JP6327806B2 - ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイ装置に関する。

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。

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）。

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。

特開２００５−３３８２４９号公報 特開２０１０−８１４４０号公報 特開平９−１３８３７１号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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ディスプレイ装置を提供することである。

（１）本発明に係るディスプレイ装置は、画像を形成するための光線群をそれぞれ発生する複数の光発生器と、複数の光発生器により発生された複数の光線群をそれぞれ投射する複数の光学装置と、画像データに基づいて、複数の光発生器および複数の光学装置により投射された複数の光線群により単一の平面画像または単一の立体画像が提示されるように複数の光発生器および複数の光学装置を制御する制御装置とを備え、複数の光学装置の各々は、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、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むものである。

そのディスプレイ装置においては、複数の光発生器の各々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。各光学装置においては、対応する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。

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一組の光発生器および光学装置により構成される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。

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。

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む。

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。
画像データに基づいて複数の光投射装置により投射された複数の光線群により、単一の平面画像または単一の立体画像が提示される。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。

（２）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。

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。

（３）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。

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。

（４）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、複数の光学装置の各々は、当該光学装置に対応する光発生器の第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。

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。

（５）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、複数の光学装置の各々は、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（６）複数の光学装置の各々は、当該光学装置に対応する光発生器に対して当該光学装置の光の投射方向である第１の方向に配置され、複数の光発生器は、第１の方向に交差する第２の方向に並ぶように配置され、複数の光学装置は、第２の方向に並ぶように配置され、各光学装置において、複数の投射口は第２の方向に並び、第２の方向における各光学装置の幅は、第２の方向における各光発生器の幅の２倍よりも小さくてもよい。
（７）ディスプレイ装置は、スクリーンをさらに備え、複数の光学装置は、複数の光発生器により発生された複数の光線群をスクリーンにそれぞれ投射してもよい。

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。

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の光投射装置の構成を示す模式的横断面図である。 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。 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。 光投射装置の第２の変形例を示す模式的断面図である。 光投射装置の第３の変形例を示す模式的断面図である。 反射素子の構成の一例を示す模式図である。 光投射装置の第４の変形例を説明するための図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

［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。

（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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (7)

1. 画像を形成するための光線群をそれぞれ発生する複数の光発生器と、
   前記複数の光発生器により発生された複数の光線群をそれぞれ投射する複数の光学装置と、
   画像データに基づいて、前記複数の光発生器および前記複数の光学装置により投射された複数の光線群により単一の平面画像または単一の立体画像が提示されるように前記複数の光発生器および前記複数の光学装置を制御する制御装置とを備え、
   前記複数の光学装置の各々は、
   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、
   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、ディスプレイ装置。
2. 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記載のディスプレイ装置。
3. 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２記載のディスプレイ装置。
4. 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、
   前記複数の光学装置の各々は、
   当該光学装置に対応する光発生器の前記第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２または３記載のディスプレイ装置。
5. 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、
   前記複数の光学装置の各々は、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４記載のディスプレイ装置。
6. 前記複数の光学装置の各々は、当該光学装置に対応する光発生器に対して当該光学装置の光の投射方向である第１の方向に配置され、
   前記複数の光発生器は、前記第１の方向に交差する第２の方向に並ぶように配置され、
   前記複数の光学装置は、前記第２の方向に並ぶように配置され、
   各光学装置において、前記複数の投射口は前記第２の方向に並び、
   前記第２の方向における各光学装置の幅は、前記第２の方向における各光発生器の幅の２倍よりも小さい、請求項１〜５のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
7. スクリーンをさらに備え、
   前記複数の光学装置は、前記複数の光発生器により発生された複数の光線群を前記スクリーンにそれぞれ投射する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。

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