distanzmesswert nicht gleich sind, die Steuereinheit 9A zu Schritt S106, aktualisiert die eingestellte Distanz mit dem Distanzmesswert und geht mit der Verarbeitung weiter zu Schritt S107.
• In Schritt S107 bestimmt die Steuereinheit 9A, ob die Verstellung der Projektionsdistanz fortgeführt oder nicht fortgeführt werden soll. Die Bestimmungsverarbeitung in Schritt S107 funktioniert als Verarbeitung des Bestimmens, ob die Projektionsdistanz sich in einem veränderlichen Zustand befindet oder nicht befindet, nachdem die Phasenmodulation entsprechend der anfänglich eingestellten Distanz in dem oben beschriebenen Schritt S103 durchgeführt wird.
• Verschiedene spezifische Beispiele der Bestimmung dahingehend, ob die Verstellung der Projektionsdistanz fortgesetzt oder nicht fortgesetzt werden soll, können in Betracht gezogen werden. Beispielsweise führt in einem Fall, wo die Steuereinheit 9A eine Funktion des Einstellens der Position der Projektionsoberfläche Sp an einer willkürlichen Position in der Z-Richtung aufweist, die Steuereinheit 9A die Verarbeitung des Bestimmens durch, ob die Projektionsdistanz durch die Funktion verändert oder nicht verändert werden sollte. Alternativ ist es auch denkbar, dass sich die Projektionsdistanz verändert, wenn der Nutzer die Anordnungsposition der Beleuchtungseinrichtung 1A verstellt. In diesem Fall ist es beispielsweise denkbar, eine Bestimmung dahingehend durchzuführen, ob ein Verstellmodus der Anordnungsposition ausgeführt oder nicht ausgeführt wird.
• In einem Fall, wo bestimmt wird, eine Verstellung der Projektionsdistanz in Schritt S107 fortzusetzen, kehrt die Steuereinheit 9A zu Schritt S102 zurück. Infolgedessen wird in einem Fall, wo geschätzt wird, dass der Zustand, in dem sich die Projektionsdistanz verändert, fortgesetzt werden kann, falls bestimmt wird, dass sich die Projektionsdistanz durch Distanzmessung verändert hat (S105: Nein), wird das reproduzierte Bild Im, das mit dem Phasenmodulationsmuster entsprechend der veränderten Projektionsdistanz erzeugt wird, projiziert (S102, S103). Das heißt, eine Verstellung des ebeneninternen Richtungsintervalls der reproduzierten Bilder Im und der Brennverstellung gemäß der veränderten Projektionsdistanz werden erreicht. Man beachte, dass in einem Fall, wo sich die Projektionsdistanz nicht gegenüber dem Wert vor der Distanzmessung in Schritt S104 ändert, der Projektionszustand des reproduzierten Bilds Im, das mit dem Phasenmodulationsmuster entsprechend dem Wert vor der Distanzmessung erzeugt wird, fortgesetzt wird.
• Andererseits geht in einem Fall, wo bestimmt wird, die Verstellung der Projektionsdistanz in Schritt S107 nicht fortzusetzen, die Steuereinheit 9A weiter zu Schritt S108, erfasst das Phasenmodulationsmuster entsprechend der Distanz und führt dann die Phasenmodulationsausführungssteuerung durch das erfasste Phasenmodulationsmuster im nachfolgenden Schritt S109 durch. Die Erfassungsverarbeitung in Schritt S108 und die Steuerverarbeitung in Schritt S109 sind die gleiche Verarbeitung wie die Erfassungsverarbeitung in Schritt S102 und die Steuerverarbeitung in Schritt S103, jeweils oben beschrieben, und eine redundante Beschreibung wird vermieden.
• Die Steuereinheit 9A beendet die Reihe der in 15 dargestellten Verarbeitung als Reaktion auf die Ausführung der Steuerverarbeitung von Schritt S109.
• Man beachte, dass in der obigen Beschreibung ein Beispiel beschrieben worden ist, bei dem die im Voraus in der Ablageeinrichtung gespeicherten Informationen des Phasenmodulationsmusters ausgelesen werden und als die Verarbeitung des Erfassens des Phasenmodulationsmusters entsprechend der Projektionsdistanz erfasst werden (einschließlich der anfänglich eingestellten Distanz von Schritt 101). Natürlich kann jedoch das Phasenmodulationsmuster entsprechend der Projektionsdistanz erfasst werden, indem eine Berechnung auf Basis des oben beschriebenen Freiformverfahrens oder der gleichen durchgeführt wird.
• <3. Dritte Ausführungsform (Anwendung auf Projektoreinrichtung)>
• In einer dritten Ausführungsform wird die Beleuchtungseinrichtung als die oben beschriebene Ausführungsform auf eine Projektoreinrichtung angewendet.
• 16 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Konfigurationsbeispiels einer Projektoreinrichtung 20, auf die die Beleuchtungseinrichtung 1 als die erste Ausführungsform angewendet wird. Man beachte, dass in 16 ähnlich zu der oben beschriebenen 2 nur die Konfiguration des optischen Systems nach einem Phasenmodulator 5 dargestellt ist, und die anderen Teile des optischen Systems einschließlich einer Lichtquelleneinheit 2 ähnlich jenen in 1 sind und somit nicht dargestellt sind.
• Wie dargestellt, unterscheidet sich die Projektoreinrichtung 20 von der Beleuchtungseinrichtung 1 der ersten Ausführungsform darin, dass ein Intensitätsmodulator 21 an der Position der Bildoberfläche Si vorgesehen ist und eine Steuereinheit 9B anstelle der Steuereinheit 9 vorgesehen ist.
• Der Intensitätsmodulator 21 enthält beispielsweise eine transmissive Flüssigkristalltafel und führt eine Raumlichtintensitätsmodulation (im Folgenden auch als „Intensitätsmodulation“ bezeichnet) an einfallendem Licht durch. Insbesondere ist der Intensitätsmodulator 21 an der Position der Bildoberfläche Si angeordnet, um die Intensitätsmodulation an jedem durch Phasenmodulation durch den Phasenmodulator 5 erzeugtem reproduziertem Bild Im durchzuführen.
• Analog zu der Steuereinheit 9 enthält die Steuereinheit 9B einen Mikrocomputer mit einer CPU und einer Ablageeinrichtung wie etwa einem ROM und einem RAM. Die Steuereinheit 9B berechnet eine Phasenverteilung (Phasenmodulationsmuster) des Phasenmodulators 5 und eine Lichtintensitätsverteilung (Intensitätsmodulationsmuster) des Intensitätsmodulators 21 auf Basis eines Zielbilds, steuert eine Phasenmodulationsoperation durch den Phasenmodulator 5 auf Basis der berechneten Phasenverteilung und steuert eine Intensitätsmodulationsoperation durch den Intensitätsmodulator 21 auf Basis der berechneten Lichtintensitätsverteilung durch.
• Wie dargestellt enthält die Steuereinheit 9B eine Phasenmusterberechnungseinheit 22 und eine Intensitätsmusterberechnungseinheit 23. Die Phasenmusterberechnungseinheit 22 berechnet ein Phasenmodulationsmuster zum Erzeugen von mehreren reproduzierten Bildern Im (im vorliegenden Beispiel vier) mit einer Lichtintensitätsverteilung als ein Zielbild in Intervallen auf der Bildoberfläche Si.
• Die Intensitätsmusterberechnungseinheit 23 berechnet ein Intensitätsmodulationsmuster zur Einstellung in dem Intensitätsmodulator 21, um die Lichtintensitätsverteilung des Zielbilds auf einer Projektionsoberfläche Sp zu reproduzieren. Insbesondere gibt die Intensitätsmusterberechnungseinheit 23 das Zielbild und das Phasenmodulationsmuster durch die Phasenmusterberechnungseinheit 22 berechnet, ein und berechnet ein Intensitätsmodulationsmuster des Intensitätsmodulators 21 auf Basis des Zielbilds und des Phasenmodulationsmusters. Insbesondere berechnet die Intensitätsmusterberechnungseinheit 23 das Intensitätsmodulationsmuster des Intensitätsmodulators 21, um die Differenz zwischen der Lichtintensitätsverteilung der reproduzierten Bilder Im, die aus dem Phasenmodulationsmuster erhalten werden, das von der Phasenmusterberechnungseinheit 22 eingegeben wird, und der Lichtintensitätsverteilung des Zielbilds zu eliminieren. Dies entspricht dem Berechnen eines Intensitätsmodulationsmusters zum Kompensieren der hochfrequenten Komponente, das die Reproduzierbarkeit der hochfrequenten Komponente in dem Zielbild im Allgemeinen in dem durch die Phasenmodulation erzeugten reproduzierten Bild Im abnimmt.
• Die Steuereinheit 9B bewirkt, dass der Phasenmodulator 5 die Phasenmodulationsoperation unter Verwendung des durch die Phasenmusterberechnungseinheit 22 berechneten Phasenmodulationsmusters durchführt, und bewirkt, dass der Intensitätsmodulator 21 die Intensitätsmodulationsoperation unter Verwendung des durch die Intensitätsmusterberechnungseinheit 23 berechneten Intensitätsmodulationsmusters durchführt.
• Hier wird in einer herkömmlichen Projektoreinrichtung ein reproduziertes Bild durch Durchführen einer Raumlichtintensitätsmodulation durch einen Raumlichtintensitätsmodulator an Licht von einer Lichtquelle durchgeführt. In der Raumlichtintensitätsmodulation jedoch wird ein Teil des einfallenden Lichts von der Lichtquelle abgeschirmt oder abgeblendet. Deshalb gab es einen Umstand, dass eine Nutzungseffizienz von Licht gering ist und es schwierig ist, einen hohen Kontrast zu erreichen.
• Andererseits ist es möglich, wie in 16 dargestellt, indem die Beleuchtungseinrichtung 1 verwendet wird, das heißt eine Projektoreinrichtung, auf die eine Beleuchtungseinrichtung angewendet wird, die eine gewünschte Lichtintensitätsverteilung durch Raumlichtphasenmodulation reproduziert, die Nutzungseffizienz von Licht zu verbessern und den Kontrast eines projizierten Bilds zu verbessern. In der in 16 dargestellten Konfiguration entspricht das Reproduzieren der Lichtintensitätsverteilung entsprechend dem Zielbild auf der Modulationsoberfläche des Intensitätsmodulators 21 durch die Phasenmodulation des Phasenmodulators 5 dem Bilden einer groben Lichtintensitätsverteilung des Zielbilds, bevor die Intensitätsmodulation durch den Intensitätsmodulator 21 durchgeführt wird, und wird ähnlich einer Bereichsunterteilung angesteuert, die eine Hintergrundbeleuchtung in einem Flüssigkristalldisplay ansteuert. Man beachte jedoch, dass, da die Lichtintensitätsverteilung hier durch Phasenmodulation gebildet wird, es möglich ist, eine Abnahme bei der Nutzungseffizienz von Licht von der Lichtquelle zu verhindern.
• In diesem Fall funktioniert der Intensitätsmodulator 21 dahingehend, Einzelheiten eines reproduzierten Bild Im eines durch den Phasenmodulator 5 reproduzierten sogenannten niederfrequenten Bilds zu verstellen und eine Lichtintensitätsverteilung entsprechend dem Zielbild auf der Projektionsoberfläche Sp zu reproduzieren. Infolgedessen ist es möglich, den Kontrast des projizierten Bilds zu erhöhen, während die Reduktion bei der Auflösung des projizierten Bild eingeschränkt wird.
• Man beachte, dass eine Konfiguration, auf die die Beleuchtungseinrichtung 1A als die zweite Ausführungsform angewendet wird, auch als die Projektoreinrichtung verwendet werden kann. In diesem Fall berechnet die Phasenmusterberechnungseinheit 22 das Phasenmodulationsmuster zum Verstellen des ebeneninternen Richtungsintervalls der reproduzierten Bilder Im und Verstellen des Brennpunkts gemäß der durch den Distanzmesssensor 10 gemessenen Distanz (Projektionsdistanz).
• Zudem ist in der obigen Beschreibung ein Beispiel der Verwendung einer transmissiven Flüssigkristalltafel als dem Intensitätsmodulator 21 beschrieben worden. Jedoch kann auch eine reflektive Flüssigkristalltafel oder ein reflektiver Raumlichtmodulator wie etwa eine DMD ebenfalls verwendet werden.
• <4. Modifikation>
• Hier ist die Ausführungsform nicht auf die oben beschriebenen spezifischen Beispiele beschränkt, und Konfigurationen als verschiedene Modifikationen können eingesetzt werden.
• Beispielsweise kann das optische System ein beugendes optisches Element 15 wie in 17 dargestellt enthalten. Das beugende optische Element 15 beugt den Einfallslichtstrahl von dem Phasenmodulator 5 in einer Richtung, in der das ebeneninterne Richtungsintervall der reproduzierten Bilder Im auf der Bildoberfläche Si zunimmt, und beispielsweise kann ein Prisma verwendet werden.
• Durch Vergrößern des ebeneninternen Richtungsintervalls der reproduzierten Bilder Im kann in einem Fall, wo eine Komponente vorliegt, die in der Nähe der optischen Achse des optischen Projektionssystems angeordnet werden muss, dass die reproduzierten Bilder Im überlagert und projiziert, der Raum zum Anordnen der Komponente vergrößert werden, und die Komponente kann leicht angeordnet werden.
• Beispielsweise kann, wie in 18 dargestellt, die Distanzmesseinheit (Distanzmesssensor 10 und Kondensorlinse 11), die in der zweiten Ausführungsform beschrieben sind, leicht in einer Position nahe der optischen Achse angeordnet werden.
• Man beachte, dass in einem Fall, wo das ebeneninterne Richtungsintervall der reproduzierten Bilder Im durch das beugende optische Element 15 vergrößert wird, ist es auch möglich, eine Konfiguration einzusetzen, bei der die Projektionslinsen 8a getrennt sind, wie in der in 17 und 18 dargestellten Projektionslinseneinheit 8'.
• Weiterhin ist die Komponente, die in dem Raum angeordnet ist, der durch die Vergrößerung des ebeneninternen Richtungsintervalls der reproduzierten Bilder Im erzeugt wird, nicht auf die oben beschriebene Distanzmesseinheit beschränkt, und beispielsweise können andere Komponenten wie etwa eine Bildgebungseinheit einschließlich einem Bildsensor, der ein Bild erfasst, und eine Bildgebungslinse verwendet werden.
• Zudem ist in der obigen Beschreibung ein Beispiel beschrieben worden, bei dem eine reflektive Flüssigkristalltafel als der Phasenmodulator 5 verwendet wird. In einem Fall jedoch, wo ein reflektiver Raumlichtphasenmodulator als der Phasenmodulator 5 verwendet wird, ist die Phasenmodulationsoberfläche Sm so angeordnet, dass sie gegenüber einem Zustand orthogonal zu der optischen Einfallsachse geneigt ist. Deshalb variiert, wie in 19A und 19B dargestellt, die Distanz von der Phasenmodulationsoberfläche Sm zu dem reproduzierten Bild Im abhängig von dem Bereich der Phasenmodulationsoberfläche Sm, an dem die Modulation empfangen wird.
• Insbesondere veranschaulichen 19A und 19B, dass der Phasenmodulator 5 derart angeordnet ist, dass die Phasenmodulationsoberfläche Sm bezüglich einer Ebene So orthogonal zu der optischen Einfallsachse geneigt ist. In diesem Fall ist die Distanz (die optische Weglänge) von der Phasenmodulationsoberfläche Sm zu dem reproduzierten Bild Im zwischen dem in dem in 19A dargestellten Bereich A1 modulierten Licht und dem in in 19B dargestellten Bereich A2 modulierten Licht verschieden. Insbesondere ist die Distanz zu dem reproduzierten Bild Im in 19B länger als in 19A.
• Deshalb wird das reproduzierte Bild unter Verwendung des Phasenmodulationsmusters erzeugt, das so berechnet wird, dass die Distanzdifferenz in dem Fall aufgehoben wird, wo der Phasenmodulator 5 wie oben beschrieben schräg angeordnet ist. Infolgedessen können die Positionen der reproduzierten Bilder Im in der Z-Richtung ausgerichtet werden.
• Weiter kann die Konfiguration des optischen Systems eine Konfiguration wie in 20 oder 21 dargestellt annehmen.
  20 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem eine Diffusionsplatte 16 angewendet wird.
• Insbesondere ist die Diffusionsplatte 16 an einer Position zwischen der Bildoberfläche Si und der Projektionslinse 8a in der Richtung der optischen Achse angeordnet.
• Die Diffusionsplatte 16 vergrößert den Lichtflussdurchmesser jedes auf die Projektionslinse 8a auffallenden Lichtstrahls, und infolgedessen kann der Pupillendurchmesser vergrößert werden.
• 21 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem ein afokales optisches System 17 angewendet wird.
  Wie dargestellt, wird durch Anordnen des afokalen optischen Systems 17 vor der Bildoberfläche Si jedes reproduzierte Bild Im vergrößert.
• Weiterhin ist in der obigen Beschreibung ein Beispiel beschrieben worden, bei dem zum Erzeugen von mehreren reproduzierten Bildern Im nur ein Phasenmodulator 5 verwendet wird. Jedoch können, wie in 22 und 23 dargestellt, mehrere Phasenmodulatoren 5 vorgesehen werden, und jeder Phasenmodulator 5 könnte mehrere reproduzierte Bilder Im in Intervallen auf der Bildoberfläche Si erzeugen. Hier sind in 23 nur die von einem Phasenmodulator 5 ausgegebenen Lichtstrahlen unter den in 22 dargestellten Lichtstrahlen extrahiert und veranschaulicht.
• Wie oben beschrieben kann, indem die mehreren Phasenmodulatoren 5 bereitgestellt und jeder der Phasenmodulatoren 5 konfiguriert wird, um mehrere reproduzierte Bilder Im zu erzeugen, das Licht von der Lichtquelleneinheit 2 auf die mehreren Phasenmodulatoren 5 auf verteilte Weise auffallen, und die Dichte der optischen Energie kann reduziert werden. Deshalb kann die Lebensdauer des Phasenmodulators 5 verlängert werden.
• Zudem ist es, obwohl nicht dargestellt, auch möglich, eine Konfiguration einzusetzen, bei der mehrere Phasenmodulatoren 5 entsprechend der Lichtquellenwellenlänge bereitgestellt werden, wobei jeder Phasenmodulator 5 mehrere reproduzierte Bilder Im auf der Bildoberfläche Si in Intervallen erzeugt, und diese reproduzierten Bilder Im werden auf der Projektionsoberfläche Sp überlagert. Beispielsweise ist es denkbar, dass rote (R), grüne (G) und blaue (B) Lichtquellen als Lichtquellen bereitgestellt werden und Phasenmodulatoren 5 von R, G und B als Phasenmodulatoren 5 bereitgestellt werden und jeder Phasenmodulator 5 mehrere reproduzierte Bilder Im auf einer Bildoberfläche Si in Intervallen auf Basis des einfallenden Lichts von der Lichtquelle einer entsprechenden Farbe erzeugt, und diese reproduzierten Bilder Im auf einer Projektionsoberfläche Sp durch die Projektionslinseneinheit 8 überlagert werden.
• <5. Zusammenfassung von Ausführungsformen>
• Wie oben beschrieben, enthält eine Beleuchtungseinrichtung (Beleuchtungseinrichtung 1, 1A, Projektoreinrichtung 20) als eine Ausführungsform eine Lichtquelleneinheit (Lichtquelleneinheit 2), die ein lichtemittierendes Element, einen Raumlichtphasenmodulator (Phasenmodulator 5) aufweist, der mehrere reproduzierte Bilder in Intervallen auf einer Bildoberfläche erzeugt durch Durchführen einer Phasenlichtmodulation an einfallendem Licht von der Lichtquelleneinheit, und eine Projektionseinheit (Projektionseinheit 8, 8'), die die mehreren reproduzierten Bilder über verschiedene Projektionslinsen überlagert und sie auf eine Projektionsoberfläche projiziert.
• Infolgedessen wird das reproduzierte Bild über jede für jede Projektionslinse verteilte Pupillenposition auf die Projektionsoberfläche projiziert.
• In einem Fall, wo das reproduzierte Bild unter Verwendung des Raumlichtphasenmodulators erzeugt wird, kann die Dichte der optischen Energie an der Pupillenposition reduziert werden und die Sicherheit kann verbessert werden.
• Weiterhin erzeugt in der Beleuchtungseinrichtung als die Ausführungsform der Raumlichtphasenmodulator jedes reproduzierte Bild unter Verwendung von Licht, das auf einen Bereich einfällt, der breiter ist als ein Bereich, der durch gleichmäßiges Unterteilen der Phasenmodulationsoberfläche für jedes reproduzierte Bild gebildet wird.
• Infolgedessen kann der Durchmesser jedes Lichtstrahls an der Pupillenposition im Vergleich mit einem Fall vergrößert werden, wo das reproduzierte Bild für jeden Bereich individuell erzeugt wird, der durch gleichmäßiges Unterteilen der Phasenmodulationsoberfläche gemäß der Anzahl reproduzierter Bilder gebildet wird.
• Deshalb wird der Pupillendurchmesser vergrößert, die Dichte der optischen Energie an der Pupillenposition kann reduziert werden und die Sicherheit kann erhöht werden.
• Weiter enthält die Beleuchtungseinrichtung als die Ausführungsform eine Steuereinheit (Steuereinheit 9A), die die Position oder Gestalt des reproduzierten Bildes ändert durch Steuern des Phasenmodulationsmusters in dem Raumlichtphasenmodulator.
• Als die Änderung bei der Position des reproduzierten Bildes wird eine Änderung bei der ebeneninternen Richtungsposition oder einer Änderung bei der Richtungsposition der optischen Achse in Betracht gezogen. Die Position des Projektionsbereichs des reproduzierten Bildes kann abhängig von der Änderung bei der ebeneninternen Richtungsposition verstellt werden, und der Fokus kann abhängig von der Änderung bei der Richtungsposition der optischen Achse verstellt werden. Weiter kann eine optische Aberration abhängig von einer Änderung bei der Gestalt des reproduzierten Bildes korrigiert werden.
• Da gemäß der obigen Konfiguration die Verstellung und Korrektur des reproduzierten Bilds durch Steuern des Phasenmodulationsmusters durchgeführt werden, ist es möglich, die Notwendigkeit zu eliminieren, ein optisches Element für die Verstellung und Korrektur separat von dem Raumlichtphasenmodulator bereitzustellen, und es ist möglich, das optische System zu verkleinern.
• Zudem ändert in der Beleuchtungseinrichtung als die Ausführungsform die Steuereinheit die ebeneninterne Richtungsposition des reproduzierten Bilds.
• Infolgedessen ist es möglich, die Position des Projektionsbereichs jedes reproduzierten Bilds zu verstellen.
• Sogar in dem Fall, wo der Projektionsbereich des reproduzierten Bildes von einer gewünschten Position aufgrund eines gewissen Faktors abweicht, kann die Position des Projektionsbereichs deshalb so korrigiert werden, dass sie mit der gewünschten Position übereinstimmt.
• Weiterhin ändert in der Beleuchtungseinrichtung als die Ausführungsform die Steuereinheit das Intervall in der ebeneninternen Richtung der reproduzierten Bilder gemäß der Projektionsdistanz des reproduzierten Bilds.
• Sogar wenn sich die Projektionsdistanz ändert, ist es infolgedessen möglich, eine Abweichung unter den Projektionsbereichen der reproduzierten Bilder zu verhindern.
• Deshalb ist es möglich, eine Verschlechterung der Auflösung des reproduzierten Bildes auf der Projektionsoberfläche aufgrund einer Änderung bei der Projektionsdistanz zu verhindern.
• Weiterhin ändert in der Beleuchtungseinrichtung als die Ausführungsform die Steuereinheit die Position des reproduzierten Bilds in der Richtung der optischen Achse.
• Infolgedessen ist es möglich, den Fokus des projizierten Bilds zu verstellen.
• Zudem ändert in der Beleuchtungseinrichtung als die Ausführungsform die Steuereinheit die Position des reproduzierten Bilds in der Richtung der optischen Achse gemäß der Projektionsdistanz des reproduzierten Bilds.
• Infolgedessen ist es möglich, die Fokusverschiebung des projizierten Bilds gemäß der Änderung bei der Projektionsdistanz zu kompensieren.
• Deshalb ist es möglich, eine Verschlechterung der Auflösung des reproduzierten Bildes auf der Projektionsoberfläche aufgrund einer Änderung bei der Projektionsdistanz zu verhindern. Weiter wird die Notwendigkeit für eine Konfiguration zum Ansteuern der Linse zum Verstellen des Fokus des reproduzierten Bildes eliminiert und das optische System kann verkleinert werden.
• Weiter ändert in der Beleuchtungseinrichtung als die Ausführungsform die Steuereinheit die Gestalt des reproduzierten Bilds.
• Infolgedessen ist es möglich, die Gestalt des reproduzierten Bilds so zu ändern, dass eine optische Aberration wie etwa eine Linsenverzeichnung korrigiert wird.
• Eine optische Aberration des reproduzierten Bilds kann durch den Raumlichtphasenmodulator zum Erzeugen des reproduzierten Bilds korrigiert werden, und die Notwendigkeit zum Bereitstelen eines separaten optischen Elements zur Korrektur wird eliminiert. Somit kann das optische System verkleinert werden.
• Weiter ist in der Beleuchtungseinrichtung als die Ausführungsform die Diffusionsplatte (Diffusionsplatte 16) zwischen der Bildoberfläche und der Projektionslinse in der Richtung der optischen Achse angeordnet.
• Die Diffusionsplatte vergrößert einen Lichtflussdurchmesser jedes auf die Projektionslinse auftreffenden Lichtstrahls.
• Deshalb kann der Pupillendurchmesser vergrößert werden und die Sicherheit kann verbessert werden, indem die Dichte der optischen Energie an der Pupillenposition reduziert wird.
• Weiter enthält die Beleuchtungseinrichtung als die Ausführungsform ein beugendes optisches Element (beugendes optisches Element 15), das einen einfallenden Lichtstrahl von dem Raumlichtphasenmodulator in einer Richtung beugt, die das ebeneninterne Richtungsintervall der reproduzierten Bilder auf der Bildoberfläche vergrößert.
• Beispielsweise wird das ebeneninterne Richtungsintervall der reproduzierten Bilder auf der Bildoberfläche durch ein beugendes optisches Element wie etwa ein Prisma vergrößert.
• Durch Vergrößern des ebeneninternen Richtungsintervalls der reproduzierten Bilder kann in einem Fall, wo eine Komponente in der Nähe der optischen Achse des optischen Projektionssystems angeordnet ist, das die reproduzierten Bilder überlagert und projiziert, der Raum für Anordnung der Komponente vergrößert werden und die Komponente kann leicht angeordnet werden. Beispielsweise muss in einem Fall, wo der Distanzmesssensor angeordnet ist, der Distanzmesssensor an einer Position in der Nähe der optischen Achse angeordnet werden, um eine Abweichung zwischen dem Blickfeld der Distanzmessung und dem Projektionsbereich des reproduzierten Bildes zu verhindern. In diesem Fall ist es möglich, die Leichtigkeit der Anordnung des Distanzmesssensors zu steigern.
• Weiter enthält eine Projektoreinrichtung (Projektoreinrichtung 20) als eine Ausführungsform eine Lichtquelleneinheit (Lichtquelleneinheit 2), die ein lichtemittierendes Element, einen Raumlichtphasenmodulator (Phasenmodulator 5), der mehrere reproduzierte Bilder in Intervallen auf einer Bildoberfläche erzeugt durch Durchführen einer Raumlichtphasenmodulation an einfallendem Licht von der Lichtquelleneinheit erzeugt, eine Projektoreinrichtung (Projektoreinrichtung 8, 8'), die die mehreren reproduzierten Bilder über verschiedene Projektionslinsen überlagert und auf eine Projektionsoberfläche projiziert, und einen Raumlichtintensitätsmodulator (Intensitätsmodulator 21), der eine Raumlichtintensitätsmodulation an dem reproduzierten Bildoberfläche durchführt.
• Eine derartige Projektoreinrichtung kann auch Effekte ähnlich jenen der Beleuchtungseinrichtung gemäß der obigen Ausführungsform liefern.
• Deshalb ist es bezüglich der Projektoreinrichtung, die eine Raumlichtintensitätsmodulation an dem durch die Raumlichtphasenmodulation erzeugten reproduzierten Bild durchführt und das reproduzierte Bild auf die Projektionsoberfläche projiziert, möglich, die Dichte der optischen Energie an der Pupillenposition zu reduzieren und die Sicherheit zu verbessern.
• Man beachte, dass der in der vorliegenden Patentschrift beschriebene Effekt lediglich ein Beispiel ist und nicht beschränkt ist und andere Effekte erhalten werden können.
• <6. Vorliegende Technologie>
• Man beachte, dass die vorliegende Technologie auch auf folgende Weise konfiguriert werden kann.
• (1) Eine Beleuchtungseinrichtung, die enthält:
  • eine Lichtquelleneinheit, die ein lichtemittierendes Element aufweist;
  • einen Raumlichtphasenmodulator, der mehrere reproduzierte Bilder in Intervallen auf einer Bildoberfläche durch Durchführen von Raumlichtphasenmodulation an einfallendem Licht von der Lichtquelleneinheit durchführt; und
  • eine Projektionseinheit, die die mehreren reproduzierten Bilder über verschiedene Projektionslinsen überlagert und auf eine Projektionsoberfläche projiziert.
• (2) Die Beleuchtungseinrichtung nach (1) oben, bei der
  • der Raumlichtphasenmodulator jedes reproduzierte Bild unter Verwendung von Licht erzeugt, das auf einen Bereich einfällt, der breiter ist als ein Bereich, der durch gleichermaßen Unterteilen einer Phasenmodulationsoberfläche für jedes reproduzierte Bild gebildet wird.
• (3) Die Beleuchtungseinrichtung nach (1) oder (2) oben, die weiter enthält
  • eine Steuereinheit, die eine Position oder eine Gestalt des reproduzierten Bilds durch Steuern eines Phasenmodulationsmusters in dem Raumlichtphasenmodulator ändert.
• (4) Die Beleuchtungseinrichtung nach (3) oben, bei der
  • die Steuereinheit eine ebeneninterne Richtungsposition des reproduzierten Bilds ändert.
• (5) Die Beleuchtungseinrichtung nach (4) oben, bei der
  • die Steuereinheit ein Intervall in einer ebeneninternen Richtung der reproduzierten Bilder gemäß einer Projektionsdistanz des reproduzierten Bilds ändert.
• (6) Die Beleuchtungseinrichtung nach einem von (3) bis (5) oben, bei der
  • die Steuereinheit eine Position des reproduzierten Bilds in einer Richtung der optischen Achse ändert.
• (7) Die Beleuchtungseinrichtung nach (6) oben, bei der
  • die Steuereinheit einer Position des reproduzierten Bilds in einer Richtung der optischen Achse gemäß einer Projektionsdistanz des reproduzierten Bilds ändert.
• (8) Die Beleuchtungseinrichtung nach einem von (3) bis (7) oben, bei der
  • die Steuereinheit eine Gestalt des reproduzierten Bilds ändert.
• (9) Die Beleuchtungseinrichtung nach einem von (1) bis (8) oben, bei der
  • eine Diffusionsplatte zwischen der Bildoberfläche und der Projektionslinse in einer Richtung der optischen Achse angeordnet ist.
• (10) Die Beleuchtungseinrichtung nach einem von (1) bis (9) oben, die weiterhin enthält
  • ein beugendes optisches Element, das einen Einfallslichtstrahl von dem Raumlichtphasenmodulator in einer Richtung des Vergrößerns eines ebeneninternen Richtungsintervalls der reproduzierten Bilder auf der Bildoberfläche beugt.
• (11) Eine Projektoreinrichtung, die enthält:
  • eine Lichtquelleneinheit, die ein lichtemittierendes Element aufweist;
  • einen Raumlichtphasenmodulator, der mehrere reproduzierte Bilder in Intervallen auf einer Bildoberfläche durch Durchführen von Raumlichtphasenmodulation an einfallendem Licht von der Lichtquelleneinheit durchführt; und
  • eine Projektionseinheit, die die mehreren reproduzierten Bilder über verschiedene Projektionslinsen überlagert und auf eine Projektionsoberfläche projiziert; und
  • einen Raumlichtintensitätsmodulator, der eine Raumlichtintensitätsmodulation an dem reproduzierten Bild auf der Bildoberfläche durchführt.
• Bezugszeichenliste

1, 1A

Beleuchtungseinrichtung

2

Lichtquelleneinheit

3, 4, 6, 7

Spiegel

5

Phasenmodulator

8, 8'

Projektionslinseneinheit

8a

Projektionslinse

9, 9A, 9B

Steuereinheit

10

Distanzmesssensor

11

Kondensorlinse

Sp

Projektionsoberfläche

Si

Bildoberfläche

Sf

Pupillenposition

Im

Reproduziertes Bild

Sm

Phasenmodulationsoberfläche

15

Beugendes optisches Element

16

Diffusionsplatte

17

Afokales optisches System

20

Projektoreinrichtung

21

Intensitätsmodulator

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• JP 201921471 [0004]
• JP 2017520022 PCT [0059]

Claims (11)

1. Beleuchtungseinrichtung, die umfasst: eine Lichtquelleneinheit, die ein lichtemittierendes Element aufweist; einen Raumlichtphasenmodulator, der mehrere reproduzierte Bilder in Intervallen auf einer Bildoberfläche durch Durchführen von Raumlichtphasenmodulation an einfallendem Licht von der Lichtquelleneinheit durchführt; und eine Projektionseinheit, die die mehreren reproduzierten Bilder über verschiedene Projektionslinsen überlagert und auf eine Projektionsoberfläche projiziert.
2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Raumlichtphasenmodulator jedes reproduzierte Bild unter Verwendung von Licht erzeugt, das auf einen Bereich einfällt, der breiter ist als ein Bereich, der durch gleichermaßen Unterteilen einer Phasenmodulationsoberfläche für jedes reproduzierte Bild gebildet wird.
3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Steuereinheit, die eine Position oder eine Gestalt des reproduzierten Bilds durch Steuern eines Phasenmodulationsmusters in dem Raumlichtphasenmodulator ändert.
4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit eine ebeneninterne Richtungsposition des reproduzierten Bilds ändert.
5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit ein Intervall in einer ebeneninternen Richtung der reproduzierten Bilder gemäß einer Projektionsdistanz des reproduzierten Bilds ändert.
6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit eine Position des reproduzierten Bilds in einer Richtung der optischen Achse ändert.
7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit einer Position des reproduzierten Bilds in einer Richtung der optischen Achse gemäß einer Projektionsdistanz des reproduzierten Bilds ändert.
8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit eine Gestalt des reproduzierten Bilds ändert.
9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Diffusionsplatte zwischen der Bildoberfläche und der Projektionslinse in einer Richtung der optischen Achse angeordnet ist.
10. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend ein beugendes optisches Element, das einen Einfallslichtstrahl von dem Raumlichtphasenmodulator in einer Richtung des Vergrößerns eines ebeneninternen Richtungsintervalls der reproduzierten Bilder auf der Bildoberfläche beugt.
11. Projektionseinrichtung, umfassend: eine Lichtquelleneinheit, die ein lichtemittierendes Element aufweist; einen Raumlichtphasenmodulator, der mehrere reproduzierte Bilder in Intervallen auf einer Bildoberfläche durch Durchführen von Raumlichtphasenmodulation an einfallendem Licht von der Lichtquelleneinheit durchführt; und eine Projektionseinheit, die die mehreren reproduzierten Bilder über verschiedene Projektionslinsen überlagert und auf eine Projektionsoberfläche projiziert; und einen Raumlichtintensitätsmodulator, der eine Raumlichtintensitätsmodulation an dem reproduzierten Bild auf der Bildoberfläche durchführt.

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