JP2015031835A - Light projection device and display device having the same - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light projection device capable of presenting an image having high quality at low costs and a display device having the light projection device.SOLUTION: A light projection device 2 includes: a light generator 20 and an optical device 30. The light generator 20 is configured to generate a light beam group L0 from a light source LS via a spatial light modulator 23. The light beam group L0 generated by the light generator 20 is guided to the optical device 30. In the optical device 30, the light beam group L0 guided from the light generator 20 is divided into a first light beam group L1 and a second light beam group L2. A first projection port 33 and a second projection port 34 are formed on a front part 31a of a second casing 31 of the optical device 30. A path for guiding the light beam group generated by the light source LS to the first projection port 33 is called a first path L1a, and a path for guiding the light beam group generated by the light source LS to the second projection port 34 is called a second path L2a. The optical path length of the first path L1a and the second path L2a is equal to each other.

Description

本発明は、光投射装置およびそれを備えるディスプレイ装置に関する。   The present invention relates to an optical projection device and a display device including the same.

複数のプロジェクタを用いて複数の画像を連結してスクリーンに表示させる技術が知られている。例えば、特許文献1には、スクリーン上の4つの領域に4つのプロジェクタからそれぞれ光を投射する表示装置が記載されている。この表示装置においては、4つのプロジェクタから投射された光による4つの画像が繋げられることにより、スクリーン上に4つの画像が連結された画像が表示される。   A technique for connecting a plurality of images and displaying them on a screen using a plurality of projectors is known. For example, Patent Document 1 describes a display device that projects light from four projectors to four regions on a screen, respectively. In this display device, by connecting four images by light projected from four projectors, an image in which the four images are connected is displayed on the screen.

一方、複数のプロジェクタを用いることにより裸眼で視認可能な立体画像を提示する立体映像表示装置が提案されている(特許文献2参照)。   On the other hand, a stereoscopic video display device that presents a stereoscopic image that can be viewed with the naked eye by using a plurality of projectors has been proposed (see Patent Document 2).

特許文献2に記載された立体映像表示装置は、スクリーンおよび複数のプロジェクタを備える。複数のプロジェクタは、水平方向に並ぶように配置される。複数の画像が複数のプロジェクタの投射部からそれぞれスクリーンの背面に投射される。複数のプロジェクタからスクリーンに投射される複数の画像が、スクリーンの背面において同一の大きさかつ同一の位置で重ねられる。それにより、スクリーンの前後の空間に立体画像が提示される。   The stereoscopic video display device described in Patent Document 2 includes a screen and a plurality of projectors. The plurality of projectors are arranged in a horizontal direction. A plurality of images are projected from the projection units of the plurality of projectors onto the back of the screen. A plurality of images projected on the screen from a plurality of projectors are overlaid at the same size and the same position on the back surface of the screen. Thereby, a stereoscopic image is presented in the space before and after the screen.

特開2005−338249号公報JP 2005-338249 A 特開2010−81440号公報JP 2010-81440 A 特開平9−138371号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-138371

特許文献1に記載された表示装置では、スクリーン上で繋げられる画像の数と同じ数のプロジェクタが用いられる。したがって、高品質の画像をスクリーン上に表示させるためには多数のプロジェクタが必要になり、高品質の画像を得るために必要なコストが高くなる。   In the display device described in Patent Document 1, the same number of projectors as the number of images connected on the screen are used. Therefore, in order to display a high-quality image on the screen, a large number of projectors are required, and the cost required to obtain a high-quality image increases.

特許文献2に記載された立体映像表示装置において、高品質の立体画像を提示するためには、多数のプロジェクタを用いて多数の画像をスクリーンに投射する必要がある。この場合においても、多数のプロジェクタが必要になるため、高品質の画像を得るために必要なコストが高くなる。   In the stereoscopic video display apparatus described in Patent Document 2, in order to present a high-quality stereoscopic image, it is necessary to project a large number of images on a screen using a large number of projectors. Even in this case, since a large number of projectors are required, the cost required to obtain a high-quality image increases.

特許文献3には、1つのプロジェクタを用いてスクリーン上に右目用画像と左目用画像とを時分割で表示する立体映像表示装置が記載されている。特許文献3に記載されたプロジェクタにおいては、右目用画像を形成するための光線群と左目用画像を形成するための光線群とが、共通の経路を通って投射レンズからスクリーンに投射される。   Patent Document 3 describes a stereoscopic video display device that displays a right-eye image and a left-eye image on a screen in a time-sharing manner using a single projector. In the projector described in Patent Document 3, a light beam group for forming a right-eye image and a light beam group for forming a left-eye image are projected from a projection lens onto a screen through a common path.

例えば特許文献3のプロジェクタからスクリーン上の2つの領域に向かって、右目用画像および左目用画像に代えて互いに異なる2つの画像を形成する2つの光線群を投射する。この場合、1つのプロジェクタで2つの画像をスクリーン上で連結することができる。   For example, two light ray groups that form two different images instead of the right-eye image and the left-eye image are projected from the projector of Patent Document 3 toward two areas on the screen. In this case, two images can be connected on the screen by one projector.

しかしながら、特許文献3のプロジェクタにおいては、複数の光線群が共通の経路を通る。したがって、2つの光線群をそれぞれスクリーン上の2つの領域に投射するためには、プロジェクタから投射される光線群の経路を時分割で正確に変更する機構が必要となる。このような機構として、投射レンズの傾きまたは位置を時分割で物理的に変更する機構が考えられるが、この機構の場合、プロジェクタが高価になる。   However, in the projector of Patent Document 3, a plurality of light beam groups pass through a common path. Therefore, in order to project the two light beam groups onto the two areas on the screen, a mechanism for accurately changing the path of the light beam groups projected from the projector in a time division manner is required. As such a mechanism, a mechanism that physically changes the tilt or position of the projection lens in a time-division manner is conceivable, but in this case, the projector becomes expensive.

本発明の目的は、低コストで高品質の画像を提示することが可能な光投射装置およびそれを備えるディスプレイ装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an optical projection device capable of presenting a high-quality image at low cost and a display device including the same.

(1)第1の発明に係る光投射装置は、画像を形成するための光線群を発生する光発生器と、光発生器により発生された光線群を投射する光学装置とを備え、光学装置は、複数の投射口と、光発生器により発生された光線群を複数の投射口に導く複数の経路を形成する光学系と、複数の投射口から時分割で光線群を投射させる時分割手段とを含み、光学系は、複数の経路から複数の投射口をそれぞれ通る複数の光軸を有するとともに、複数の経路が等しい光路長を有するように構成されるものである。   (1) An optical projection apparatus according to a first aspect of the present invention includes a light generator that generates a light beam group for forming an image, and an optical device that projects the light beam group generated by the light generator. Includes a plurality of projection openings, an optical system that forms a plurality of paths for guiding the light ray groups generated by the light generator to the plurality of projection openings, and time division means for projecting the light ray groups in a time division manner from the plurality of projection openings. The optical system includes a plurality of optical axes that respectively pass through the plurality of projection openings from the plurality of paths, and the plurality of paths have the same optical path length.

その光投射装置においては、光発生器により画像を形成するための光線群が発生され、発生された光線群が光学装置により投射される。光学装置においては、光発生器により発生された光線群が光学系により形成される複数の経路により複数の投射口にそれぞれ導かれる。複数の光線群は、複数の投射口から複数の光軸に沿って時分割で投射される。   In the light projection device, a light group for forming an image is generated by a light generator, and the generated light group is projected by an optical device. In the optical device, a group of light beams generated by the light generator are respectively guided to a plurality of projection openings through a plurality of paths formed by the optical system. The plurality of light beam groups are projected in a time division manner from the plurality of projection openings along the plurality of optical axes.

この場合、複数の経路が等しい光路長を有するように構成されるので、複数の光線群を出射する複数の仮想的な出射点と複数の投射口との距離が等しくなる。それにより、既存の複数のプロジェクタを並べた場合と同様の機能を単一の光投射装置を用いて実現することができる。したがって、低コストで高品質の画像を提示することが可能となる。   In this case, since the plurality of paths are configured to have the same optical path length, the distances between the plurality of virtual emission points that emit the plurality of ray groups and the plurality of projection openings are equal. Thereby, the same function as the case where a plurality of existing projectors are arranged can be realized by using a single light projection device. Therefore, it is possible to present a high-quality image at a low cost.

また、上記の構成によれば、複数の投射口からそれぞれ光線群が投射されるので、所望の画像を形成するために投射されるべき光線群の数に比べて光投射装置の数を少なくすることができる。それにより、光投射装置の設置作業が簡素化される。   Further, according to the above configuration, since the light beam groups are respectively projected from the plurality of projection openings, the number of light projection devices is reduced compared to the number of light beam groups to be projected to form a desired image. be able to. Thereby, the installation work of the light projection apparatus is simplified.

(2)時分割手段は、複数の経路または複数の投射口にそれぞれ設けられ、光線群を通過させる第1の状態と光線群を遮断する第2の状態とに切り替え可能な複数の光遮断手段と、複数の光遮断手段を時分割で第2の状態から第1の状態に切り替える切り替え手段とを含んでもよい。   (2) The time division means is provided in each of a plurality of paths or a plurality of projection ports, and a plurality of light blocking means capable of switching between a first state in which the light beam group passes and a second state in which the light beam group is blocked. And a switching means for switching the plurality of light blocking means from the second state to the first state in a time division manner.

この場合、簡単な構成で、複数の投射口にそれぞれ導かれた光線群を時分割で投射することができる。   In this case, with a simple configuration, it is possible to project the light beam guided to the plurality of projection ports in a time division manner.

(3)光学系は、光発生器により発生された光線群を複数の方向に分配する光分配手段と、光分配手段により分配された複数の光線群を複数の経路を通して複数の投射口に導くように構成される複数の光学部材とを含み、光分配手段から複数の光学部材を経由して複数の投射口にそれぞれ導かれる複数の光線群の経路の光路長が等しくなるように複数の光学部材が配置されてもよい。   (3) The optical system distributes the light beam generated by the light generator in a plurality of directions, and guides the plurality of light beams distributed by the light distribution device to a plurality of projection openings through a plurality of paths. A plurality of optical members configured such that the optical path lengths of the paths of the plurality of light groups respectively guided from the light distribution means to the plurality of projection openings via the plurality of optical members are equal to each other. A member may be arranged.

この場合、光分配手段により分配された複数の光線群の経路の光路長を複数の光学部材の配置により容易に調整することができる。   In this case, the optical path lengths of the paths of the plurality of light beam groups distributed by the light distribution means can be easily adjusted by arranging the plurality of optical members.

(4)複数の光学部材は、光分配手段により分配された複数の光線群を複数の投射口にそれぞれ反射する複数の反射部材を含み、複数の光軸の方向を変化させることが可能なように複数の反射部材の向きが可変に設けられてもよい。   (4) The plurality of optical members include a plurality of reflection members that respectively reflect the plurality of light beam groups distributed by the light distribution unit to the plurality of projection ports, and can change the directions of the plurality of optical axes. The direction of the plurality of reflecting members may be variably provided.

この場合、複数の反射部材の向きをそれぞれ変更することにより複数の投射口からそれぞれ投射される複数の光線群の向きを容易に調整することができる。   In this case, by changing the directions of the plurality of reflecting members, the directions of the plurality of light groups projected from the plurality of projection openings can be easily adjusted.

(5)光発生器は、発生された光線群を拡げる第1のレンズを含み、光学装置は、光発生器の第1のレンズと光分配手段との間に設けられ、第1のレンズにより拡げられた光線群を収束させつつ第1の実像を形成する第2のレンズと、第2のレンズと複数の投射口との間に設けられ、第2のレンズにより形成された第1の実像に基づく複数の第2の実像を複数の経路または複数の経路の延長線上にそれぞれ形成する1または複数の第3のレンズを含んでもよい。   (5) The light generator includes a first lens that expands the generated light beam group, and the optical device is provided between the first lens of the light generator and the light distribution means, and is formed by the first lens. A second lens that forms a first real image while converging the expanded light beam group, and a first real image that is provided between the second lens and the plurality of projection openings and is formed by the second lens. One or a plurality of third lenses that respectively form a plurality of second real images based on the plurality of paths or extension lines of the plurality of paths may be included.

この場合、第2のレンズが第1のレンズと光分配手段との間に設けられるので、光分配手段には少なくとも第2のレンズにより収束された光線群が入射する。したがって、光分配手段のサイズを大きくすることなく、光分配手段に入射する光の量を増加させることができる。したがって、光投射装置を大型化することなく複数の経路を通る複数の光線群の光量の低下を防止することができる。   In this case, since the second lens is provided between the first lens and the light distribution means, the light group converged by at least the second lens is incident on the light distribution means. Therefore, the amount of light incident on the light distribution means can be increased without increasing the size of the light distribution means. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the amount of light of a plurality of light ray groups passing through a plurality of paths without increasing the size of the light projection device.

(6)1または複数の第3のレンズは、第2のレンズと光分配手段との間に設けられ、第2のレンズを通過した光線群を収束させつつ第1の実像に基づく複数の第2の実像を複数の経路にそれぞれ形成し、光学装置は、複数の投射口にそれぞれ設けられ、1または複数の第3のレンズを通過した光線群を拡げつつ複数の第2の実像に基づく複数の第3の実像を複数の経路の延長線上にそれぞれ形成する複数の第4のレンズをさらに含んでもよい。   (6) One or a plurality of third lenses are provided between the second lens and the light distribution unit, and converge a light beam that has passed through the second lens while a plurality of second lenses based on the first real image are converged. 2 real images are formed in a plurality of paths, respectively, and the optical device is provided in each of a plurality of projection openings, and a plurality of optical devices based on the plurality of second real images while expanding a light beam group that has passed through one or a plurality of third lenses. A plurality of fourth lenses that respectively form the third real image on extension lines of the plurality of paths.

この場合、1または複数の第3のレンズが第2のレンズと光分配手段との間に設けられるので、光分配手段には少なくとも第2のレンズにより収束されかつ1または複数の第3のレンズにより収束された光線群が入射する。したがって、光分配手段のサイズを小さくしつつ、光分配手段に入射する光の量を増加させることができる。したがって、光投射装置の小型化が可能になるとともに複数の経路を通る複数の光線群の光量の低下を防止することができる。   In this case, since the one or more third lenses are provided between the second lens and the light distribution means, the light distribution means is converged by at least the second lens and is one or more third lenses. The group of rays converged by is incident. Therefore, it is possible to increase the amount of light incident on the light distribution means while reducing the size of the light distribution means. Therefore, it is possible to reduce the size of the light projection apparatus and to prevent a reduction in the light amount of a plurality of light beam groups that pass through a plurality of paths.

複数の第4のレンズの各々は、複数の光軸の方向を変化させることが可能なように向きが可変に設けられるとともに、複数の第3の実像の大きさを変化させることが可能なように複数の光軸の方向における位置が可変に設けられてもよい。   Each of the plurality of fourth lenses is variably provided so that the directions of the plurality of optical axes can be changed, and the size of the plurality of third real images can be changed. The positions in the direction of the plurality of optical axes may be variably provided.

この場合、複数の第4のレンズの複数の光軸の方向をそれぞれ変更することにより複数の投射口からそれぞれ投射される複数の光線群の向きを容易に調整することができる。   In this case, by changing the directions of the plurality of optical axes of the plurality of fourth lenses, the directions of the plurality of light groups projected from the plurality of projection openings can be easily adjusted.

また、複数の第4のレンズの複数の光軸の方向における位置をそれぞれ変更することにより複数の第3の実像の大きさを容易に調整することができる。   Further, the sizes of the plurality of third real images can be easily adjusted by changing the positions of the plurality of fourth lenses in the directions of the plurality of optical axes.

複数の第4のレンズの各々は、第1のレンズよりも小さな直径を有してもよい。   Each of the plurality of fourth lenses may have a smaller diameter than the first lens.

この場合、第4のレンズが取り付けられる複数の投射口の大きさを第1のレンズの直径よりも小さくすることができる。したがって、複数の投射口を小さくすることにより小さいピッチで複数の光線群を投射することができる。   In this case, the size of the plurality of projection openings to which the fourth lens is attached can be made smaller than the diameter of the first lens. Therefore, a plurality of light beam groups can be projected at a smaller pitch by reducing the plurality of projection openings.

(7)第2の発明に係るディスプレイ装置は、スクリーンと、上記の発明に係る1または複数の光投射装置と、画像データに基づいて、1または複数の光投射装置によりスクリーンに照射された光線群またはスクリーンを透過した光線群により平面画像または立体画像が提示されるように1または複数の光投射装置を制御する制御装置とを備えるものである。   (7) A display device according to a second invention is a screen, one or a plurality of light projection devices according to the above invention, and a light beam applied to the screen by the one or more light projection devices based on the image data. And a control device that controls one or a plurality of light projection devices so that a plane image or a three-dimensional image is presented by a group of light beams transmitted through the screen.

そのディスプレイ装置においては、画像データに基づいて1または複数の光投射装置により投射された光線群がスクリーンに照射される。または、画像データに基づいて1または複数の光投射装置により投射された光線群がスクリーンを透過する。それにより、平面画像または立体画像が提示される。   In the display device, a light beam group projected by one or a plurality of light projection devices based on the image data is irradiated on the screen. Alternatively, a light beam group projected by one or more light projection devices based on the image data passes through the screen. Thereby, a planar image or a three-dimensional image is presented.

そのディスプレイ装置は、上記の発明に係る1または複数の光投射装置を含む。それにより、低コストで高品質の画像を提示することが可能となる。   The display device includes one or a plurality of light projection devices according to the invention described above. Thereby, it is possible to present a high-quality image at a low cost.

本発明によれば、低コストで高品質の画像を提示することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to present a high-quality image at low cost.

第1の実施の形態に係るディスプレイ装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the display apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図1の光投射装置の構成を示す模式的横断面図である。It is a typical cross-sectional view which shows the structure of the optical projector of FIG. 第1の画像および第2の画像が時分割でスクリーン上に表示される場合の解像度についての効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect about the resolution in case a 1st image and a 2nd image are displayed on a screen by a time division. 光投射装置の第1の変形例を示す模式的横断面図である。It is a typical cross-sectional view which shows the 1st modification of an optical projector. 光投射装置の第2の変形例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the 2nd modification of an optical projector. 光投射装置の第3の変形例を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the 3rd modification of a light projection device. 反射素子の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of a reflective element. 光投射装置の第4の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 4th modification of an optical projector. 図8の光投射装置から第1〜第4の光線群が投射された状態を示すスクリーンの正面図である。It is a front view of the screen which shows the state in which the 1st-4th light beam group was projected from the light projector of FIG. 第2の実施の形態に係る立体ディスプレイの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the three-dimensional display which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る立体ディスプレイの効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of the three-dimensional display which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る立体ディスプレイの模式的縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view of the three-dimensional display which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る立体ディスプレイの主要部の模式的平面図である。It is a schematic plan view of the principal part of the three-dimensional display which concerns on 3rd Embodiment. 第1の仮想出射点および第2の仮想出射点の位置関係についての効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect about the positional relationship of a 1st virtual emission point and a 2nd virtual emission point.

以下、本発明の実施の形態に係る光投射装置およびディスプレイ装置について説明する。   Hereinafter, an optical projection device and a display device according to embodiments of the present invention will be described.

[1]第1の実施の形態
(1)ディスプレイ装置の構成
図1は、第1の実施の形態に係るディスプレイ装置の構成を説明するための図である。図1(a)に本例のディスプレイ装置1の主要部が模式的平面図で示される。以下の説明において、互いに直交する3つの方向をX方向、Y方向およびZ方向と定義する。X方向は観察者10から見て左から右または右から左へ向かう水平方向であり、図1では、左から右へ向かう方向を矢印Xで示す。また、Y方向は観察者10から見て上から下または下から上へ向かう鉛直方向であり、図1では、上から下へ向かう鉛直方向を矢印Yで示す。さらに、Z方向はX方向およびY方向に直交する奥行き方向であり、図1では、観察者10から遠ざかる奥行き方向を矢印Zで示す。
[1] First Embodiment (1) Configuration of Display Device FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a display device according to a first embodiment. FIG. 1A is a schematic plan view showing the main part of the display device 1 of this example. In the following description, three directions orthogonal to each other are defined as an X direction, a Y direction, and a Z direction. The X direction is a horizontal direction from the left to the right or from the right to the left as viewed from the observer 10, and in FIG. Further, the Y direction is a vertical direction from the top to the bottom or from the bottom to the top as viewed from the observer 10, and the vertical direction from the top to the bottom is indicated by an arrow Y in FIG. Further, the Z direction is a depth direction orthogonal to the X direction and the Y direction. In FIG. 1, the depth direction away from the observer 10 is indicated by an arrow Z.

図1(a)に示すように、ディスプレイ装置1は、光投射装置2、スクリーン3、記憶装置4および制御装置5を備える。光投射装置2は、光発生器20および光学装置30を含む。光発生器20は、画像を形成するための光線群L0を発生する。光発生器20から発生された光線群L0が光学装置30に導かれる。光学装置30においては、光発生器20から導かれた光線群L0が複数(本例では2つ)の光線群に分配される。以下の説明では、光学装置30において分配される一方の光線群を第1の光線群L1と呼び、他方の光線群を第2の光線群L2と呼ぶ。本例では、スクリーン3として反射型のスクリーンが用いられる。光学装置30は、第1の光線群L1および第2の光線群L2を時分割でスクリーン3の前面に投射する。   As shown in FIG. 1A, the display device 1 includes a light projection device 2, a screen 3, a storage device 4, and a control device 5. The light projection device 2 includes a light generator 20 and an optical device 30. The light generator 20 generates a light group L0 for forming an image. The light group L0 generated from the light generator 20 is guided to the optical device 30. In the optical device 30, the light group L0 guided from the light generator 20 is distributed to a plurality (two in this example) of light groups. In the following description, one light group distributed in the optical device 30 is referred to as a first light group L1, and the other light group is referred to as a second light group L2. In this example, a reflective screen is used as the screen 3. The optical device 30 projects the first light group L1 and the second light group L2 onto the front surface of the screen 3 in a time division manner.

記憶装置4は、例えばハードディスクまたはメモリカード等を含む。記憶装置4には、スクリーン3上に画像(本例では、平面画像)を提示するための画像データが記憶される。制御装置5は、例えばパーソナルコンピュータからなる。制御装置5は、記憶装置4に記憶される画像データに基づいて光投射装置2の光発生器20および光学装置30を制御する。   The storage device 4 includes, for example, a hard disk or a memory card. The storage device 4 stores image data for presenting an image (in this example, a planar image) on the screen 3. The control device 5 is composed of a personal computer, for example. The control device 5 controls the light generator 20 and the optical device 30 of the light projection device 2 based on the image data stored in the storage device 4.

図1(b)にスクリーン3の正面図が示される。図1(b)に示すように、スクリーン3の左側の領域3aに第1の光線群L1が投射されることにより矩形状の第1の画像G1が表示される。また、スクリーン3の右側の領域3bに第2の光線群L2が投射されることにより矩形状の第2の画像G2が表示される。   A front view of the screen 3 is shown in FIG. As shown in FIG. 1B, the first light beam L1 is projected onto the area 3a on the left side of the screen 3, whereby a rectangular first image G1 is displayed. Further, the second light ray group L2 is projected onto the area 3b on the right side of the screen 3, whereby a rectangular second image G2 is displayed.

本例では、第1の画像G1および第2の画像G2は重ならないように表示される。これに限らず、第1の画像G1の一部と第2の画像G2の一部とが重なってもよい。   In this example, the first image G1 and the second image G2 are displayed so as not to overlap. Not limited to this, a part of the first image G1 and a part of the second image G2 may overlap.

(2)光投射装置の構成
図2は、図1の光投射装置2の構成を示す模式的横断面図である。図2に示すように、光投射装置2においては、光発生器20および光学装置30がZ方向に並ぶように配置される。光発生器20および光学装置30は互いに固定される。
(2) Configuration of Optical Projection Device FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the optical projection device 2 of FIG. As shown in FIG. 2, in the light projection device 2, the light generator 20 and the optical device 30 are arranged so as to be aligned in the Z direction. The light generator 20 and the optical device 30 are fixed to each other.

光発生器20は、第1のケーシング21、空間光変調器23、投射レンズ24および光源LSを含む。本実施の形態では、空間光変調器23としてLCOS(Liquid Crystal on Silicon)が用いられる。空間光変調器23としては、LCOSに代えて、DMD(Digital Mirror Device)またはLCD(Liquid Crystal Display)等の他の空間光変調器を用いることもできる。第1のケーシング21は、空間光変調器23、投射レンズ24および光源LSを収容する。また、第1のケーシング21は、前面部21a、後面部21b、一側面部21cおよび他側面部21dを有する。   The light generator 20 includes a first casing 21, a spatial light modulator 23, a projection lens 24, and a light source LS. In the present embodiment, LCOS (Liquid Crystal on Silicon) is used as the spatial light modulator 23. As the spatial light modulator 23, other spatial light modulators such as DMD (Digital Mirror Device) or LCD (Liquid Crystal Display) can be used instead of LCOS. The first casing 21 houses the spatial light modulator 23, the projection lens 24, and the light source LS. The first casing 21 has a front surface portion 21a, a rear surface portion 21b, one side surface portion 21c, and another side surface portion 21d.

前面部21aおよび後面部21bは、XY面に平行でありかつ互いに対向する。一側面部21cおよび他側面部21dは、YZ面に平行でありかつ互いに対向する。   The front surface portion 21a and the rear surface portion 21b are parallel to the XY plane and face each other. The one side surface portion 21c and the other side surface portion 21d are parallel to the YZ plane and face each other.

第1のケーシング21内の中央部に空間光変調器23が配置される。空間光変調器23は、光源LSにより発生される光を透過させるとともに透過する光線群の位相を変調することにより、画像を形成するための光線群L0を生成する。投射レンズ24と対向する前面部21aの部分に開口22が形成される。Z方向における空間光変調器23と開口22との間に投射レンズ24が配置される。本例では、投射レンズ24は、その光軸24aが空間光変調器23の中心を通るように配置される。   A spatial light modulator 23 is disposed in the center of the first casing 21. The spatial light modulator 23 transmits the light generated by the light source LS and modulates the phase of the transmitted light group to generate a light group L0 for forming an image. An opening 22 is formed in the portion of the front surface portion 21 a that faces the projection lens 24. A projection lens 24 is disposed between the spatial light modulator 23 and the opening 22 in the Z direction. In this example, the projection lens 24 is arranged so that its optical axis 24 a passes through the center of the spatial light modulator 23.

光学装置30は、第2のケーシング31、ビームスプリッタ35、複数(本例では3つ)のミラー36,37,38、第1の液晶シャッタ41、第2の液晶シャッタ42およびシャッタ駆動部40を含む。   The optical device 30 includes a second casing 31, a beam splitter 35, a plurality of (three in this example) mirrors 36, 37, and 38, a first liquid crystal shutter 41, a second liquid crystal shutter 42, and a shutter driving unit 40. Including.

第2のケーシング31は、ビームスプリッタ35およびミラー36,37,38を収容する。また、第2のケーシング31は、前面部31a、後面部31b、一側面部31cおよび他側面部31dを有する。   The second casing 31 accommodates the beam splitter 35 and the mirrors 36, 37, and 38. The second casing 31 includes a front surface portion 31a, a rear surface portion 31b, one side surface portion 31c, and another side surface portion 31d.

前面部31aおよび後面部31bは、XY面に平行でありかつ互いに対向する。一側面部31cおよび他側面部31dは、YZ面に平行でありかつ互いに対向する。   The front surface portion 31a and the rear surface portion 31b are parallel to the XY plane and face each other. The one side surface portion 31c and the other side surface portion 31d are parallel to the YZ plane and face each other.

本実施の形態では、第1のケーシング21および第2のケーシング31が別個に設けられ、第1のケーシング21および第2のケーシング31が図示しない連結部材により一体的に連結されることにより、光発生器20および光学装置30が互いに固定される。これに限らず、光発生器20および光学装置30の構成要素が単一のケーシングに収容されてもよい。また、第1のケーシング21および第2のケーシング31が同一の材料(樹脂または金属)により作製される場合には、第1のケーシング21および第2のケーシング31は連結部材とともに一体成形されてもよい。   In the present embodiment, the first casing 21 and the second casing 31 are provided separately, and the first casing 21 and the second casing 31 are integrally connected by a connecting member (not shown), so that the light The generator 20 and the optical device 30 are fixed to each other. Not only this but the component of the light generator 20 and the optical apparatus 30 may be accommodated in a single casing. In addition, when the first casing 21 and the second casing 31 are made of the same material (resin or metal), the first casing 21 and the second casing 31 may be integrally formed with the connecting member. Good.

X方向における第2のケーシング31の幅W30は、X方向における第1のケーシング21の幅W20の2倍よりも小さい。本例では、第2のケーシング31の幅W30は、第1のケーシング21の幅W20と等しい。   The width W30 of the second casing 31 in the X direction is smaller than twice the width W20 of the first casing 21 in the X direction. In this example, the width W30 of the second casing 31 is equal to the width W20 of the first casing 21.

第2のケーシング31の後面部31bの中央に開口32が形成される。ここで、X方向における第1のケーシング21の開口22および第2のケーシング31の開口32の大きさは、第2のケーシング31の幅W30と等しくてもよい。例えば、開口22,32が円形状を有する場合、開口22,32の直径は第2のケーシング31の幅W30と等しくてもよい。また、第2のケーシング31の後面部31bは形成されなくてもよい。この場合、第1のケーシング21の前面部21aには、例えば第2のケーシング31の後部開口と同じ形状を有する開口22が形成される。   An opening 32 is formed at the center of the rear surface portion 31 b of the second casing 31. Here, the size of the opening 22 of the first casing 21 and the opening 32 of the second casing 31 in the X direction may be equal to the width W30 of the second casing 31. For example, when the openings 22 and 32 have a circular shape, the diameters of the openings 22 and 32 may be equal to the width W30 of the second casing 31. Further, the rear surface portion 31b of the second casing 31 may not be formed. In this case, an opening 22 having the same shape as the rear opening of the second casing 31 is formed in the front surface portion 21a of the first casing 21, for example.

光学装置30は、光発生器20の投射レンズ24の光軸24aが、開口32を通して第2のケーシング31内に向かうように配置される。   The optical device 30 is arranged such that the optical axis 24 a of the projection lens 24 of the light generator 20 is directed into the second casing 31 through the opening 32.

第2のケーシング31内の中央部にビームスプリッタ35が配置される。それにより、光発生器20の空間光変調器23から光線群L0が出射されると、その光線群L0は、投射レンズ24により拡げられ、第1のケーシング21の開口22および第2のケーシング31の開口32を通して、第2のケーシング31内のビームスプリッタ35に導かれる。   A beam splitter 35 is disposed at the center of the second casing 31. Thereby, when the light beam L0 is emitted from the spatial light modulator 23 of the light generator 20, the light beam L0 is expanded by the projection lens 24, and the opening 22 and the second casing 31 of the first casing 21 are expanded. Is guided to the beam splitter 35 in the second casing 31.

ビームスプリッタ35は、空間光変調器23から導かれる光線群L0を第1の光線群L1として一側面部31cに向かって反射するとともに第2の光線群L2として透過する。   The beam splitter 35 reflects the light beam group L0 guided from the spatial light modulator 23 as the first light beam group L1 toward the one side surface portion 31c and transmits it as the second light beam group L2.

前面部31aには、円形の第1の投射口33と円形の第2の投射口34とがX方向に一定距離離間するように形成されている。X方向におけるビームスプリッタ35と一側面部31cとの間にミラー36が設けられる。ミラー36は、第1の光線群L1を前面部31aの第1の投射口33に向かって反射する。また、ミラー36は、使用者によりY方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられる。例えば、使用者は、YZ面に対するミラー36の傾きを調整することにより、第1の光線群L1が投射される向きを変化させることができる。それにより、第1の光線群L1が投射される位置が変化し、スクリーン3に表示される第1の画像G1(図1(b))の位置が調整される。   A circular first projection port 33 and a circular second projection port 34 are formed on the front surface portion 31a so as to be separated from each other by a certain distance in the X direction. A mirror 36 is provided between the beam splitter 35 and one side surface portion 31c in the X direction. The mirror 36 reflects the first light ray group L1 toward the first projection port 33 of the front surface portion 31a. The mirror 36 is provided so as to be swingable about an axis parallel to the Y direction by the user. For example, the user can change the direction in which the first light ray group L1 is projected by adjusting the inclination of the mirror 36 with respect to the YZ plane. Thereby, the position at which the first light ray group L1 is projected is changed, and the position of the first image G1 (FIG. 1B) displayed on the screen 3 is adjusted.

ミラー36は、さらに使用者によりX方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられてもよい。この場合、第1の画像G1の位置調整の自由度が向上する。なお、第2のケーシング31内においてZ方向におけるミラー36の位置は固定されている。   Further, the mirror 36 may be provided so as to be swingable about an axis parallel to the X direction by the user. In this case, the degree of freedom in adjusting the position of the first image G1 is improved. Note that the position of the mirror 36 in the Z direction is fixed in the second casing 31.

第2のケーシング31の前面部31aにおける第1の投射口33に第1の液晶シャッタ41が設けられる。第1の液晶シャッタ41が開状態である場合、ビームスプリッタ35により反射された第1の光線群L1は、ミラー36から第1の投射口33を通してスクリーン3に投射される。一方、第1の液晶シャッタ41が閉状態である場合、ビームスプリッタ35により反射された第1の光線群L1は、第1の液晶シャッタ41により遮られ、スクリーン3に投射されない。   A first liquid crystal shutter 41 is provided at the first projection port 33 in the front surface portion 31 a of the second casing 31. When the first liquid crystal shutter 41 is in the open state, the first light beam group L1 reflected by the beam splitter 35 is projected from the mirror 36 to the screen 3 through the first projection port 33. On the other hand, when the first liquid crystal shutter 41 is in the closed state, the first light beam group L1 reflected by the beam splitter 35 is blocked by the first liquid crystal shutter 41 and is not projected onto the screen 3.

Z方向におけるビームスプリッタ35と前面部31aとの間にミラー37が設けられる。また、X方向におけるミラー37と他側面部31dとの間にミラー38が設けられている。ミラー37は、YZ面に対して一定の傾き(例えば45°)を維持するように第2のケーシング31に固定され、第2の光線群L2を他側面部31dに向かって反射する。ミラー38は、ミラー37により反射された第2の光線群L2を前面部31aの第2の投射口34に向かって反射する。また、ミラー38は、ミラー36と同様に、光投射装置2の使用者によりY方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられる。例えば、使用者は、YZ面に対するミラー38の傾きを調整することにより、第2の光線群L2が投射される向きを変化させることができる。それにより、第2の光線群L2が投射される位置が変化し、スクリーン3に表示される第2の画像G2(図1(b))の位置が調整される。   A mirror 37 is provided between the beam splitter 35 and the front surface portion 31a in the Z direction. A mirror 38 is provided between the mirror 37 and the other side surface portion 31d in the X direction. The mirror 37 is fixed to the second casing 31 so as to maintain a constant inclination (for example, 45 °) with respect to the YZ plane, and reflects the second light ray group L2 toward the other side surface portion 31d. The mirror 38 reflects the second light beam group L2 reflected by the mirror 37 toward the second projection port 34 of the front surface portion 31a. Similarly to the mirror 36, the mirror 38 is provided so as to be swingable around an axis parallel to the Y direction by the user of the light projection device 2. For example, the user can change the direction in which the second light ray group L2 is projected by adjusting the inclination of the mirror 38 with respect to the YZ plane. Thereby, the position at which the second light ray group L2 is projected changes, and the position of the second image G2 (FIG. 1B) displayed on the screen 3 is adjusted.

ミラー38は、さらに使用者によりX方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられてもよい。この場合、第2の画像G2の位置調整の自由度が向上する。なお、第2のケーシング31内においてZ方向におけるミラー37,38の位置は固定されている。   Further, the mirror 38 may be provided so as to be swingable about an axis parallel to the X direction by the user. In this case, the degree of freedom in adjusting the position of the second image G2 is improved. In the second casing 31, the positions of the mirrors 37 and 38 in the Z direction are fixed.

前面部31aにおける第2の投射口34に第2の液晶シャッタ42が設けられる。第2の液晶シャッタ42が開状態である場合、ビームスプリッタ35を透過した第2の光線群L2は、ミラー37,38によって反射され、第2の投射口34を通してスクリーン3に投射される。一方、第2の液晶シャッタ42が閉状態である場合、ビームスプリッタ35を透過した第2の光線群L2は、第2の液晶シャッタ42により遮られスクリーン3に投射されない。   A second liquid crystal shutter 42 is provided at the second projection port 34 in the front surface portion 31a. When the second liquid crystal shutter 42 is in the open state, the second light beam group L2 that has passed through the beam splitter 35 is reflected by the mirrors 37 and 38 and projected onto the screen 3 through the second projection port 34. On the other hand, when the second liquid crystal shutter 42 is in the closed state, the second light beam group L2 transmitted through the beam splitter 35 is blocked by the second liquid crystal shutter 42 and is not projected onto the screen 3.

前面部31aには、第1の液晶シャッタ41および第2の液晶シャッタ42を駆動するシャッタ駆動部40が設けられている。シャッタ駆動部40は、図1の制御装置5により制御され、第1の液晶シャッタ41および第2の液晶シャッタ42の開閉状態を一定周期で交互に切り替える。   A shutter drive unit 40 that drives the first liquid crystal shutter 41 and the second liquid crystal shutter 42 is provided on the front surface portion 31a. The shutter drive unit 40 is controlled by the control device 5 of FIG. 1 and alternately switches the open / close state of the first liquid crystal shutter 41 and the second liquid crystal shutter 42 at a constant period.

第1の光線群L1および第2の光線群L2がそれぞれ投射されるタイミングで、空間光変調器23において生成される画像が切り替えられる。図3は、第1の画像G1および第2の画像G2が時分割でスクリーン3上に表示される場合の解像度についての効果を説明するための図である。例えば空間光変調器23により生成可能な所定面積の画像の解像度がαであるとする。   Images generated in the spatial light modulator 23 are switched at the timing when the first light group L1 and the second light group L2 are respectively projected. FIG. 3 is a diagram for explaining the effect on the resolution when the first image G1 and the second image G2 are displayed on the screen 3 in a time division manner. For example, assume that the resolution of an image of a predetermined area that can be generated by the spatial light modulator 23 is α.

この場合、第1の画像G1および第2の画像G2が所定面積を有し、空間光変調器23において時分割で第1の画像G1および第2の画像G2が生成される場合には、図3(a)に示すように、第1の画像G1および第2の画像G2をそれぞれ解像度αでスクリーン3上に表示させることが可能である。   In this case, when the first image G1 and the second image G2 have a predetermined area and the spatial light modulator 23 generates the first image G1 and the second image G2 in a time division manner, FIG. As shown in FIG. 3A, the first image G1 and the second image G2 can be displayed on the screen 3 with the resolution α.

一方、空間光変調器23において、第1の画像G1および第2の画像G2を含む連結画像を形成する光束群を生成する場合、その連結画像の面積は上記の所定面積よりも大きいので、連結画像の解像度をαにすることはできない。したがって、図3(b)に示すように、スクリーン3上に表示される連結画像の解像度はαよりも低下する。   On the other hand, in the spatial light modulator 23, when generating a light beam group that forms a connected image including the first image G1 and the second image G2, the area of the connected image is larger than the predetermined area. The image resolution cannot be α. Therefore, as shown in FIG. 3B, the resolution of the connected image displayed on the screen 3 is lower than α.

このように、空間光変調器23において時分割で複数の画像を生成する。それにより、低コストでスクリーン3上に表示される画像の解像度を高く維持することができる。   As described above, the spatial light modulator 23 generates a plurality of images in a time division manner. Thereby, the resolution of the image displayed on the screen 3 can be kept high at a low cost.

ここで、空間光変調器23により発生された光線群を第1の投射口33に導く経路を第1の経路L1aと呼び、空間光変調器23により発生された光線群を第2の投射口34に導く経路を第2の経路L2aと呼ぶ。また、スクリーン3から光投射装置2を見た場合に第1の光線群L1が発生したとみなされる仮想的な出射点を第1の仮想出射点VP1と呼ぶ。さらに、スクリーン3から光投射装置2を見た場合に第2の光線群L2が発生したとみなされる仮想的な出射点を第2の仮想出射点VP2と呼ぶ。   Here, the path for guiding the light beam group generated by the spatial light modulator 23 to the first projection port 33 is referred to as a first path L1a, and the light beam group generated by the spatial light modulator 23 is the second projection port. The route leading to 34 is referred to as a second route L2a. A virtual emission point at which the first light ray group L1 is considered to be generated when the light projector 2 is viewed from the screen 3 is referred to as a first virtual emission point VP1. Furthermore, a virtual emission point at which the second light ray group L2 is considered to be generated when the light projection device 2 is viewed from the screen 3 is referred to as a second virtual emission point VP2.

本実施の形態においては、第1の経路L1aの光路長および第2の経路L2aが等しい光路長を有するように構成される。この場合、Z方向における第1の仮想出射点VP1から第1の投射口33までの距離と、Z方向における第2の仮想出射点VP2から第2の投射口34までの距離とが等しくなる。それにより、既存の2つのプロジェクタを並べた場合と同様の機能を単一の光投射装置2を用いて実現することができる。したがって、低コストで高品質の画像を提示することが可能となる。   In the present embodiment, the optical path length of the first path L1a and the second path L2a are configured to have the same optical path length. In this case, the distance from the first virtual exit point VP1 to the first projection port 33 in the Z direction is equal to the distance from the second virtual exit point VP2 to the second projection port 34 in the Z direction. Thereby, the same function as the case where two existing projectors are arranged can be realized by using a single light projection device 2. Therefore, it is possible to present a high-quality image at a low cost.

特に、本例の光投射装置2においては、第1の経路L1aの光路長および第2の経路L2aが等しい光路長を有するように構成されるので、第1の経路L1aおよび第2の経路L2aにそれぞれ異なる倍率のレンズを追加することなく、第1の投射口33における第1の光線群L1のXY面におけるサイズと第2の投射口34における第2の光線群L2のXY面におけるサイズとを一致させることができる。したがって、Z方向における第1の投射口33からスクリーン3までの距離と第2の投射口34からスクリーン3までの距離とが一致するように光投射装置2を配置することにより、第1の画像G1のサイズと第2の画像G2のサイズとを容易に一致させることが可能である。   In particular, in the optical projection apparatus 2 of this example, the first path L1a and the second path L2a are configured so that the optical path length of the first path L1a and the second path L2a have the same optical path length. Without adding lenses with different magnifications to each other, the size of the first light group L1 on the XY plane at the first projection port 33 and the size of the second light group L2 on the XY plane at the second projection port 34 Can be matched. Therefore, the first image is arranged by arranging the light projection device 2 so that the distance from the first projection port 33 to the screen 3 in the Z direction and the distance from the second projection port 34 to the screen 3 coincide with each other. It is possible to easily match the size of G1 and the size of the second image G2.

スクリーン3に複数の画像をそれぞれ表示させるために、複数の画像をそれぞれ形成するための複数のプロジェクタを用いる場合には、多数のプロジェクタを正確に配置する必要がある。したがって、複数のプロジェクタの配置作業が煩雑になる。これに対して、本例の光投射装置2においては、既存の2つのプロジェクタを並べた場合と同様の機能が1つの光投射装置2を用いて実現される。したがって、スクリーン3に表示されるべき画像の数に比べて光投射装置2の数を少なくすることができる。それにより、光投射装置2の設置作業が簡素化される。   In order to display a plurality of images on the screen 3, when using a plurality of projectors for forming a plurality of images, it is necessary to accurately arrange a large number of projectors. Therefore, the arrangement work of a plurality of projectors becomes complicated. On the other hand, in the light projection device 2 of the present example, the same function as when two existing projectors are arranged is realized by using one light projection device 2. Therefore, the number of light projection devices 2 can be reduced as compared with the number of images to be displayed on the screen 3. Thereby, the installation work of the light projector 2 is simplified.

また、第1および第2の画像G1,G2にそれぞれ対応する2つのプロジェクタを用いる場合には、例えばスクリーン3に表示される第1および第2の画像G1,G2の明るさおよびサイズを均一化するために各プロジェクタの調整作業が必要となる。それにより、2つのプロジェクタの調整作業に長時間を要する。これに対して、本例の光投射装置2においては、第1の光線群L1および第2の光線群L2は、1つの光発生器20により発生される光線群L0が分配されることにより生成される。そのため、第1の光線群L1により形成される第1の画像G1の明るさと第2の光線群L2により形成される第2の画像G2の明るさとが互いに等しくなる。したがって、第1の画像G1の明るさと第2の画像G2の明るさとを均一化するための調整作業が不要となる。   Further, when two projectors corresponding to the first and second images G1 and G2 are used, for example, the brightness and size of the first and second images G1 and G2 displayed on the screen 3 are made uniform. Therefore, adjustment work for each projector is required. Thereby, it takes a long time to adjust the two projectors. On the other hand, in the light projection apparatus 2 of this example, the first light group L1 and the second light group L2 are generated by distributing the light group L0 generated by one light generator 20. Is done. Therefore, the brightness of the first image G1 formed by the first light beam group L1 and the brightness of the second image G2 formed by the second light beam group L2 are equal to each other. Therefore, adjustment work for making the brightness of the first image G1 and the brightness of the second image G2 uniform is unnecessary.

また、本例の光投射装置2においては、分配される前の光線群L0が投射レンズ24により拡げられる。一方、第1の光線群L1および第2の光線群L2はレンズを通過しない。この場合、第1の経路L1aの光路長および第2の経路L2aが等しい光路長を有するので、第1の光線群L1により形成される第1の画像G1のサイズと第2の光線群L2により形成される第2の画像G2のサイズとが互いに等しくなる。したがって、第1の画像G1のサイズと第2の画像G2のサイズとを均一化するための調整作業が不要となる。   Further, in the light projection device 2 of this example, the light group L0 before being distributed is expanded by the projection lens 24. On the other hand, the first light group L1 and the second light group L2 do not pass through the lens. In this case, since the optical path length of the first path L1a and the second path L2a have the same optical path length, the size of the first image G1 formed by the first light beam group L1 and the second light beam group L2 The size of the formed second image G2 is equal to each other. Therefore, adjustment work for making the size of the first image G1 and the size of the second image G2 uniform is unnecessary.

これらより、スクリーン3に表示される画像の明るさおよびサイズを調整するための調整作業が容易化する。   Thus, the adjustment work for adjusting the brightness and size of the image displayed on the screen 3 is facilitated.

また、図2の光投射装置2においては、YZ面に対するミラー36,38の傾きを変化させることにより、第1の光線群L1が投射されるスクリーン3上の位置および第2の光線群L2が投射されるスクリーン3上の位置を容易に調整することができる。この場合、例えば図1(b)の第1の画像G1および第2の画像G2をスクリーン3上の共通の領域に重ねて表示させることもできる。   In the light projection device 2 of FIG. 2, the position of the first light beam L1 on the screen 3 and the second light beam L2 are changed by changing the inclination of the mirrors 36 and 38 with respect to the YZ plane. The position on the screen 3 to be projected can be easily adjusted. In this case, for example, the first image G <b> 1 and the second image G <b> 2 of FIG.

(3)光投射装置の変形例
(3−1)第1の変形例
上記のように、図2の光学装置30においては、第1の経路L1aおよび第2の経路L2aが等しい光路長を有するようにビームスプリッタ35およびミラー36,37,38を含む光学装置30の光学系が構成される。
(3) Modified Examples of Optical Projection Device (3-1) First Modified Example As described above, in the optical device 30 of FIG. 2, the first path L1a and the second path L2a have the same optical path length. Thus, the optical system of the optical device 30 including the beam splitter 35 and the mirrors 36, 37, and 38 is configured.

図2の例に限らず、光学装置30においては、以下のように光学系の構成が決定されてもよい。図4は、光投射装置2の第1の変形例を示す模式的横断面図である。図4(a)の例では、光学装置30内に設けられたX方向におけるビームスプリッタ35と一側面部31cとの間にミラー36が設けられる。ミラー36は、ビームスプリッタ35により反射された第1の光線群L1を第1の投射口33に導く。図4(a)の例においても、図2の例と同様に、ミラー36は使用者によりY方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられる。ミラー36は、さらに使用者によりX方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられてもよい。また、Z方向におけるビームスプリッタ35と前面部31aとの間にミラー37,38,39が設けられる。ミラー37,38,39は、ビームスプリッタ35を透過した第2の光線群L2をそれぞれ反射することにより、第2の光線群L2を第2の投射口34に導く。図4(a)の例では、ミラー37,38,39のうちミラー39のみが、ミラー36と同様に、使用者によりY方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられる。ミラー39は、さらに使用者によりX方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられてもよい。   Not limited to the example of FIG. 2, in the optical device 30, the configuration of the optical system may be determined as follows. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a first modification of the light projection device 2. In the example of FIG. 4A, a mirror 36 is provided between the beam splitter 35 and the one side surface portion 31c in the X direction provided in the optical device 30. The mirror 36 guides the first light beam group L <b> 1 reflected by the beam splitter 35 to the first projection port 33. Also in the example of FIG. 4A, as in the example of FIG. 2, the mirror 36 is provided so as to be swingable around an axis parallel to the Y direction by the user. Further, the mirror 36 may be provided so as to be swingable about an axis parallel to the X direction by the user. Further, mirrors 37, 38, and 39 are provided between the beam splitter 35 and the front surface portion 31a in the Z direction. The mirrors 37, 38, and 39 respectively guide the second light beam group L 2 to the second projection port 34 by reflecting the second light beam group L 2 that has passed through the beam splitter 35. In the example of FIG. 4A, only the mirror 39 among the mirrors 37, 38, 39 is provided so as to be swingable about an axis parallel to the Y direction by the user, like the mirror 36. Further, the mirror 39 may be provided so as to be swingable around an axis parallel to the X direction by the user.

図4(b)の例では、X方向におけるビームスプリッタ35と一側面部31cとの間にミラー36が設けられる。ミラー36は、ビームスプリッタ35により反射された第1の光線群L1を第1の投射口33に導く。図4(b)の例においても、ミラー36は、図4(a)の例と同様に、使用者によりY方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられる。ミラー36は、さらに使用者によりX方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられてもよい。また、Z方向におけるビームスプリッタ35と前面部31aとの間にミラー37,38が設けられる。ミラー37,38は、ビームスプリッタ35を透過した第2の光線群L2をそれぞれ反射することにより、第2の光線群L2を第2の投射口34に導く。図4(b)の例においては、ミラー37,38のうちミラー38のみが、図4(a)のミラー39と同様に、使用者によりY方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられる。ミラー38は、さらに使用者によりX方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられてもよい。   In the example of FIG. 4B, a mirror 36 is provided between the beam splitter 35 and one side surface portion 31c in the X direction. The mirror 36 guides the first light beam group L <b> 1 reflected by the beam splitter 35 to the first projection port 33. Also in the example of FIG. 4B, the mirror 36 is provided so as to be swingable around an axis parallel to the Y direction by the user, as in the example of FIG. Further, the mirror 36 may be provided so as to be swingable about an axis parallel to the X direction by the user. In addition, mirrors 37 and 38 are provided between the beam splitter 35 and the front surface portion 31a in the Z direction. The mirrors 37 and 38 guide the second light beam group L2 to the second projection port 34 by reflecting the second light beam group L2 transmitted through the beam splitter 35, respectively. In the example of FIG. 4B, only the mirror 38 of the mirrors 37 and 38 is provided so as to be swingable about an axis parallel to the Y direction by the user, like the mirror 39 of FIG. It is done. Further, the mirror 38 may be provided so as to be swingable about an axis parallel to the X direction by the user.

このように、図4(a),(b)の例では、第2の経路L2aの光路長が第1の経路L1aの光路長と等しくなるように、複数のミラー37,38,39が配置される。なお、本例においても、Z方向におけるミラー36,37,38,39の位置は固定されている。   4A and 4B, the plurality of mirrors 37, 38, and 39 are arranged so that the optical path length of the second path L2a is equal to the optical path length of the first path L1a. Is done. Also in this example, the positions of the mirrors 36, 37, 38, 39 in the Z direction are fixed.

(3−2)第2の変形例
図5は、光投射装置2の第2の変形例を示す模式的断面図である。本例の光学装置30は以下の点が図2の光学装置30と異なる。本例の光学装置30においては、第2のケーシング31内に、ビームスプリッタ35およびミラー36,37,38とともに、結像レンズ51、リレーレンズ52、第1の投射レンズ53および第2の投射レンズ54が設けられる。
(3-2) Second Modification FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a second modification of the light projection device 2. The optical device 30 of this example is different from the optical device 30 of FIG. 2 in the following points. In the optical device 30 of this example, the image forming lens 51, the relay lens 52, the first projection lens 53, and the second projection lens are provided in the second casing 31 together with the beam splitter 35 and the mirrors 36, 37, and 38. 54 is provided.

具体的には、Z方向における後面部31bとビームスプリッタ35との間に結像レンズ51およびリレーレンズ52が設けられる。結像レンズ51は後面部31bとリレーレンズ52との間に位置し、光発生器20から導かれる光線群L0を収束させつつリレーレンズ52に導く。結像レンズ51とリレーレンズ52との間では、空間光変調器23において生成された画像aに基づく実像bが点線で示されるように結像される。   Specifically, an imaging lens 51 and a relay lens 52 are provided between the rear surface portion 31 b and the beam splitter 35 in the Z direction. The imaging lens 51 is located between the rear surface portion 31b and the relay lens 52, and guides the light beam group L0 guided from the light generator 20 to the relay lens 52 while converging. A real image b based on the image a generated in the spatial light modulator 23 is formed between the imaging lens 51 and the relay lens 52 as indicated by a dotted line.

リレーレンズ52は、結像レンズ51から導かれた光線群L0をさらに収束させつつビームスプリッタ35へ導く。それにより、第1の経路L1a上では実像bに基づく実像c1がさらに結像される。第1の投射口33には第1の投射レンズ53が設けられている。第1の投射レンズ53は、第1の光線群L1を拡げつつ第1の経路L1aの延長線上で実像c1に基づく実像をスクリーン3に結像する。   The relay lens 52 guides the light beam group L0 guided from the imaging lens 51 to the beam splitter 35 while further converging. Thereby, a real image c1 based on the real image b is further formed on the first path L1a. A first projection lens 53 is provided in the first projection port 33. The first projection lens 53 forms a real image based on the real image c1 on the screen 3 on the extended line of the first path L1a while expanding the first light ray group L1.

また、第2の経路L2a上では実像bに基づく実像c2がさらに結像される。第2の投射口34には第2の投射レンズ54が設けられている。第2の投射レンズ54は、第2の光線群L2を拡げつつ第2の経路L2aの延長線上で実像c2に基づく実像をスクリーン3に結像する。   Further, a real image c2 based on the real image b is further formed on the second path L2a. A second projection lens 54 is provided at the second projection port 34. The second projection lens 54 forms a real image based on the real image c2 on the screen 3 on the extended line of the second path L2a while expanding the second light ray group L2.

ここで、第1の投射レンズ53および第2の投射レンズ54は、使用者によりX方向に平行な軸の周りで揺動可能かつY方向に平行な軸の周りで揺動可能に設けられる。使用者は、第1の投射口33から第1の光線群L1が投射される向きおよび第2の投射口34から第2の光線群L2が投射される向きを変化させることができる。それにより、第1の光線群L1および第2の光線群L2が投射されることによりスクリーン3に表示される第1の画像G1(図1(b))および第2の画像G2(図1(b))の位置が調整される。   Here, the first projection lens 53 and the second projection lens 54 are provided so as to be swingable about an axis parallel to the X direction and swingable about an axis parallel to the Y direction by the user. The user can change the direction in which the first light beam L1 is projected from the first projection port 33 and the direction in which the second light beam group L2 is projected from the second projection port 34. Thereby, the first image G1 (FIG. 1B) and the second image G2 (FIG. 1 (FIG. 1 (B)) displayed on the screen 3 by projecting the first light group L1 and the second light group L2. The position of b)) is adjusted.

また、第1の投射レンズ53および第2の投射レンズ54は、Z方向に移動可能に設けられる。それにより、使用者は、第1の光線群L1および第2の光線群L2が投射されることによりスクリーン3に表示される第1の画像G1(図1(b))および第2の画像G2(図1(b))の大きさおよび焦点を調整することができる。   Further, the first projection lens 53 and the second projection lens 54 are provided so as to be movable in the Z direction. Thereby, the user can project the first image G1 (FIG. 1B) and the second image G2 displayed on the screen 3 by projecting the first light group L1 and the second light group L2. The size and focus of (FIG. 1 (b)) can be adjusted.

本例では、光発生器20から光学装置30に導かれる光線群L0が結像レンズ51およびリレーレンズ52により収束されつつビームスプリッタ35に導かれる。それにより、ビームスプリッタ35のサイズを大きくすることなく、ビームスプリッタ35に入射する光の量を増加させることができる。したがって、光投射装置2を大型化することなく第1の経路L1aおよび第2の経路L2aを通る第1の光線群L1および第2の光線群L2の光量の低下を防止することができる。   In this example, the light group L 0 guided from the light generator 20 to the optical device 30 is guided to the beam splitter 35 while being converged by the imaging lens 51 and the relay lens 52. Thereby, the amount of light incident on the beam splitter 35 can be increased without increasing the size of the beam splitter 35. Therefore, it is possible to prevent the light amount of the first light group L1 and the second light group L2 passing through the first path L1a and the second path L2a from decreasing without increasing the size of the light projection device 2.

上記のように、本例では、第1の投射レンズ53および第2の投射レンズ54の各々は、結像レンズ51よりも小さい直径を有する。それにより、X方向における第1の投射口33および第2の投射口34の大きさを結像レンズ51の直径よりも小さくすることができる。したがって、小さいピッチで第1の光線群L1および第2の光線群L2を投射することができる。   As described above, in the present example, each of the first projection lens 53 and the second projection lens 54 has a smaller diameter than the imaging lens 51. Thereby, the size of the first projection port 33 and the second projection port 34 in the X direction can be made smaller than the diameter of the imaging lens 51. Accordingly, it is possible to project the first light group L1 and the second light group L2 with a small pitch.

空間光変調器23、投射レンズ24および光源LSを含む光発生器20の構成は一般にプロジェクタとして市販されている。図5の光学装置30が市販のプロジェクタの付属品として作製される場合には、既存の1つのプロジェクタに光学装置30を取り付けることにより図5の光投射装置2と同じ構成を容易に実現することができる。例えば、既存の1つのプロジェクタに図5の光学装置30を取り付けることにより、複数(本例では2つ)の画像がスクリーン3に時分割で表示される。それにより、既存の複数のプロジェクタを並べた場合と同様の機能を既存の1つのプロジェクタを用いて容易に実現することができる。   The configuration of the light generator 20 including the spatial light modulator 23, the projection lens 24, and the light source LS is generally commercially available as a projector. When the optical device 30 of FIG. 5 is manufactured as an accessory of a commercially available projector, the same configuration as the optical projection device 2 of FIG. 5 can be easily realized by attaching the optical device 30 to one existing projector. Can do. For example, by attaching the optical device 30 of FIG. 5 to one existing projector, a plurality (two in this example) of images are displayed on the screen 3 in a time-sharing manner. Thereby, the same function as the case where a plurality of existing projectors are arranged can be easily realized by using one existing projector.

図5に示すように、第2の変形例では、結像レンズ51とリレーレンズ52との間で画像aに基づく実像bが結像される。この場合、光線群L0は結像レンズ51から実像bが形成される位置まで収束した後、実像bが形成される位置から拡散する。実像bが形成される位置から拡散する光線群L0がリレーレンズ52が存在しない方向に拡散すると、リレーレンズ52に入射される光線群L0の量が低下する。そこで、実像bが形成される位置からリレーレンズ52に向かう光線群L0の量を増加させるために、実像bが形成される位置に光線群L0をリレーレンズ52に向かって拡散させるための光学部材を設けてもよい。光線群L0が拡散する方向を調整するための光学部材としては、例えば透光性を有する拡散板を用いることができる。   As shown in FIG. 5, in the second modification, a real image b based on the image a is formed between the imaging lens 51 and the relay lens 52. In this case, the light beam group L0 converges from the imaging lens 51 to the position where the real image b is formed, and then diffuses from the position where the real image b is formed. When the light beam group L0 that diffuses from the position where the real image b is formed diffuses in the direction in which the relay lens 52 does not exist, the amount of the light beam group L0 incident on the relay lens 52 decreases. Therefore, an optical member for diffusing the light group L0 toward the relay lens 52 at the position where the real image b is formed in order to increase the amount of the light group L0 toward the relay lens 52 from the position where the real image b is formed. May be provided. As an optical member for adjusting the direction in which the light beam group L0 is diffused, for example, a light diffusing plate can be used.

また、実像c1が形成される位置に第1の光線群L1を第1の投射レンズ53に効率的に入射させる光学部材(例えば、拡散板)を設けてもよい。さらに、実像c2が形成される位置に第2の光線群L2を第2の投射レンズ54に効率的に入射させる光学部材(例えば、拡散板)を設けてもよい。   Further, an optical member (for example, a diffusing plate) that allows the first light group L1 to efficiently enter the first projection lens 53 may be provided at a position where the real image c1 is formed. Furthermore, an optical member (for example, a diffusing plate) that allows the second light group L2 to efficiently enter the second projection lens 54 may be provided at a position where the real image c2 is formed.

上記のように、実像b,c1,c2が形成される位置にそれぞれ拡散板が設けられることにより、光投射装置2から投射される第1の光線群L1および第2の光線群L2の光量の低下をさらに防止することができる。   As described above, the diffuser is provided at each of the positions where the real images b, c1, and c2 are formed, so that the amount of light of the first light group L1 and the second light group L2 projected from the light projection device 2 can be reduced. The decrease can be further prevented.

(3−3)第3の変形例
図6は、光投射装置2の第3の変形例を示す模式的断面図である。本例の光発生器20は以下の点が図2の光発生器20と異なる。本例の光発生器20においては、第1のケーシング21の内部に、空間光変調器23および投射レンズ24に代えて反射素子60が設けられる。
(3-3) Third Modification FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a third modification of the light projection device 2. The light generator 20 of this example is different from the light generator 20 of FIG. 2 in the following points. In the light generator 20 of this example, a reflective element 60 is provided in the first casing 21 instead of the spatial light modulator 23 and the projection lens 24.

図7は、反射素子60の構成の一例を示す模式図である。図7の反射素子60は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)により作製される。反射素子60は、支持枠61、可動枠62および反射部材63により構成される。支持枠61は、XY面上に配置される。図7では、支持枠61、可動枠62および反射部材63の部分がドットパターンで示される。   FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the reflective element 60. The reflective element 60 in FIG. 7 is manufactured by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). The reflective element 60 includes a support frame 61, a movable frame 62, and a reflective member 63. The support frame 61 is disposed on the XY plane. In FIG. 7, portions of the support frame 61, the movable frame 62, and the reflection member 63 are indicated by a dot pattern.

ここで、X方向に平行でかつY方向における反射素子60の中心を通る軸を第1の回転軸60xと呼び、Y方向に平行でかつX方向における反射素子60の中心を通る軸を第2の回転軸60yと呼ぶ。   Here, an axis parallel to the X direction and passing through the center of the reflecting element 60 in the Y direction is referred to as a first rotation axis 60x, and an axis parallel to the Y direction and passing through the center of the reflecting element 60 in the X direction is the second axis. This is referred to as a rotation axis 60y.

可動枠62は、矢印qで示すように、第1の回転軸60xを中心として回転可能に支持枠61に取り付けられる。反射部材63は、矢印rで示すように、第2の回転軸60yを中心として回転可能に可動枠62に取り付けられる。反射部材63の一面が反射面64となる。反射面64の一辺の長さは、例えば0.5mm〜1mm程度である。   The movable frame 62 is attached to the support frame 61 so as to be rotatable about the first rotation shaft 60x as indicated by an arrow q. The reflection member 63 is attached to the movable frame 62 so as to be rotatable about the second rotation shaft 60y as indicated by an arrow r. One surface of the reflecting member 63 becomes the reflecting surface 64. The length of one side of the reflecting surface 64 is, for example, about 0.5 mm to 1 mm.

このような構成により、反射面64は、第2の回転軸60yを中心として揺動可能に設けられるとともに、第1の回転軸60xを中心として揺動可能に設けられる。ここで、光線とは、拡散しない直線で表される光をいう。これにより、反射面64に入射した光線をXZ面内の任意の角度およびYZ面内の任意の角度で反射させることが可能となる。   With such a configuration, the reflecting surface 64 is provided so as to be swingable about the second rotation shaft 60y, and is provided to be swingable about the first rotation shaft 60x. Here, the light beam refers to light represented by a straight line that does not diffuse. Thereby, it is possible to reflect the light incident on the reflecting surface 64 at an arbitrary angle in the XZ plane and an arbitrary angle in the YZ plane.

本例では、光源LSからの光線Lを反射素子60の反射面64に照射している間に、第1の回転軸60xを中心として反射面64を一定角度に傾斜させた状態で第2の回転軸60yを中心として反射面64を順次異なる複数の角度に傾斜させる。次に、第1の回転軸60Xを中心とする反射面64の傾斜角度を変更した後、第2の回転軸60Yを中心として反射面64を順次異なる複数の角度に傾斜させる。この操作を繰り返し行うことにより、一定時間内に反射面64から複数の異なる方向に光線が投射される。   In the present example, while the light beam L from the light source LS is irradiated on the reflection surface 64 of the reflection element 60, the second rotation is performed with the reflection surface 64 inclined at a certain angle around the first rotation axis 60x. The reflection surface 64 is sequentially inclined at a plurality of different angles around the rotation axis 60y. Next, after changing the inclination angle of the reflection surface 64 around the first rotation axis 60X, the reflection surface 64 is inclined at different angles sequentially around the second rotation axis 60Y. By repeating this operation, light rays are projected from the reflecting surface 64 in a plurality of different directions within a predetermined time.

このように、光源LSからの光線Lを反射素子60の反射面64に照射した状態で、反射面64を第2の回転軸60Yおよび第1の回転軸60Xを中心として揺動させることにより、光線Lを反射面64で異なる複数の方向に時分割で反射させることができる。それにより、光投射装置2においては、擬似的に複数の光線からなる光線群L10が光学装置30に向かって出射される。   As described above, by irradiating the reflection surface 64 of the reflection element 60 with the light beam L from the light source LS, the reflection surface 64 is swung around the second rotation axis 60Y and the first rotation axis 60X. The light beam L can be reflected by the reflecting surface 64 in a plurality of different directions in a time division manner. Thereby, in the light projection device 2, a light beam group L <b> 10 including a plurality of light beams is emitted toward the optical device 30 in a pseudo manner.

光学装置30においては、光線群L10が光学装置30のビームスプリッタ35に導かれる。ビームスプリッタ35では、図2の光学装置30と同様に、反射素子60から導かれる光線群L10が第1の光線群L11および第2の光線群L12に分配される。第1の光線群L11はミラー36により第1の投射口33に導かれる。また、第2の光線群L12はミラー37,38により第2の投射口34に導かれる。   In the optical device 30, the light beam group L <b> 10 is guided to the beam splitter 35 of the optical device 30. In the beam splitter 35, similarly to the optical device 30 of FIG. 2, the light beam group L10 guided from the reflection element 60 is distributed to the first light beam group L11 and the second light beam group L12. The first light ray group L11 is guided to the first projection port 33 by the mirror 36. The second light ray group L12 is guided to the second projection port 34 by the mirrors 37 and 38.

図6の例においても、MEMS60により発生された光線群を第1の投射口33に導く経路を第1の経路L1aと呼び、MEMS60により発生された光線群を第2の投射口34に導く経路を第2の経路L2aと呼ぶ。   In the example of FIG. 6 as well, a path that guides the light beam group generated by the MEMS 60 to the first projection port 33 is called a first path L1a, and a path that guides the light beam group generated by the MEMS 60 to the second projection port 34. Is referred to as a second path L2a.

シャッタ駆動部40が第1の液晶シャッタ41および第2の液晶シャッタ42を駆動することにより、第1の光線群L11および第2の光線群L12が時分割でスクリーン3の前面に投射される。それにより、第1の光線群L11が投射されることにより第1の画像G1(図1)がスクリーン3に表示されるとともに、第2の光線群L12が投射されることにより第2の画像G2(図1)がスクリーン3に表示される。   When the shutter driving unit 40 drives the first liquid crystal shutter 41 and the second liquid crystal shutter 42, the first light beam group L11 and the second light beam group L12 are projected onto the front surface of the screen 3 in a time division manner. Accordingly, the first light group L11 is projected to display the first image G1 (FIG. 1) on the screen 3, and the second light group L12 is projected to project the second image G2. (FIG. 1) is displayed on the screen 3.

(3−4)第4の変形例
図2の光学装置30においては、光投射装置2から導かれる光線群L0が第1の光線群L1および第2の光線群L2に分配される。これに限らず、光学装置30では、光投射装置2から導かれる光線群L0が3つ以上の光線群に分配されてもよい。
(3-4) Fourth Modification In the optical device 30 of FIG. 2, the light ray group L0 guided from the light projection device 2 is distributed to the first light ray group L1 and the second light ray group L2. Not limited to this, in the optical device 30, the light beam group L0 guided from the light projection device 2 may be distributed to three or more light beam groups.

図8は、光投射装置2の第4の変形例を説明するための図である。図8では、光学装置30の内部構造を示す一部切り欠き斜視図が示される。本例の光学装置30においては、第2のケーシング31の前面部31aに第1の投射口33、第2の投射口34、第3の投射口81および第4の投射口82が形成される。前面部31aを第2のケーシング31の内側から見た場合に、第1の投射口33は前面部31aの左上の領域に形成され、第2の投射口34は前面部31aの右上の領域に形成される。また、第3の投射口81は前面部31aの左下の領域に形成され、第4の投射口82は前面部31aの右下の領域に形成される。   FIG. 8 is a diagram for explaining a fourth modification of the light projection device 2. In FIG. 8, a partially cutaway perspective view showing the internal structure of the optical device 30 is shown. In the optical device 30 of this example, the first projection port 33, the second projection port 34, the third projection port 81, and the fourth projection port 82 are formed in the front surface portion 31 a of the second casing 31. . When the front surface portion 31a is viewed from the inside of the second casing 31, the first projection port 33 is formed in the upper left region of the front surface portion 31a, and the second projection port 34 is formed in the upper right region of the front surface portion 31a. It is formed. The third projection port 81 is formed in the lower left region of the front surface portion 31a, and the fourth projection port 82 is formed in the lower right region of the front surface portion 31a.

また、第2のケーシング31内には、光投射装置2から導かれる光線群L0を第1の光線群L1、第2の光線群L2、第3の光線群L3および第4の光線群L4に分配するための3つのビームスプリッタ35a,35b,35cが設けられる。さらに、第2のケーシング31内には、3つのビームスプリッタ35a,35b,35cにより分配された第1の光線群L1、第2の光線群L2、第3の光線群L3および第4の光線群L4をそれぞれ第1の投射口33、第2の投射口34、第3の投射口81および第4の投射口82を通してスクリーン3に導くための図示しない複数のミラーが設けられる。   Further, in the second casing 31, the light ray group L0 guided from the light projection device 2 is divided into a first light ray group L1, a second light ray group L2, a third light ray group L3, and a fourth light ray group L4. Three beam splitters 35a, 35b, 35c for distribution are provided. Further, in the second casing 31, the first light group L1, the second light group L2, the third light group L3, and the fourth light group distributed by the three beam splitters 35a, 35b, and 35c. A plurality of mirrors (not shown) for guiding L4 to the screen 3 through the first projection port 33, the second projection port 34, the third projection port 81, and the fourth projection port 82 are provided.

ビームスプリッタ35a,35b,35cは、投射レンズ24(図2)の光軸24a(図2)上で並ぶように配置される。ビームスプリッタ35a,35b,35cのうちビームスプリッタ35aは前面部31aから最も離れた場所に位置し、ビームスプリッタ35cは前面部31aに最も近い場所に位置する。   The beam splitters 35a, 35b, and 35c are arranged to be aligned on the optical axis 24a (FIG. 2) of the projection lens 24 (FIG. 2). Of the beam splitters 35a, 35b, and 35c, the beam splitter 35a is positioned at a position farthest from the front surface portion 31a, and the beam splitter 35c is positioned at a position closest to the front surface portion 31a.

ビームスプリッタ35aは、空間光変調器23から導かれる光線群L0を第1の光線群L1として後面部31bから見て左斜め上方に向かう方向に反射する。また、ビームスプリッタ35aは、光線群L0の残りの部分を透過する。ビームスプリッタ35aにより反射された第1の光線群L1は、図示しないミラーにより第1の投射口33に導かれる。本例においても、空間光変調器23(図2)により発生された光線群を第1の投射口33に導く経路を第1の経路L1aと呼ぶ。   The beam splitter 35a reflects the light beam group L0 guided from the spatial light modulator 23 as a first light beam group L1 in a direction heading obliquely upward to the left as viewed from the rear surface portion 31b. The beam splitter 35a transmits the remaining part of the light beam group L0. The first light beam group L1 reflected by the beam splitter 35a is guided to the first projection port 33 by a mirror (not shown). Also in this example, a path for guiding the light beam generated by the spatial light modulator 23 (FIG. 2) to the first projection port 33 is referred to as a first path L1a.

ビームスプリッタ35bは、ビームスプリッタ35aを透過した光線群L0を第2の光線群L2として後面部31bから見て右斜め上方に向かう方向に反射する。また、ビームスプリッタ35bは光線群L0の残りの部分を透過する。ビームスプリッタ35bにより反射された第2の光線群L2は、図示しないミラーにより第2の投射口34に導かれる。本例においても、空間光変調器23(図2)により発生された光線群を第2の投射口34に導く経路を第2の経路L2aと呼ぶ。   The beam splitter 35b reflects the light beam group L0 that has passed through the beam splitter 35a as a second light beam group L2 in a direction toward the upper right as viewed from the rear surface portion 31b. The beam splitter 35b transmits the remaining part of the light beam group L0. The second light beam group L2 reflected by the beam splitter 35b is guided to the second projection port 34 by a mirror (not shown). Also in this example, a path that guides the light beam generated by the spatial light modulator 23 (FIG. 2) to the second projection port 34 is referred to as a second path L2a.

ビームスプリッタ35cは、ビームスプリッタ35bを透過した光線群L0を第3の光線群L3として後面部31bから見て左斜め下方に向かう方向に反射する。また、ビームスプリッタ35cは光線群L0の残りの部分を透過する。ビームスプリッタ35cにより反射された第3の光線群L3は、図示しないミラーにより第3の投射口81に導かれる。本例では、空間光変調器23(図2)により発生された光線群を第3の投射口81に導く経路を第3の経路L3aと呼ぶ。   The beam splitter 35c reflects the light beam group L0 that has passed through the beam splitter 35b as a third light beam group L3 in a direction toward the lower left as viewed from the rear surface portion 31b. The beam splitter 35c transmits the remaining part of the light beam group L0. The third light beam group L3 reflected by the beam splitter 35c is guided to the third projection port 81 by a mirror (not shown). In this example, a path that guides the light beam generated by the spatial light modulator 23 (FIG. 2) to the third projection port 81 is referred to as a third path L3a.

ビームスプリッタ35cを透過した光は、第4の光線群L4として図示しないミラーにより後面部31bから見て右斜め下方に向かう方向に反射される。その後、第4の光線群L4は、さらに図示しないミラーにより第4の投射口82に導かれる。本例では、空間光変調器23(図2)により発生された光線群を第4の投射口82に導く経路を第4の経路L4aと呼ぶ。   The light transmitted through the beam splitter 35c is reflected as a fourth light beam group L4 by a mirror (not shown) in a direction toward the lower right when viewed from the rear surface portion 31b. Thereafter, the fourth light beam group L4 is further guided to the fourth projection port 82 by a mirror (not shown). In this example, a path that guides the light beam generated by the spatial light modulator 23 (FIG. 2) to the fourth projection port 82 is referred to as a fourth path L4a.

本例では、第1の経路L1aの光路長、第2の経路L2aの光路長、第3の経路L3aの光路長および第4の経路L4aの光路長が互いに等しくなるように、ビームスプリッタ35a,35b,35cおよび図示しないミラーの配置が決定される。   In this example, the beam splitter 35a, the optical path length of the first path L1a, the optical path length of the second path L2a, the optical path length of the third path L3a, and the optical path length of the fourth path L4a are equal to each other. The arrangement of the mirrors 35b and 35c and a mirror (not shown) is determined.

本例の光学装置30はさらに第1の液晶シャッタ41、第2の液晶シャッタ42、第3の液晶シャッタ83、第4の液晶シャッタ84および図示しないシャッタ駆動部を有する。シャッタ駆動部が第1〜第4の液晶シャッタ41,42,83,84を駆動することにより、第1〜第4の光線群L1〜L4が時分割でスクリーン3の前面に投射される。   The optical device 30 of this example further includes a first liquid crystal shutter 41, a second liquid crystal shutter 42, a third liquid crystal shutter 83, a fourth liquid crystal shutter 84, and a shutter driving unit (not shown). When the shutter driving unit drives the first to fourth liquid crystal shutters 41, 42, 83, and 84, the first to fourth light beam groups L1 to L4 are projected onto the front surface of the screen 3 in a time division manner.

図9は、図8の光投射装置2から第1〜第4の光線群L1〜L4が投射された状態を示すスクリーン3の正面図である。図9に示すように、スクリーン3の左上の領域3aに第1の光線群L1が投射されることにより矩形状の第1の画像G1が表示される。また、スクリーン3の右上の領域3bに第2の光線群L2が投射されることにより矩形状の第2の画像G2が表示される。また、スクリーン3の左下の領域3cに第3の光線群L3が投射されることにより矩形状の第3の画像G3が表示される。また、スクリーン3の右下の領域3dに第4の光線群L4が投射されることにより矩形状の第4の画像G4が表示される。   FIG. 9 is a front view of the screen 3 showing a state in which the first to fourth light beam groups L1 to L4 are projected from the light projection device 2 of FIG. As shown in FIG. 9, the first light beam L1 is projected onto the upper left area 3a of the screen 3, whereby a rectangular first image G1 is displayed. Further, the second light beam L2 is projected onto the upper right area 3b of the screen 3, whereby a rectangular second image G2 is displayed. Further, the third light beam L3 is projected onto the lower left region 3c of the screen 3, whereby a rectangular third image G3 is displayed. Further, the fourth light beam L4 is projected onto the lower right region 3d of the screen 3, whereby a rectangular fourth image G4 is displayed.

本例では、第1の画像G1〜第4の画像G4は重ならないように表示される。これに限らず、第1の画像G1の一部と他の画像G2〜G4の一部とが重なってもよい。第2の画像G2の一部と他の画像G3,G4の一部とが重なってもよい。第3の画像G3の一部と他の画像G4の一部とが重なってもよい。   In this example, the first image G1 to the fourth image G4 are displayed so as not to overlap. Not limited to this, a part of the first image G1 may overlap with a part of the other images G2 to G4. A part of the second image G2 may overlap with a part of the other images G3 and G4. A part of the third image G3 and a part of the other image G4 may overlap.

上記のように、スクリーン3に第1〜第4の画像G1〜G4を時分割で表示する場合には、スクリーン3上に高い解像度を有する高品質の画像を表示させることができる。   As described above, when the first to fourth images G <b> 1 to G <b> 4 are displayed on the screen 3 by time division, a high-quality image having a high resolution can be displayed on the screen 3.

ここで、スクリーン3から図8の光投射装置2を見た場合に第1の光線群L1を出射するとみなされる仮想的な出射点を第1の仮想出射点と呼ぶ。また、スクリーン3から光投射装置2を見た場合に第2の光線群L2を出射するとみなされる仮想的な出射点を第2の仮想出射点と呼ぶ。また、スクリーン3から光投射装置2を見た場合に第3の光線群L3を出射するとみなされる仮想的な出射点を第3の仮想出射点と呼ぶ。また、スクリーン3から光投射装置2を見た場合に第4の光線群L4を出射するとみなされる仮想的な出射点を第4の仮想出射点と呼ぶ。   Here, when the light projector 2 of FIG. 8 is viewed from the screen 3, a virtual emission point that is considered to emit the first light ray group L1 is referred to as a first virtual emission point. Further, a virtual emission point that is considered to emit the second light ray group L2 when the light projection device 2 is viewed from the screen 3 is referred to as a second virtual emission point. A virtual emission point that is considered to emit the third light group L3 when the light projection device 2 is viewed from the screen 3 is referred to as a third virtual emission point. A virtual emission point that is considered to emit the fourth light group L4 when the light projection device 2 is viewed from the screen 3 is referred to as a fourth virtual emission point.

この場合、本例においても、第1の仮想出射点から第1の投射口33までの距離、第2の仮想出射点から第2の投射口34までの距離、第3の仮想出射点から第3の投射口81までの距離および第4の仮想出射点から第4の投射口82までの距離が互いに等しくなる。したがって、既存の4つのプロジェクタを並べた場合と同様の機能を単一の光投射装置2を用いて実現することができる。したがって、低コストでより高品質の画像を提示することが可能となる。   In this case, also in this example, the distance from the first virtual emission point to the first projection port 33, the distance from the second virtual emission point to the second projection port 34, the third virtual emission point to the first The distance from the third projection port 81 and the distance from the fourth virtual exit point to the fourth projection port 82 are equal to each other. Therefore, the same function as the case where the existing four projectors are arranged can be realized by using the single light projection device 2. Therefore, it is possible to present a higher quality image at a low cost.

(4)第1の実施の形態の効果
上記のように、本実施の形態に係る光投射装置2においては、複数の経路が等しい光路長を有するように光学装置30の光学系が構成されるので、複数の光線群を出射する複数の仮想的な出射点と複数の投射口との距離が等しくなる。それにより、既存の複数のプロジェクタを並べた場合と同様の機能を単一の光投射装置2を用いて実現することができる。したがって、低コストで高品質の平面画像を提示することが可能となる。また、スクリーン3に表示されるべき画像の数に比べて光投射装置2の数を少なくすることができる。それにより、光投射装置2の設置作業が単純化する。さらに、スクリーン3に表示される画像の明るさおよびサイズを調整するための調整作業が容易化する。
(4) Effects of First Embodiment As described above, in the optical projection device 2 according to the present embodiment, the optical system of the optical device 30 is configured so that a plurality of paths have equal optical path lengths. Therefore, the distances between the plurality of virtual emission points that emit the plurality of light ray groups and the plurality of projection openings are equal. Thereby, the same function as the case where a plurality of existing projectors are arranged can be realized by using the single light projection device 2. Therefore, it is possible to present a high-quality planar image at low cost. Further, the number of light projection devices 2 can be reduced as compared with the number of images to be displayed on the screen 3. Thereby, the installation work of the light projector 2 is simplified. Furthermore, the adjustment work for adjusting the brightness and size of the image displayed on the screen 3 is facilitated.

[2]第2の実施の形態
(1)立体ディスプレイの構成
第2の実施の形態では、ディスプレイ装置の一例として、立体ディスプレイを説明する。図10は、第2の実施の形態に係る立体ディスプレイの構成を説明するための図である。図10(a)に本例の立体ディスプレイ1Aの主要部が模式的平面図で示される。以下の説明においても、第1の実施の形態と同様に、互いに直交する3つの方向をX方向、Y方向およびZ方向と定義する。
[2] Second Embodiment (1) Configuration of Stereoscopic Display In the second embodiment, a stereoscopic display will be described as an example of a display device. FIG. 10 is a diagram for explaining the configuration of the stereoscopic display according to the second embodiment. FIG. 10A is a schematic plan view showing the main part of the stereoscopic display 1A of this example. Also in the following description, as in the first embodiment, three directions orthogonal to each other are defined as an X direction, a Y direction, and a Z direction.

図10(a)に示すように、本例の立体ディスプレイ1Aは、複数の光投射装置2、平面形状の光線制御子6、記憶装置4および制御装置5を備える。図10(b)に立体ディスプレイ1Aに用いられる複数の光投射装置2のうちの1つの模式的断面図が示される。各光投射装置2は、X方向における第1の投射口33および第2の投射口34の位置関係が逆になるように構成される点を除いて図6の光投射装置2と同じ構成を有する。また、立体ディスプレイ1Aにおいては、複数の光投射装置2は、第1の投射口33および第2の投射口34がX方向に交互に並ぶように、X方向に沿って配列される。光投射装置2は、第1の投射口33および第2の投射口34から擬似的に複数の光線からなる第1の光線群L11および第2の光線群L12を光線制御子6に投射する。   As shown in FIG. 10A, the stereoscopic display 1 </ b> A of this example includes a plurality of light projection devices 2, a planar light beam controller 6, a storage device 4, and a control device 5. FIG. 10B shows a schematic cross-sectional view of one of the plurality of light projection devices 2 used in the stereoscopic display 1A. Each light projection device 2 has the same configuration as the light projection device 2 of FIG. 6 except that the positional relationship between the first projection port 33 and the second projection port 34 in the X direction is reversed. Have. In the three-dimensional display 1A, the plurality of light projection devices 2 are arranged along the X direction so that the first projection ports 33 and the second projection ports 34 are alternately arranged in the X direction. The light projection device 2 projects the first light group L11 and the second light group L12, which are pseudo light beams, from the first projection port 33 and the second projection port 34 onto the light beam controller 6.

図10(b)に太い矢印で示すように、各光投射装置2においては、YZ面に対するミラー36,38の傾きが調整される。それにより、光線制御子6の予め定められた領域に第1の光線群L11および第2の光線群L12が正確に投射される。   As shown by a thick arrow in FIG. 10B, in each light projection apparatus 2, the inclination of the mirrors 36 and 38 with respect to the YZ plane is adjusted. Thereby, the first light group L11 and the second light group L12 are accurately projected onto a predetermined region of the light controller 6.

光線制御子6は、複数の光投射装置2の第1の投射口33および第2の投射口34から投射される光線を透過させつつ一定角度範囲内で拡散させるように複数の光投射装置2の前方(手前)に配置される。光線制御子6の機能の詳細については、後述する。   The light beam controller 6 transmits the light beams projected from the first projection port 33 and the second projection port 34 of the plurality of light projection devices 2 and diffuses them within a certain angle range while transmitting them. It is arranged in front of (front). Details of the function of the light beam controller 6 will be described later.

以下の説明においては、図2の例と同様に、光線制御子6から光投射装置2を見た場合に第1の光線群L11を出射したとみなされる仮想的な出射点を第1の仮想出射点VP1と呼ぶ。また、光線制御子6から光投射装置2を見た場合に第2の光線群L12を出射したとみなされる仮想的な出射点を第2の仮想出射点VP2と呼ぶ。複数の第1の仮想出射点VP1および複数の第2の仮想出射点VP2は、Z方向における共通の位置でX方向に並ぶように配置される。   In the following description, similarly to the example of FIG. 2, a virtual emission point that is regarded as having emitted the first light beam group L11 when the light projection device 2 is viewed from the light beam controller 6 is defined as the first virtual light point. This is called the emission point VP1. Further, a virtual emission point that is regarded as having emitted the second light beam group L12 when the light projection device 2 is viewed from the light beam controller 6 is referred to as a second virtual emission point VP2. The plurality of first virtual emission points VP1 and the plurality of second virtual emission points VP2 are arranged so as to be aligned in the X direction at a common position in the Z direction.

記憶装置4には、立体画像300を提示するための立体形状データが記憶される。制御装置5は、記憶装置4に記憶される立体形状データに基づいて光投射装置2を制御する。それにより、光線制御子6の前方(手前)および後方(背後)の空間に立体画像300が提示される。   The storage device 4 stores stereoscopic shape data for presenting the stereoscopic image 300. The control device 5 controls the light projection device 2 based on the solid shape data stored in the storage device 4. As a result, the stereoscopic image 300 is presented in the space in front (front) and rear (back) of the light beam controller 6.

(2)光線制御子6の構成
光線制御子6は、アクリルまたはポリカーボネート等からなる平面状の透明シートにより形成される。透明シートの一面または両面には、X方向に延びる複数の直線状レンズがY方向に密に並ぶように設けられている。各直線状レンズは、例えばかまぼこ形の垂直断面を有する。
(2) Configuration of Light Controller 6 The light controller 6 is formed of a flat transparent sheet made of acrylic or polycarbonate. On one or both surfaces of the transparent sheet, a plurality of linear lenses extending in the X direction are provided so as to be closely arranged in the Y direction. Each linear lens has a kamaboko-shaped vertical cross section, for example.

光線制御子6は、光線を透過させつつX方向において(XZ面内で)第1の角度範囲で微小拡散させ、光線を透過させつつY方向において(YZ面内で)第1の角度範囲よりも大きい第2の角度範囲で拡散させる機能を有する。   The light ray controller 6 slightly diffuses in the first angle range in the X direction (in the XZ plane) while transmitting the light beam, and from the first angle range in the Y direction (in the YZ plane) while transmitting the light beam. Has a function of diffusing in a large second angle range.

光線制御子6は、複数の光投射装置2の第1の投射口33および第2の投射口34からの光線をそれぞれX方向において第1の角度範囲で微小拡散させて透過させるので、観察者10は、X方向の任意の位置で、光投射装置2から観察者10に向かうある方向の一本の光線のみを視認することができる。   The light beam controller 6 allows the light beams from the first projection port 33 and the second projection port 34 of the plurality of light projection devices 2 to be slightly diffused and transmitted in the first angle range in the X direction. Reference numeral 10 denotes an arbitrary position in the X direction, and only one light beam in a certain direction from the light projection device 2 toward the observer 10 can be visually recognized.

また、光線制御子6は、各光投射装置2の第1の投射口33または第2の投射口34からの光線をY方向において第1の角度範囲よりも大きい第2の角度範囲で拡散させて透過させるので、観察者10は、一本の光線を上下方向の任意の位置から視認することができる。   In addition, the light beam controller 6 diffuses the light beam from the first projection port 33 or the second projection port 34 of each light projection device 2 in the Y direction in a second angle range larger than the first angle range. Therefore, the observer 10 can visually recognize one light beam from an arbitrary position in the vertical direction.

(3)第2の実施の形態の効果
図11は、第2の実施の形態に係る立体ディスプレイ1Aの効果を説明するための図である。例えば、立体ディスプレイに図10(a)の複数の光投射装置2に代えて図5の光発生器20と同じ構成を有する複数のプロジェクタprを用いる場合を想定する。図11(a)に複数の光投射装置2に代えて複数のプロジェクタprを用いた立体ディスプレイの模式的平面図が示され、図11(b)に複数のプロジェクタprの正面図が示される。
(3) Effect of Second Embodiment FIG. 11 is a diagram for explaining the effect of the three-dimensional display 1A according to the second embodiment. For example, it is assumed that a plurality of projectors pr having the same configuration as that of the light generator 20 in FIG. 5 are used instead of the plurality of light projection devices 2 in FIG. FIG. 11A shows a schematic plan view of a stereoscopic display using a plurality of projectors pr instead of the plurality of light projection devices 2, and FIG. 11B shows a front view of the plurality of projectors pr.

複数のプロジェクタprのレンズおよびケース等の部品の物理的な制約により、複数のプロジェクタprから出射される光線群の出射点TPを図10(a)の複数の第1の仮想出射点VP1および第2の仮想出射点VP2と同じピッチでX方向に密に配置することは難しい。   Due to physical limitations of components such as lenses and cases of the plurality of projectors pr, the emission points TP of the light beams emitted from the plurality of projectors pr are changed to the first virtual emission points VP1 and the first virtual emission points VP1 in FIG. It is difficult to arrange them densely in the X direction at the same pitch as the two virtual emission points VP2.

そこで、図11(a),(b)に示すように、複数のプロジェクタprを用いる場合には、複数のプロジェクタprをY方向で複数段(本例では2段)に配置するとともにX方向において複数のプロジェクタprの出射点TPが重ならないように配置する方法が考えられる。この方法によれば、Y方向に配置される複数のプロジェクタprの段数を増加させることにより、各プロジェクタprの物理的な制約によらず、複数のプロジェクタprの出射点TPをX方向に密に配置することが可能となる。   Therefore, as shown in FIGS. 11A and 11B, when a plurality of projectors pr are used, the plurality of projectors pr are arranged in a plurality of stages (two stages in this example) in the Y direction and in the X direction. A method of arranging the emission points TP of the plurality of projectors pr so as not to overlap is conceivable. According to this method, by increasing the number of stages of the plurality of projectors pr arranged in the Y direction, the emission points TP of the plurality of projectors pr are densely arranged in the X direction regardless of physical restrictions of each projector pr. It becomes possible to arrange.

図11(c)に図11(a)の立体ディスプレイの模式的側面図が示される。図11(c)の例では、上段のプロジェクタprから光線制御子6の中心部PSに向かって投射される光線Laは上方から下方に向かうようにZ方向に進行する。一方、下段のプロジェクタprから光線制御子6の中心部PSに向かって投射される光線Lbは、下方から上方に向かうようにZ方向に進行する。光線制御子6の中心部PSにおいて透過される光線La,Lbは点線で示されるようにYZ面内で拡散される。   FIG. 11C shows a schematic side view of the stereoscopic display of FIG. In the example of FIG. 11C, the light beam La projected from the upper projector pr toward the central portion PS of the light beam controller 6 travels in the Z direction so as to go from the top to the bottom. On the other hand, the light beam Lb projected from the lower projector pr toward the central portion PS of the light beam controller 6 travels in the Z direction so as to go upward from below. The light beams La and Lb transmitted through the central portion PS of the light beam controller 6 are diffused in the YZ plane as shown by the dotted lines.

光線制御子6の後方の空間では、光線制御子6を透過する光線Laの輝度分布は、上段のプロジェクタprから中心部PSに向かって光線Laが進行する直線上で最も大きく、その直線から離れるにつれて小さくなる。同様に、光線制御子6を透過する光線Lbの輝度分布は、下段のプロジェクタprから中心部PSに向かって光線Lbが進行する直線上で最も大きく、その直線から離れるにつれて小さくなる。   In the space behind the light beam controller 6, the luminance distribution of the light beam La passing through the light beam controller 6 is the largest on the straight line where the light beam La travels from the upper projector pr toward the center part PS, and is away from the straight line. As it gets smaller. Similarly, the luminance distribution of the light beam Lb that passes through the light beam controller 6 is the largest on the straight line along which the light beam Lb travels from the lower projector pr toward the central portion PS, and decreases as the distance from the straight line increases.

そのため、観察者10の視点が光線制御子6の中心部PSよりも低い位置Eaにある場合、観察者10は上段のプロジェクタprから投射される光線Laにより形成される画像を明るいと認識し、下段のプロジェクタprから投射される光線Lbにより形成される画像を暗いと認識する。一方、観察者10の視点が光線制御子6の中心部PSよりも高い位置Ebにある場合、観察者10は上段のプロジェクタprから投射される光線Lbにより形成される画像を明るいと認識し、下段のプロジェクタprから投射される光線Laにより形成される画像を暗いと認識する。このように、複数のプロジェクタprがY方向で複数段に配置される場合には、観察位置によって立体画像300の画質にむらが生じる。   Therefore, when the viewpoint of the observer 10 is at a position Ea lower than the central part PS of the light controller 6, the observer 10 recognizes that the image formed by the light beam La projected from the upper projector pr is bright, The image formed by the light beam Lb projected from the lower projector pr is recognized as dark. On the other hand, when the viewpoint of the viewer 10 is at a position Eb higher than the central portion PS of the light controller 6, the viewer 10 recognizes that the image formed by the light beam Lb projected from the upper projector pr is bright, The image formed by the light beam La projected from the lower projector pr is recognized as dark. Thus, when the plurality of projectors pr are arranged in a plurality of stages in the Y direction, the image quality of the stereoscopic image 300 varies depending on the observation position.

これに対して、本実施の形態に係る立体ディスプレイ1Aにおいては、複数の光投射装置2をY方向で複数段に配置することなく、複数の光投射装置2の第1の仮想出射点VP1および第2の仮想出射点VP2をX方向に密に配置することが可能である。それにより、X方向に微小拡散させる光線制御子6の第1の角度範囲を小さくしても、光線制御子6を透過した複数の光線間にX方向における隙間が実質的に形成されにくくなる。光線制御子6において第1の角度範囲が小さくなると、立体画像300がX方向において精細に提示される。また、Y方向における観察位置によって立体画像300の画質にむらが生じることが防止される。   On the other hand, in the stereoscopic display 1A according to the present embodiment, the first virtual emission points VP1 of the plurality of light projection devices 2 and the plurality of light projection devices 2 are arranged in a plurality of stages in the Y direction. The second virtual emission points VP2 can be densely arranged in the X direction. As a result, even if the first angle range of the light beam controller 6 to be slightly diffused in the X direction is reduced, gaps in the X direction are hardly formed between a plurality of light beams transmitted through the light beam controller 6. When the first angle range is reduced in the light controller 6, the stereoscopic image 300 is finely presented in the X direction. In addition, unevenness in the image quality of the stereoscopic image 300 is prevented depending on the observation position in the Y direction.

これらの結果、低コストでX方向の任意の位置の観察者10に間隙(途切れ)のない高品質の立体画像300を提示することが可能となる。   As a result, it is possible to present a high-quality stereoscopic image 300 with no gap (discontinuity) to the observer 10 at an arbitrary position in the X direction at low cost.

[3]第3の実施の形態
(1)立体ディスプレイの構成
第3の実施の形態においても、第2の実施の形態と同様に、ディスプレイ装置の一例として、立体ディスプレイを説明する。図12は第3の実施の形態に係る立体ディスプレイの模式的縦断面図である。図13は第3の実施の形態に係る立体ディスプレイの主要部の模式的平面図である。
[3] Third Embodiment (1) Configuration of Stereoscopic Display In the third embodiment as well, as in the second embodiment, a stereoscopic display will be described as an example of a display device. FIG. 12 is a schematic longitudinal sectional view of a three-dimensional display according to the third embodiment. FIG. 13 is a schematic plan view of the main part of the stereoscopic display according to the third embodiment.

第3の実施の形態に係る立体ディスプレイ1Bが第2の実施の形態に係る立体ディスプレイ1Aと異なるのは、以下の点である。   The stereoscopic display 1B according to the third embodiment is different from the stereoscopic display 1A according to the second embodiment in the following points.

図12および図13の立体ディスプレイ1Bは、複数の光投射装置2、記憶装置4(図10(a)参照)、制御装置5(図10(a)参照)および光線制御子7を備える。また、立体ディスプレイ1Bは、テーブル9に設けられる。テーブル9は、天板91および複数の脚92からなる。天板91は、円形孔部を有する。   12 and 13 includes a plurality of light projection devices 2, a storage device 4 (see FIG. 10A), a control device 5 (see FIG. 10A), and a light beam controller 7. The stereoscopic display 1 </ b> B is provided on the table 9. The table 9 includes a top plate 91 and a plurality of legs 92. The top plate 91 has a circular hole.

光線制御子7は、上下方向の軸500を中心として回転対称な円錐台形状を有する。光線制御子7の大径の底部および小径の底部は開口している。光線制御子7は、入射した光線を透過させつつ軸500を中心とする円周方向において第3の角度範囲で微小拡散させ、光線を透過させつつ稜線方向において第3の角度範囲よりも大きい第4の角度範囲で拡散させる機能を有する。光線制御子7は、大径の底部開口が上方を向くように天板91の円形孔部に嵌め込まれる。   The light beam controller 7 has a truncated cone shape that is rotationally symmetric about the vertical axis 500. The large diameter bottom portion and the small diameter bottom portion of the light beam controller 7 are open. The light beam controller 7 allows the incident light beam to pass through and slightly diffuses in the circumferential direction about the axis 500 in the third angle range, and transmits the light beam while passing the light beam in the ridge line direction, which is larger than the third angle range. It has a function of diffusing in an angle range of 4. The light beam controller 7 is fitted in the circular hole of the top plate 91 so that the large-diameter bottom opening faces upward.

テーブル9の下方には、複数の光投射装置2が、各光投射装置2の第1の仮想出射点VP1および第2の仮想出射点VP2が軸500を中心とする円周上に位置するように配置されている。複数の光投射装置2は、光線制御子7の斜め下方から光線制御子7の外周面に光線を照射するように設けられる。   Below the table 9, the plurality of light projection devices 2 are arranged such that the first virtual emission point VP <b> 1 and the second virtual emission point VP <b> 2 of each light projection device 2 are located on the circumference centered on the axis 500. Is arranged. The plurality of light projection devices 2 are provided so as to irradiate the outer peripheral surface of the light beam controller 7 from obliquely below the light beam controller 7.

各光投射装置2は、擬似的に複数の光線からなる第1の光線群L11および第2の光線群L12を第1の投射口33および第2の投射口34から時分割で投射する。光投射装置2の構成および動作は、図6の光投射装置2と同じである。   Each light projection device 2 projects the first light ray group L11 and the second light ray group L12 made of a plurality of light rays in a time-division manner from the first projection port 33 and the second projection port 34 in a time division manner. The configuration and operation of the light projection device 2 are the same as those of the light projection device 2 of FIG.

テーブルの周囲にいる観察者は、テーブルの天板の斜め上方から光線制御子7の内周面を観察することができる。   An observer around the table can observe the inner peripheral surface of the light beam controller 7 from obliquely above the table top.

制御装置5(図10(a))は、記憶装置4(図10(a))に記憶される立体形状データに基づいて複数の光投射装置2を制御する。それにより、光線制御子7の内部および上方に立体画像300が提示される。   The control device 5 (FIG. 10A) controls the plurality of light projection devices 2 based on the solid shape data stored in the storage device 4 (FIG. 10A). Thereby, the stereoscopic image 300 is presented inside and above the light controller 7.

(2)第3の実施の形態の効果
本実施の形態では、各光投射装置2の第1の仮想出射点VP1と第2の仮想出射点VP2とがY方向に平行な軸500を中心とする円周上に位置する。図14は、第1の仮想出射点VP1および第2の仮想出射点VP2の位置関係についての効果を説明するための図である。例えば、1つの光投射装置2の第1の仮想出射点VP1が図12の天板91よりも下方の位置で軸500を中心とする円周cr1上に配置され、第2の仮想出射点VP2が天板91よりも下方の位置で軸500を中心とする円周cr1上に位置しない場合を想定する。
(2) Effects of the Third Embodiment In the present embodiment, the first virtual emission point VP1 and the second virtual emission point VP2 of each light projection device 2 are centered on the axis 500 parallel to the Y direction. Located on the circumference to be. FIG. 14 is a diagram for explaining the effect of the positional relationship between the first virtual emission point VP1 and the second virtual emission point VP2. For example, the first virtual emission point VP1 of one light projection device 2 is disposed on the circumference cr1 centered on the axis 500 at a position below the top plate 91 of FIG. 12, and the second virtual emission point VP2 Is assumed not to be positioned on the circumference cr1 centered on the axis 500 at a position below the top plate 91.

この場合、図14(a)に示すように、図12の天板91よりも上方でかつ軸500を中心とする円周cr2上の第1の位置p1からは第1の仮想出射点VP1が右に見え、第2の仮想出射点VP2が左に見える。一方、天板91よりも上方でかつ軸500を中心とする円周cr2上の第2の位置p2からは第1の仮想出射点VP1が左に見え、第2の仮想出射点VP2が右に見える。すなわち、見る位置により第1の仮想出射点VP1および第2の仮想出射点VP2の位置関係が変化する。また、第1の仮想出射点VP1および第2の位置p2を通る直線と第2の仮想出射点VP2および第2の位置p2を通る直線とがなす角度は、第1の仮想出射点VP1および第1の位置p1を通る直線と第2の仮想出射点VP2および第1の位置p1を通る直線とがなす角度に比べて著しく小さくなる。この場合、観察位置によっては観察者10が立体画像300の立体形状を適切に認識することができなくなる。   In this case, as shown in FIG. 14A, the first virtual emission point VP1 is located above the top plate 91 of FIG. 12 and from the first position p1 on the circumference cr2 centered on the axis 500. Visible to the right and the second virtual exit point VP2 to the left. On the other hand, the first virtual emission point VP1 appears to the left and the second virtual emission point VP2 to the right from the second position p2 above the top plate 91 and on the circumference cr2 centered on the axis 500. appear. That is, the positional relationship between the first virtual emission point VP1 and the second virtual emission point VP2 varies depending on the viewing position. Further, the angle formed by the straight line passing through the first virtual emission point VP1 and the second position p2 and the straight line passing through the second virtual emission point VP2 and the second position p2 is the first virtual emission point VP1 and the first virtual emission point VP1. This is significantly smaller than the angle formed by the straight line passing through the first position p1 and the straight line passing through the second virtual emission point VP2 and the first position p1. In this case, the observer 10 cannot appropriately recognize the three-dimensional shape of the three-dimensional image 300 depending on the observation position.

一方、上記のように、1つの光投射装置2の第1および第2の仮想出射点VP1,VP2が図12の天板91よりも下方の位置で軸500を中心とする円周cr1上に位置する場合を想定する。この場合、図14(b)に示すように、第1の位置p1および第2の位置p2のいずれの位置からも第1の仮想出射点VP1が右に見え、第2の仮想出射点VP2が左に見える。すなわち、光線制御子7を通して第1および第2の仮想出射点VP1,VP2を視認する場合には、円周cr2上のいずれの位置から見ても第1の仮想出射点VP1および第2の仮想出射点VP2の位置関係が変化しない。さらに、第1の仮想出射点VP1および第2の位置p2を通る直線と第2の仮想出射点VP2および第2の位置p2を通る直線とがなす角度は、第1の仮想出射点VP1および第1の位置p1を通る直線と第2の仮想出射点VP2および第1の位置p1を通る直線とがなす角度とほぼ等しい。それにより、観察者10はいずれの方向から光線制御子7を見た場合でも、立体画像300の立体形状を適切に認識することができる。   On the other hand, as described above, the first and second virtual emission points VP1 and VP2 of one light projection device 2 are on the circumference cr1 centering on the axis 500 at a position below the top plate 91 of FIG. Assume a position. In this case, as shown in FIG. 14B, the first virtual emission point VP1 appears to the right from both the first position p1 and the second position p2, and the second virtual emission point VP2 Looks to the left. That is, when the first and second virtual emission points VP1 and VP2 are visually recognized through the light ray controller 7, the first virtual emission point VP1 and the second virtual emission point VP1 are viewed from any position on the circumference cr2. The positional relationship of the emission point VP2 does not change. Furthermore, the angle formed by the straight line passing through the first virtual exit point VP1 and the second position p2 and the straight line passing through the second virtual exit point VP2 and the second position p2 is the first virtual exit point VP1 and the first virtual exit point VP1. The angle formed by the straight line passing through the first position p1 and the straight line passing through the second virtual emission point VP2 and the first position p1 is substantially equal. Thereby, the observer 10 can appropriately recognize the three-dimensional shape of the three-dimensional image 300 when the light beam controller 7 is viewed from any direction.

上記のように、本実施の形態に係る立体ディスプレイにおいては、複数の光投射装置2の第1の仮想出射点VP1および第2の仮想出射点VP2を円周方向に密に配置することが可能となる。また、複数の光投射装置2の第1の仮想出射点VP1および第2の仮想出射点VP2から光線制御子7に向かうように投射された光線が光線制御子7により円周方向おいて微小拡散される。したがって、円周方向において隙間のない光線群が形成される。その結果、低コストで円周方向の任意の位置の観察者10に間隙(途切れ)のない高品質の立体画像300を提示することが可能となる。   As described above, in the stereoscopic display according to the present embodiment, the first virtual emission points VP1 and the second virtual emission points VP2 of the plurality of light projection devices 2 can be densely arranged in the circumferential direction. It becomes. Further, the light beam projected from the first virtual emission point VP1 and the second virtual emission point VP2 of the plurality of light projection devices 2 toward the light beam controller 7 is slightly diffused in the circumferential direction by the light beam controller 7. Is done. Therefore, a light beam group without a gap in the circumferential direction is formed. As a result, it is possible to present a high-quality stereoscopic image 300 with no gap (discontinuity) to the observer 10 at an arbitrary position in the circumferential direction at low cost.

[4]他の実施の形態
(1)第1の実施の形態では、スクリーン3として反射型のスクリーンが用いられる。これに限らず、スクリーン3としては、反射型のスクリーンに代えて透過型のスクリーンを用いてもよい。この場合、第1の光線群L1および第2の光線群L2に基づく第1の画像G1および第2の画像G2がスクリーン3の後面に表示される。観察者10は、スクリーン3の後面を見ることにより第1の画像G1および第2の画像G2を視認することができる。
[4] Other Embodiments (1) In the first embodiment, a reflective screen is used as the screen 3. However, the screen 3 is not limited to this, and a transmissive screen may be used instead of the reflective screen. In this case, the first image G1 and the second image G2 based on the first light group L1 and the second light group L2 are displayed on the rear surface of the screen 3. The observer 10 can visually recognize the first image G1 and the second image G2 by looking at the rear surface of the screen 3.

(2)第2の実施の形態では、光線制御子6は、複数の光投射装置2の前方(手前)に配置され、複数の光投射装置2から投射される光線を透過させつつ一定角度範囲内で拡散させる。それにより、光線制御子6の前方および後方の空間に立体画像300が提示される。観察者10は、光線制御子6の後面を見ることにより立体画像300を視認することができる。   (2) In the second embodiment, the light beam controller 6 is disposed in front of (in front of) the plurality of light projection devices 2 and transmits a light beam projected from the plurality of light projection devices 2 while maintaining a certain angle range. Diffuse in. Thereby, the stereoscopic image 300 is presented in the space in front of and behind the light controller 6. The observer 10 can visually recognize the stereoscopic image 300 by looking at the rear surface of the light beam controller 6.

これに限らず、立体ディスプレイ1Aにおいては、反射材が光線制御子6の後面に設けられてもよい。この場合、光線制御子6を透過して反射材により反射され、再び光線制御子6を透過する複数の光線群により光線制御子6の前方に立体画像300が提示される。観察者10は、Z方向における複数の光投射装置2と光線制御子6との間の位置から光線制御子6の前面を見ることにより立体画像300を視認することができる。   However, the present invention is not limited thereto, and in the three-dimensional display 1A, a reflective material may be provided on the rear surface of the light beam controller 6. In this case, the three-dimensional image 300 is presented in front of the light beam controller 6 by a plurality of light beam groups that pass through the light beam controller 6 and are reflected by the reflecting material and pass through the light beam controller 6 again. The observer 10 can visually recognize the stereoscopic image 300 by looking at the front surface of the light beam controller 6 from a position between the plurality of light projection devices 2 and the light beam controller 6 in the Z direction.

(3)第3の実施の形態においても、光線制御子7は、複数の光投射装置2の前方(手前)に配置され、複数の光投射装置2から投射される光線を透過させつつ一定角度範囲内で拡散させる。観察者10は、光線制御子7の内周面を見ることにより立体画像300を視認することができる。   (3) Also in the third embodiment, the light beam controller 7 is arranged in front of (in front of) the plurality of light projection devices 2 and transmits a light beam projected from the plurality of light projection devices 2 at a constant angle. Spread within range. The observer 10 can visually recognize the stereoscopic image 300 by looking at the inner peripheral surface of the light beam controller 7.

これに限らず、立体ディスプレイ1Bにおいては、反射材が光線制御子7の外周面に設けられるとともに複数の光投射装置2が光線制御子7の斜め上方から光線制御子7の内周面に光線を照射するように設けられてもよい。このとき、各光投射装置2の第1の仮想出射点VP1および第2の仮想出射点VP2を軸500を中心とする円周上に配置する。この場合、光線制御子7の内周面から光線制御子7を透過して反射材により反射され、再び光線制御子7を透過する複数の光線群により光線制御子7の内部に立体画像300が提示される。それにより、観察者10は、光線制御子7の内周面を見ることにより立体画像300を視認することができる。   Not limited to this, in the three-dimensional display 1 </ b> B, a reflector is provided on the outer peripheral surface of the light beam controller 7, and a plurality of light projection devices 2 emit light rays from obliquely above the light beam controller 7 to the inner peripheral surface of the light beam controller 7. May be provided. At this time, the first virtual emission point VP <b> 1 and the second virtual emission point VP <b> 2 of each light projection device 2 are arranged on a circumference centering on the axis 500. In this case, the three-dimensional image 300 is transmitted to the inside of the light controller 7 by a plurality of light beams that pass through the light controller 7 from the inner peripheral surface of the light controller 7 and are reflected by the reflecting material, and pass through the light controller 7 again. Presented. Thereby, the observer 10 can visually recognize the stereoscopic image 300 by looking at the inner peripheral surface of the light beam controller 7.

(4)上記の第1の実施の形態における第2の変形例(図5)では、第2のケーシング31内に、ビームスプリッタ35およびミラー36,37,38とともに、結像レンズ51、リレーレンズ52、第1の投射レンズ53および第2の投射レンズ54が設けられる。   (4) In the second modification (FIG. 5) in the first embodiment, the imaging lens 51, the relay lens, and the beam splitter 35 and the mirrors 36, 37, 38 are provided in the second casing 31. 52, a first projection lens 53, and a second projection lens 54 are provided.

上記の構成要素のうち、リレーレンズ52は設けられなくてもよい。この場合、例えば第2のケーシング31内では、空間光変調器23により生成された画像に基づく実像が結像レンズ51とビームスプリッタ35との間の第1および第2の経路L1a,L2a上で結像される。または、空間光変調器23により生成された画像に基づく実像がビームスプリッタ35と第1の投射口33との間の第1の経路L1a上およびビームスプリッタ35と第2の投射口34との間の第2の経路L2a上で結像される。   Of the above components, the relay lens 52 may not be provided. In this case, for example, in the second casing 31, a real image based on the image generated by the spatial light modulator 23 is generated on the first and second paths L1a and L2a between the imaging lens 51 and the beam splitter 35. Imaged. Alternatively, a real image based on the image generated by the spatial light modulator 23 is on the first path L1a between the beam splitter 35 and the first projection port 33 and between the beam splitter 35 and the second projection port 34. An image is formed on the second path L2a.

その後、第1の投射レンズ53は、第1の光線群L1を拡げつつ第1の経路L1a上で結像された実像に基づく実像をスクリーン3に結像する。また、第2の投射レンズ54は、第2の光線群L2を拡げつつ第2の経路L2a上で結像された実像に基づく実像をスクリーン3に結像する。   Thereafter, the first projection lens 53 forms a real image on the screen 3 based on the real image formed on the first path L1a while expanding the first light ray group L1. The second projection lens 54 forms a real image on the screen 3 based on the real image formed on the second path L2a while expanding the second light ray group L2.

(5)上記の例の他、第1の実施の形態における第2の変形例(図5)の光投射装置2においては、第1の投射レンズ53および第2の投射レンズ54は設けられなくてもよい。   (5) In addition to the above example, the first projection lens 53 and the second projection lens 54 are not provided in the optical projection device 2 of the second modification (FIG. 5) of the first embodiment. May be.

この場合、光線群L0を拡げるようにリレーレンズ52を構成する。それにより、リレーレンズ52が結像レンズ51から導かれた光線群L0を拡げつつビームスプリッタ35へ導き、結像レンズ51により結像された実像に基づく実像を第1の光線群L1および第2の光線群L2によりスクリーン3に結像する。   In this case, the relay lens 52 is configured to expand the light beam group L0. Accordingly, the relay lens 52 guides the light beam L0 guided from the imaging lens 51 to the beam splitter 35 while expanding it, and converts the real image based on the real image formed by the imaging lens 51 into the first light beam L1 and the second light beam L2. The image is formed on the screen 3 by the light beam group L2.

(6)上記の第1〜第3の実施の形態では、光発生器20から光学装置30に導かれる光線群L0から第1の光線群L1および第2の光線群L2がビームスプリッタ35により分配される。また、光線群L10から第1の光線群L11および第2の光線群L12が分配される。   (6) In the first to third embodiments, the beam splitter 35 distributes the first beam group L1 and the second beam group L2 from the beam group L0 guided from the light generator 20 to the optical device 30. Is done. Further, the first light group L11 and the second light group L12 are distributed from the light group L10.

これに限らず、第1の光線群L1または第1の光線群L11と第2の光線群L2または第2の光線群L12とが以下の構成により光線群L0,L10から分配されてもよい。   Not limited to this, the first light group L1 or the first light group L11 and the second light group L2 or the second light group L12 may be distributed from the light groups L0 and L10 by the following configuration.

例えば、図2のビームスプリッタ35が設けられる位置に、ビームスプリッタ35に代えてY方向に平行な軸の周りで揺動可能なミラーを設けてもよい。この場合、ミラーをYZ面に対して45°傾斜させることにより光発生器20からの光線群L0を第1の光線群L1として第1の投射口33に導くことができる。一方、ミラーをYZ面に対して平行にすることにより光発生器20からの光線群L0を第2の光線群L2として第2の投射口34に導くことができる。したがって、一定の周期でYZ面に対するミラーの傾きを変更することにより、光量を低下させること無く光線群L0から第1の光線群L1および第2の光線群L2を分配することができる。   For example, instead of the beam splitter 35, a mirror that can swing around an axis parallel to the Y direction may be provided at a position where the beam splitter 35 of FIG. In this case, by tilting the mirror by 45 ° with respect to the YZ plane, the light beam group L0 from the light generator 20 can be guided to the first projection port 33 as the first light beam group L1. On the other hand, by making the mirror parallel to the YZ plane, the light ray group L0 from the light generator 20 can be guided to the second projection port 34 as the second light ray group L2. Therefore, by changing the tilt of the mirror with respect to the YZ plane at a constant period, the first light group L1 and the second light group L2 can be distributed from the light group L0 without reducing the amount of light.

この場合、第1の投射口33および第2の投射口34に交互に光が導かれるので、第1の液晶シャッタ41、第2の液晶シャッタ42およびシャッタ駆動部40が不要となる。   In this case, since the light is alternately guided to the first projection port 33 and the second projection port 34, the first liquid crystal shutter 41, the second liquid crystal shutter 42, and the shutter driving unit 40 are not necessary.

上記の例の他、図2のビームスプリッタ35が設けられる位置に、ビームスプリッタ35に代えて電気的に光学特性を変化させることが可能な調光ミラーを設けてもよい。調光ミラーは、例えば電圧が印加されない状態で光を反射し、所定レベルの電圧が印加されることにより光を透過する。   In addition to the above example, a dimming mirror capable of electrically changing optical characteristics may be provided in place of the beam splitter 35 at a position where the beam splitter 35 of FIG. 2 is provided. For example, the dimming mirror reflects light in a state where no voltage is applied, and transmits light when a voltage of a predetermined level is applied.

この場合、調光ミラーをYZ面に対して45°傾斜させて配置する。この状態で、調光ミラーに所定レベルの電圧を印加する。それにより、光発生器20からの光線群L0を第1の光線群L1として第1の投射口33に導くことができる。一方、調光ミラーへの電圧の印加を停止する。それにより、光発生器20からの光線群L0を第2の光線群L2として第2の投射口34に導くことができる。   In this case, the dimming mirror is disposed with an inclination of 45 ° with respect to the YZ plane. In this state, a predetermined level of voltage is applied to the dimming mirror. Thereby, the light ray group L0 from the light generator 20 can be led to the first projection port 33 as the first light ray group L1. On the other hand, the application of voltage to the dimming mirror is stopped. Thereby, the light beam group L0 from the light generator 20 can be guided to the second projection port 34 as the second light beam group L2.

(7)上記の第1〜第3の実施の形態では、切り替え手段として、第1の液晶シャッタ41、第2の液晶シャッタ42、第3の液晶シャッタ83、第4の液晶シャッタ84およびシャッタ駆動部40を用いているが、これに限定されない。切り替え手段としては、第2のケーシング31の前面部31aに設けられる複数の投射口のいずれか1つから出射される光を通過させつつ複数の投射口の残りの投射口から出射される光を遮ることが可能な機構を有する他の構成を用いてもよい。   (7) In the first to third embodiments, the first liquid crystal shutter 41, the second liquid crystal shutter 42, the third liquid crystal shutter 83, the fourth liquid crystal shutter 84, and the shutter drive are used as switching means. Although the part 40 is used, it is not limited to this. As the switching means, the light emitted from the remaining projection openings of the plurality of projection openings is allowed to pass while the light emitted from any one of the plurality of projection openings provided in the front surface portion 31a of the second casing 31 is passed. Other configurations having a mechanism capable of blocking may be used.

具体的には、切り替え手段として、円盤形状の遮光部材および回転駆動部を用いてもよい。本例の遮光部材には1つの開口が形成される。この場合、第2のケーシング31の前面部31aにおいて、複数の投射口の中心を通る軸の周りで回転可能となるようにかつ遮光部材の1つの開口が複数の投射口のいずれか1つに重なるように遮光部材を設ける。この状態で、回転駆動部により遮光部材を回転させることにより、複数の投射口から時分割で複数の光を投射させることができる。   Specifically, a disk-shaped light shielding member and a rotation driving unit may be used as the switching unit. One opening is formed in the light shielding member of this example. In this case, in the front surface portion 31a of the second casing 31, the opening of the light shielding member is set to any one of the plurality of projection openings so as to be rotatable around an axis passing through the centers of the plurality of projection openings. A light shielding member is provided so as to overlap. In this state, by rotating the light shielding member by the rotation driving unit, it is possible to project a plurality of lights in a time-sharing manner from a plurality of projection openings.

上記の例の他、複数の投射口の各々に機械的に開閉可能なシャッタを設けてもよい。この場合、複数のシャッタの開閉状態を個別に制御することにより、複数の投射口から時分割で複数の光を投射させてもよい。   In addition to the above example, each of the plurality of projection openings may be provided with a mechanically openable / closable shutter. In this case, a plurality of lights may be projected in a time-sharing manner from a plurality of projection openings by individually controlling the open / closed states of the plurality of shutters.

(8)上記の第1の実施の形態では、光発生器として、空間光変調器23を備える光投射装置2およびMEMSを備える光投射装置2を用いているが、これに限定されない。光発生器としては、複数のレンズからなるレンズアレイ等の投影系を備えた一般的な光投射装置を用いることもできる。   (8) In the first embodiment described above, the light projection device 2 including the spatial light modulator 23 and the light projection device 2 including the MEMS are used as the light generator. However, the present invention is not limited to this. As the light generator, a general light projection apparatus including a projection system such as a lens array composed of a plurality of lenses can be used.

(9)上記の第2および第3の実施の形態では、光発生器として、MEMSを備える反射素子60を用いているが、これに限定されない。光発生器としては、LCOS、DMDまたはLCD等の空間光変調器および複数のレンズからなるレンズアレイ等の投影系を備えた一般的な光発生装置を用いることもできる。この場合、光投射装置2の第1の投射口33から異なる方向の複数の光線を同時に投射することができる。また、光投射装置2の第2の投射口34から異なる方向の複数の光線を同時に投射することができる。   (9) In the second and third embodiments, the reflective element 60 including MEMS is used as the light generator. However, the present invention is not limited to this. As the light generator, a general light generation apparatus including a spatial light modulator such as LCOS, DMD, or LCD and a projection system such as a lens array including a plurality of lenses may be used. In this case, a plurality of light beams in different directions can be simultaneously projected from the first projection port 33 of the light projection device 2. In addition, a plurality of light beams in different directions can be simultaneously projected from the second projection port 34 of the light projection device 2.

[5]請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
[5] Correspondence between each constituent element of claim and each element of the embodiment Hereinafter, an example of correspondence between each constituent element of the claim and each element of the embodiment will be described. It is not limited to.

上記第1〜第3の実施の形態では、第1の画像G1、第2の画像G2、第3の画像G3、第4の画像G4および立体画像300が画像の例であり、光線群L0、第1の光線群L1、第2の光線群L2、第3の光線群L3、第4の光線群L4、光線群L10、第1の光線群L11および第2の光線群L12が光線群の例である。   In the first to third embodiments, the first image G1, the second image G2, the third image G3, the fourth image G4, and the three-dimensional image 300 are examples of images, and the light group L0, An example in which the first ray group L1, the second ray group L2, the third ray group L3, the fourth ray group L4, the ray group L10, the first ray group L11, and the second ray group L12 are ray groups. It is.

また、光発生器20が光発生器の例であり、光学装置30が光学装置の例であり、第1の投射口33、第2の投射口34、第3の投射口81および第4の投射口82が複数の投射口の例であり、第1の経路L1a、第2の経路L2a、第3の経路L3aおよび第4の経路L4aが複数の経路の例である。   The light generator 20 is an example of a light generator, the optical device 30 is an example of an optical device, and the first projection port 33, the second projection port 34, the third projection port 81, and the fourth projection device. The projection port 82 is an example of a plurality of projection ports, and the first route L1a, the second route L2a, the third route L3a, and the fourth route L4a are examples of a plurality of routes.

また、ビームスプリッタ35、ミラー36,37,38,39、結像レンズ51、リレーレンズ52、第1の投射レンズ53および第2の投射レンズ54が光学系の例であり、シャッタ駆動部40、第1の液晶シャッタ41、第2の液晶シャッタ42、第3の液晶シャッタ83および第4の液晶シャッタ84が時分割手段の例であり、閉状態が第1の状態の例であり、開状態が第2の状態の例であり、第1の液晶シャッタ41、第2の液晶シャッタ42、第3の液晶シャッタ83および第4の液晶シャッタ84が複数の光遮断手段の例である。   The beam splitter 35, the mirrors 36, 37, 38, 39, the imaging lens 51, the relay lens 52, the first projection lens 53, and the second projection lens 54 are examples of optical systems, and the shutter drive unit 40, The first liquid crystal shutter 41, the second liquid crystal shutter 42, the third liquid crystal shutter 83, and the fourth liquid crystal shutter 84 are examples of time division means, the closed state is an example of the first state, and the open state Is an example of the second state, and the first liquid crystal shutter 41, the second liquid crystal shutter 42, the third liquid crystal shutter 83, and the fourth liquid crystal shutter 84 are examples of a plurality of light blocking means.

また、シャッタ駆動部40が切り替え手段の例であり、ビームスプリッタ35,35a,35b,35cが光分配手段の例であり、ミラー36,37,38,39が複数の光学部材の例であり、ミラー36,37,38,39が複数の反射部材の例であり、投射レンズ24が第1のレンズの例であり、結像レンズ51が第2のレンズの例であり、リレーレンズ52または第1の投射レンズ53および第2の投射レンズ54が1または複数の第3のレンズの例であり、第1の投射レンズ53および第2の投射レンズ54が複数の第4のレンズの例である。   The shutter drive unit 40 is an example of switching means, the beam splitters 35, 35a, 35b, and 35c are examples of light distribution means, and the mirrors 36, 37, 38, and 39 are examples of a plurality of optical members, The mirrors 36, 37, 38, and 39 are examples of a plurality of reflecting members, the projection lens 24 is an example of a first lens, the imaging lens 51 is an example of a second lens, and the relay lens 52 or the second lens. One projection lens 53 and the second projection lens 54 are examples of one or a plurality of third lenses, and the first projection lens 53 and the second projection lens 54 are examples of a plurality of fourth lenses. .

また、スクリーン3および光線制御子6,7がスクリーンの例であり、光投射装置2が1または複数の光投射装置の例であり、第1の画像G1、第2の画像G2、第3の画像G3および第4の画像G4が平面画像の例であり、立体画像300が立体画像の例であり、制御装置5が制御装置の例である。   The screen 3 and the light beam controllers 6 and 7 are examples of the screen, the light projection device 2 is an example of one or a plurality of light projection devices, and the first image G1, the second image G2, and the third The image G3 and the fourth image G4 are examples of planar images, the stereoscopic image 300 is an example of a stereoscopic image, and the control device 5 is an example of a control device.

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。   As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.

本発明は、平面画像または立体画像を提示するために利用することができる。   The present invention can be used to present a planar image or a stereoscopic image.

1 ディスプレイ装置
1A,1B 立体ディスプレイ
2 光投射装置
3 スクリーン
3a,3b,3c,3d 領域
4 記憶装置
5 制御装置
6,7 光線制御子
9 テーブル
10 観察者
20 光発生器
21 第1のケーシング
21a,31a 前面部
21b,31b 後面部
21c,31c 一側面部
21d,31d 他側面部
22 開口
23 空間光変調器
24 投射レンズ
24a 光軸
30 光学装置
31 第2のケーシング
32 開口
33 第1の投射口
34 第2の投射口
35,35a,35b,35c ビームスプリッタ
36,37,38,39 ミラー
40 シャッタ駆動部
41,42,83,84 液晶シャッタ
51 結像レンズ
52 リレーレンズ
53,54 投射レンズ
60 反射素子
60x 第1の回転軸
60y 第2の回転軸
61 支持枠
62 可動枠
63 反射部材
64 反射面
81 第3の投射口
82 第4の投射口
91 天板
92 脚
300 立体画像
500 軸
cr1,cr2 円周
G1 第1の画像
G2 第2の画像
G3 第3の画像
G4 第4の画像
L0〜L4,L10〜L12 光線群
L1a 第1の経路
L2a 第2の経路
L3a 第3の経路
L4a 第4の経路
La,Lb 光線
LS 光源
PS 中心部
pr プロジェクタ
TP 出射点
VP1 第1の仮想出射点
VP2 第2の仮想出射点
W20,W30 幅
X,Y,Z,q,r 矢印
p1 第1の位置
p2 第2の位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display apparatus 1A, 1B Three-dimensional display 2 Optical projection apparatus 3 Screen 3a, 3b, 3c, 3d Area | region 4 Memory | storage device 5 Control apparatus 6,7 Light beam controller 9 Table 10 Observer 20 Light generator 21 1st casing 21a, 31a Front part 21b, 31b Rear part 21c, 31c One side part 21d, 31d Other side part 22 Aperture 23 Spatial light modulator 24 Projection lens 24a Optical axis 30 Optical device 31 2nd casing 32 Aperture 33 1st projection port 34 Second projection port 35, 35a, 35b, 35c Beam splitter 36, 37, 38, 39 Mirror 40 Shutter drive unit 41, 42, 83, 84 Liquid crystal shutter 51 Imaging lens 52 Relay lens 53, 54 Projection lens 60 Reflective element 60x 1st rotating shaft 60y 2nd rotating shaft 61 Support frame 2 Movable frame 63 Reflecting member 64 Reflecting surface 81 Third projection port 82 Fourth projection port 91 Top plate 92 Leg 300 Stereo image 500 Axis cr1, cr2 Circumference G1 First image G2 Second image G3 Third image Image G4 4th image L0-L4, L10-L12 Ray group L1a 1st path L2a 2nd path L3a 3rd path L4a 4th path La, Lb Ray LS Light source PS Center part pr Projector TP Output point VP1 First virtual emission point VP2 Second virtual emission point W20, W30 Width X, Y, Z, q, r Arrow p1 First position p2 Second position

Claims (7)

画像を形成するための光線群を発生する光発生器と、
前記光発生器により発生された光線群を投射する光学装置とを備え、
前記光学装置は、
複数の投射口と、
前記光発生器により発生された光線群を前記複数の投射口に導く複数の経路を形成する光学系と、
前記複数の投射口から時分割で光線群を投射させる時分割手段とを含み、
前記光学系は、前記複数の経路から前記複数の投射口をそれぞれ通る複数の光軸を有するとともに、前記複数の経路が等しい光路長を有するように構成される、光投射装置。
A light generator for generating a group of rays for forming an image;
An optical device for projecting a group of rays generated by the light generator,
The optical device comprises:
A plurality of projection openings;
An optical system for forming a plurality of paths for guiding the light beam generated by the light generator to the plurality of projection openings;
Including time division means for projecting light rays in a time division manner from the plurality of projection ports,
The optical system includes: a plurality of optical axes that respectively pass through the plurality of projection openings from the plurality of paths; and the plurality of paths have an equal optical path length.
前記時分割手段は、
前記複数の経路または前記複数の投射口にそれぞれ設けられ、光線群を通過させる第1の状態と光線群を遮断する第2の状態とに切り替え可能な複数の光遮断手段と、
前記複数の光遮断手段を時分割で前記第2の状態から前記第1の状態に切り替える切り替え手段とを含む、請求項1記載の光投射装置。
The time division means includes
A plurality of light blocking means provided in the plurality of paths or the plurality of projection openings, respectively, capable of switching between a first state that allows a light beam to pass through and a second state that blocks the light beam group;
The light projection apparatus according to claim 1, further comprising: a switching unit that switches the plurality of light blocking units from the second state to the first state in a time division manner.
前記光学系は、
前記光発生器により発生された光線群を複数の方向に分配する光分配手段と、
前記光分配手段により分配された複数の光線群を前記複数の経路を通して前記複数の投射口に導くように構成される複数の光学部材とを含み、
前記光分配手段から前記複数の光学部材を経由して前記複数の投射口にそれぞれ導かれる複数の光線群の経路の光路長が等しくなるように前記複数の光学部材が配置される、請求項1または2記載の光投射装置。
The optical system is
A light distribution means for distributing the light beam generated by the light generator in a plurality of directions;
A plurality of optical members configured to guide a plurality of light beam groups distributed by the light distribution means to the plurality of projection openings through the plurality of paths;
The plurality of optical members are arranged such that optical path lengths of paths of a plurality of light beam groups respectively guided from the light distribution means to the plurality of projection openings via the plurality of optical members are equal. Or the light projection apparatus of 2.
前記複数の光学部材は、
前記光分配手段により分配された複数の光線群を前記複数の投射口にそれぞれ反射する複数の反射部材を含み、
前記複数の光軸の方向を変化させることが可能なように前記複数の反射部材の向きが可変に設けられる、請求項3記載の光投射装置。
The plurality of optical members are:
A plurality of reflecting members that respectively reflect the plurality of light beam groups distributed by the light distributing unit to the plurality of projection ports;
The optical projection apparatus according to claim 3, wherein directions of the plurality of reflecting members are variably provided so that directions of the plurality of optical axes can be changed.
前記光発生器は、発生された光線群を拡げる第1のレンズを含み、
前記光学装置は、
前記光発生器の前記第1のレンズと前記光分配手段との間に設けられ、前記第1のレンズにより拡げられた光線群を収束させつつ第1の実像を形成する第2のレンズと、
前記第2のレンズと前記複数の投射口との間に設けられ、前記第2のレンズにより形成された前記第1の実像に基づく複数の第2の実像を前記複数の経路または前記複数の経路の延長線上にそれぞれ形成する1または複数の第3のレンズを含む、請求項3または4記載の光投射装置。
The light generator includes a first lens that expands the generated light group,
The optical device comprises:
A second lens which is provided between the first lens of the light generator and the light distribution means and forms a first real image while converging a group of light beams expanded by the first lens;
A plurality of second real images based on the first real image provided between the second lens and the plurality of projection openings and formed by the second lens are the plurality of paths or the plurality of paths. 5. The optical projection device according to claim 3, further comprising one or a plurality of third lenses respectively formed on an extension line of.
前記1または複数の第3のレンズは、前記第2のレンズと前記光分配手段との間に設けられ、前記第2のレンズを通過した光線群を収束させつつ前記第1の実像に基づく前記複数の第2の実像を前記複数の経路にそれぞれ形成し、
前記光学装置は、前記複数の投射口にそれぞれ設けられ、前記1または複数の第3のレンズを通過した光線群を拡げつつ前記複数の第2の実像に基づく複数の第3の実像を前記複数の経路の延長線上にそれぞれ形成する複数の第4のレンズをさらに含む、請求項5記載の光投射装置。
The one or more third lenses are provided between the second lens and the light distribution unit, and are based on the first real image while converging a light ray group that has passed through the second lens. Forming a plurality of second real images in each of the plurality of paths;
The optical device is provided at each of the plurality of projection ports, and expands a group of light beams that have passed through the one or more third lenses, and displays a plurality of third real images based on the plurality of second real images. The optical projection device according to claim 5, further comprising a plurality of fourth lenses respectively formed on an extension line of the path.
スクリーンと、
請求項1〜6のいずれかに記載の1または複数の光投射装置と、
画像データに基づいて、前記1または複数の光投射装置により前記スクリーンに照射された光線群または前記スクリーンを透過した光線群により平面画像または立体画像が提示されるように前記1または複数の光投射装置を制御する制御装置とを備える、ディスプレイ装置。
Screen,
One or a plurality of light projection devices according to claim 1;
The one or more light projections so that a planar image or a three-dimensional image is presented by a group of light rays irradiated on the screen by the one or more light projection devices or a light ray group transmitted through the screen based on image data A display device comprising: a control device that controls the device.
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