WO2005083508A1 - ２次元画像形成装置 - Google Patents

Abstract

　照明装置を兼ねた２次元画像形成装置を低コストで実現し、２次元画像形成装置の利用範囲を大幅に拡大させる。 　光源（１）と、上記光源からの出射光により２次元画像を形成する２次元画像形成部（５ａ）～（５ｃ）と、上記２次元画像形成部により形成された２次元画像を拡大投影する拡大投影部（６）とを備えた２次元画像形成装置（１０）において、光源（１）を、その光出射方向が変化するよう回転させる回転機構（１１）を備え、該回転機構により光源の光出射方向を変えて、光源からの出射光を照明光として取り出すようにした。

Description

明 細 書

2次元画像形成装置

技術分野

[0001] 本発明は、 2次元画像形成装置に関するものであり、特に、 2次元画像の投影に加 えてそれ以外の用途での光源出射光の利用が可能となる 2次元画像形成装置に関 するものである。

背景技術

[0002] 液晶プロジェクタに代表される 2次元画像形成装置は、背面投写型や拡大投影型 など、大画面画像表示が容易であることから研究開発および商品化が進み用途が広 がっている。

[0003] このような 2次元画像形成装置に対する従来の研究開発の主眼は、装置の小型化 、高輝度高照度化、高コントラスト化、高解像度化など、性能面でのアプローチにあ つた。そして、この研究開発の成果として、拡大投影型の液晶プロジェクタにおいて は、例えば非常にコンパクトで数 1000ANSIルーメンという高輝度のものが実用化さ れている。

[0004] 一方、背面投写型のプロジヱクシヨンモニタにおいては、装置の大きさによりスクリー ンの大きさがほぼ固定されてしまうため、高輝度化、高コントラスト化という装置の性能 面での開発とともに、装置の使い方の多様化を可能にする 2次元画像表示方法につ いての開発が進められている。特に、 2次元画像形成装置の表示切り替え技術は、 装置の用途を多様化させ、様々なニーズに答えることができることから、研究開発が 盛んに行われている。

[0005] 例えば、特許文献 1では、投射型表示装置において、複数のスクリーンを有し、任 意のスクリーン上に画像を表示するものが提案されている。

[0006] また、特許文献 2では、複数のスクリーンと RGB投射管を用いて画像の表示切り替 え、例えば、 1画像、複数画像、高輝度画像、拡大画像等の表示切り替えを可能とす る方法が提案されている。

[0007] また、特許文献 3では、プロジェクタ装置として、透過型スクリーンと投影レンズとを 備えた装置により光路を切り替えることにより画像表示位置 ·画面サイズを選択するこ とが可能なものが提案されている。

特許文献 1：特開平 3 - 98037号公報

特許文献 2：特開平 4 - 70082号公報

特許文献 3：特開平 7 - 49533号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] し力 ながら、上述した従来技術におけるものは、いずれも 2次元画像の表示形態 を切り替えるものであるため、光源から出射される光を 2次元画像表示以外の用途に 使用することは本質的に困難であるという課題を有していた。

[0009] また、従来の 2次元画像形成装置における表示切り替え方法に関する提案は、 2次 元画像形成装置が、決められた場所にほぼ固定された状態で使用される形態が想 定されているため、例えば携帯可能な小型の 2次元画像形成装置には適用が困難 であるという課題があった。

[0010] 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光源から出射される光を、 2次元 画像表示以外の用途に利用可能であり、しかも携帯用として小型化することもできる

2次元画像形成装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0011] 上記課題を解決するため、本発明の請求項 1にかかる 2次元画像形成装置は、光 源と、上記光源からの出射光により 2次元画像を形成する 2次元画像形成部と、上記 2次元画像形成部により形成された 2次元画像を拡大投影する拡大投影部と、上記 光源からの出射光の光路を、上記 2次元画像形成部及び拡大投影部を含む第 1の 光路と、上記 2次元画像形成部及び拡大投影部の少なくとも一方を含まない第 2の 光路とのいずれかに切り替える光路切り替え部とを備えた、ものである。

[0012] これにより、 2次元画像形成装置の光源を、 2次元画像の投影表示以外の用途に 使用できる。

[0013] さらに、本発明の請求項 2にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 1記載の 2次元 画像形成装置において、上記第 2の光路は、上記 2次元画像形成部を含まないもの とした、ものである。

[0014] これにより、 2次元画像の投影表示以外の用途に使用する光源光が、上記 2次元画 像形成部にて減衰されるのを防ぐことができる。

[0015] さらに、本発明の請求項 3にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 1記載の 2次元 画像形成装置において、上記第 2の光路は、上記拡大投影部を含まなレ、ものである

、ものである。

[0016] これにより、 2次元画像の投影表示以外の用途に使用する光源光が、上記拡大投 影部にて減衰されるのを防ぐことができる。

[0017] さらに、本発明の請求項 4にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 2に記載の 2次 元画像形成装置において、上記光路切り替え部は、上記光源を、該光源からの出射 光の方向が変わるよう回転させる回転機構である、ものである。

[0018] これにより、光路切り替え部を簡単な構成で実現することができ、低コストで、当該 2 次元画像形成装置の利用範囲を大幅に拡大することができる。

[0019] さらに、本発明の請求項 5にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 3に記載の 2次 元画像形成装置において、上記光路切り替え部は、上記拡大投影部を、上記光源 力 の出射光の光路上の位置と、該光路以外の位置との間で移動させる移動機構で ある、ものである。

[0020] これにより、光路切り替え部を簡単な構成で実現することができ、当該 2次元画像形 成装置の利用範囲を、低コストで、大幅に拡大することができる。

[0021] さらに、本発明の請求項 6にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 1に記載の 2次 元画像形成装置において、上記光路切り替え部は、ミラーと、該ミラーを、上記光源 からの出射光の光路上の、該出射光を該ミラーが反射する位置と、上記光源からの 出射光の光路上以外の位置との間で移動させる移動機構とを有する、ものである。

[0022] これにより、光学系の光軸を変化させずに、光源からの出射光の光路を切り替える ことができ、光路切り替えに伴って光軸のずれが発生するのを防止することができる。

[0023] さらに、本発明の請求項 7にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 1記載の 2次元 画像形成装置において、上記第 2の光路は、拡大光学系あるいは拡散光学系を含 み、上記光源からの出射光の光路を、該出射光が該第 2の光路を伝搬するよう切り 替えたとき、該出射光が上記拡大光学系あるいは拡散光学系を介して装置外部に 照射される、ものである。

[0024] これにより、 2次元画像の投影表示以外の用途に使用する光源光を、照明光として 安全な発散光束の光あるいは拡散光として取り出すことができる。

[0025] さらに、本発明の請求項 8にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 1に記載の 2次 元画像形成装置において、上記第 2の光路は、液晶パネルを含み、上記光源からの 出射光の光路を、該出射光が該第 2の光路を伝搬するよう切り替えたとき、該出射光 が上記液晶パネルのバックライトとして用いられる、ものである。

[0026] これにより、当該 2次元画像形成装置に、 2次元画像表示機能に加えて、他の画像 表示機能をもたせることが可能となり、当該 2次元画像形成装置の利用範囲を大幅 に拡大させること力 Sできる。

[0027] また、本発明の請求項 9にかかる 2次元画像形成装置は、光源と、上記光源からの 出射光により 2次元画像を形成する 2次元画像形成部と、上記 2次元画像形成部に より形成された 2次元画像を拡大投影する拡大投影部と、上記光源からの出射光の 光路を、該出射光の一部分が上記 2次元画像形成部及び拡大投影部を含む第 1の 光路を、該出射光の他の部分が、上記 2次元画像形成部及び拡大投影部の少なくと も一方を含まない第 2の光路を伝搬するよう分岐する光路分岐部を備えた、ものであ る。

[0028] これにより、光源からの出射光を、 2次元画像の投影表示と、それ以外の用途に同 時に使用できる。

[0029] さらに、本発明の請求項 10にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 9に記載の 2 次元画像形成装置において、上記光路分岐部は、上記光源と上記 2次元画像形成 部との間に配置した、ものである。

[0030] これにより、光源からの出射光を、 2次元画像の投影表示と、該投影表示以外の用 途に同時に使用することができ、当該 2次元画像形成装置の利用範囲を大幅に拡大 すること力 Sできる。

[0031] さらに、本発明の請求項 11にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 9に記載の 2 次元画像形成装置において、上記光路分岐部を、上記 2次元画像形成部と上記拡 大投影部との間に配置した、ものである。

[0032] これにより、光源からの出射光を、 2次元画像の投影表示と、演出効果用の照明光 の照射とに、同時に使用できる。

[0033] さらに、本発明の請求項 12にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 10あるいは 11 に記載の 2次元画像形成装置において、上記光路分岐部は、ハーフミラーである、も のである。

[0034] これにより、光源からの出射光を、 2次元画像の投影表示と、それ以外の用途とに、 光量を任意の割合に分配して同時に使用することを実現でき、当該 2次元画像形成 装置の利用範囲を大幅に拡大することができる。

[0035] さらに、本発明の請求項 13にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 1あるいは 9記 載の 2次元画像形成装置において、上記光源は、 LEDである、ものである。

[0036] これにより、当該 2次元画像形成装置を、さらにコンパクトに構成することが可能とな ると共に、低消費電力化が可能という利点がある。

[0037] さらに、本発明の請求項 14にかかる 2次元画像形成装置は、請求項 1あるいは 9記 載の 2次元画像形成装置において、上記光源は、レーザである、ものである。

[0038] これにより、当該 2次元画像形成装置を、さらにコンパクトに構成することが可能とな ると共に、低消費電力化が可能で、さらに格段に高い色再現性が得られるという利点 もめる。

発明の効果

[0039] 本発明の 2次元画像形成装置によれば、当該装置に非常にコンパクトかつ簡便な 光路切り替え部を備えることで、光源からの出射光を 2次元画像表示の他に、照明光 として利用することができるという効果がある。

[0040] また、本発明の 2次元画像形成装置によれば、当該 2次元画像形成装置に液晶パ ネルを一体化することにより、照明光を液晶パネルのバックライトとして利用することが できるという効果がある。

[0041] また特に、光源として LEDやレーザを用いることにより、コンパクトな 2次元画像形 成装置が達成できるため、高輝度照明機能を付加した可搬性の高い 2次元画像形 成装置が実現できるという効果がある。また、光源として、 LEDやレーザを用いた場 合には、ハロゲンランプ等を利用した場合に比べて表示可能な色範囲が拡大され、 さらに任意の色調に調整選択することができるため、照明としての利用範囲が大きく 拡大するという効果がある。

[0042] また、本発明の 2次元画像形成装置によれば、光路切り替え部のかわりに、ハーフ ミラー等の光路を分岐する光路分岐部を設けるようにすれば、光源からの出射光を 2 次元画像表示と、照明光として、同時に利用することができるという効果がある。 図面の簡単な説明

[0043] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1における、 2次元画像形成装置の構成を示す図で あり、図 (a)は回転機構により光源の出射方向を切り替える前の光照射の一例を示し、 図 (b)は光源の出射方向を切り替えた際の光照射の一例を模式的に示す。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態 2における、 2次元画像形成装置の構成を示す図で あり、図 (a)は可動ミラーにより光出射方向を切り替える前の光照射の一例を示し、図 (b)は光源の出射方向を切り替えた際の光照射の一例を模式的に示す。

[図 3]図 3は本発明の実施の形態 3における、拡散光学系を備えた 2次元画像形成装 置の構成を示す図である。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態 3における、可動ミラーと拡散板が一体化された 2次 元画像形成装置の構成を示す図である。

[図 5]図 5は本発明の実施の形態 4における、画像表示部を備える 2次元画像形成装 置の構成を示す図である。

[図 6]図 6は本発明の実施の形態 5における、光源としてレーザを用いた 2次元画像 形成装置の構成を示す図である。

[図 7]図 7は本発明の実施の形態 5における、 2次元画像形成装置の別の構成を示 す図である。

[図 8]図 8は本発明の実施の形態 6における、光路分岐部を備えた 2次元画像形成装 置の構成を示す図である。

[図 9]図 9は本発明の実施の形態 7における、 2次元画像形成装置の構成を示す図で ある。

符号の説明 [0044] 1 光源

2 光インテグレータ光学系

3a, 3b, 3c, 63a, 63b, 63c ダイクロイツクミラー

4a, 4b ミラー

5, 5a, 5b, 5c 2次元画像形成部

6 タィクロイツクプリズム

7, 97 拡大投影部

10, 20, 30, 40, 50, 60， 70, 80， 90 2次元画像形成装置

11 回転機構

11a, 23a 設置台

l ib, 23b レノ一

11c, 23c リンク機構

22, 42 可動ミラー

31 拡散板

51 液晶パネル

61a, 61b, 61c レーザ

71 ポリゴンミラー

72 ガルバノミラー

82 ハーフミラー

発明を実施するための最良の形態

[0045] 以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

[0046] (実施の形態 1)

本発明は、 2次元画像形成装置の有する 2次元画像の表示機能に加え、該 2次元 画像形成装置が本来有する特性を利用して、簡便な方法で、当該装置に画像表示 以外の新たな機能を付加した 2次元画像形成装置の構成を提案し、その実用性を検 証したものである。

[0047] まず、本実施の形態 1においては、 2次元画像形成装置内に、光源から出射された 光の出射方向を切り替える光路切り替え部を備えることで、光源からの光を、 2次元 画像の表示に加えて、照明光として利用可能としたものについて説明する。

[0048] 図 1は、本発明の実施の形態 1にかかる 2次元画像形成装置の構成の一例を示す 図であり、図 (a)は光源から出射される光を 2次元画像表示に使用する状態を示し、図 (b)は光源出射光を照明光として使用する状態を示す。

[0049] 図 1において、 10は本実施の形態 1の 2次元画像形成装置、 1はハロゲンランプか らなる光源、 2は光インテグレータ光学系、 3a， 3b, 3cはそれぞれ赤、緑、青の波長 領域の光のみを反射する機能を有するダイクロイツクミラー、 4a， 4bはミラー、 5a, 5b , 5cはいずれも 2次元空間光変調デバイスからなる 2次元画像形成部、 6は上記各 2 次元画像形成部 5a 5cで変調された光を合波するダイクロイツクプリズム、 7は組レ ンズカも構成される拡大投影部である。そして、 11は光源 1の光出射の向きを変化さ せる回転機構であり、 11aは光源 1を設置可能な設置台、 l ibは当該装置 10側面に 設けられているレバー、 11cは設置台とレバーをつなぐリンク機構である。

[0050] 上記光源の回転機構 11は、例えば図 1に示すように、設置台 11aと、レバー l ibと 、リンク機構 11cとからなるものであり、上記光源 1を該設置台 11aに固定し、該設置 台 11aを、当該装置 10外部からの力学的手法、例えばレバー l ibを使用者が操作 する等、により、図 1(a)の位置から図 1(b)の位置に、あるいは図 1(b)の位置から図 1(a) の位置に回転移動させるようにすることで、容易に光源 1からの光出射方向を切り替 えることが可能となる。なお、光源の回転機構 11は上述した構成に限るものではなく 、上記設置台 11a内部にモーター等を内蔵し、電気的な入力により、上記設置台 11 aを回転させて、上記光源 1からの光出射方向を切り替えるようにすることも可能であ る。

[0051] 以下、本構成における 2次元画像形成装置の機能と効果について説明する。

[0052] まず、 2次元画像形成装置 10が有する、 2次元画像の拡大表示機能について述べ る。図 1(a)において、光源 1から出射された光はほぼ平行光であり、光インテグレータ 光学系 2により面内光強度分布の均一化がなされる。ここで、光インテグレータ光学 系 2と、各 2次元画像形成部 5a— 5cとの距離は、上記 2次元画像形成部 5a 5cの 各面上で面内光強度分布がほぼ一様になるように最適化されている。

[0053] また、上記光インテグレータ光学系 2と、上記各 2次元画像形成部 5a— 5cとの間の 光路内には、光源 1から出射された白色光を R、 G、 Bそれぞれの波長領域の光にフ ィルタリングするためのダイクロイツクミラー 3a, 3b, 3cが配置されている。例えば、最 も光源 1に近い位置に配置されたダイクロイツクミラー 3aでは、赤色領域の光のみが 反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、該ダイク口イツクミラー 3aで 反射された赤色領域の光は、ミラー 4aを経て 2次元画像形成部 5aに照射される。上 記ダイクロイツクミラー 3aを透過した光は、その次に光源 1に近いダイクロイツクミラー 3bで緑色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、 上記ダイクロイツクミラー 3bで反射された緑色領域の光は、 2次元画像形成部 5bに 照射される。さらに、上記ダイクロイツクミラー 3bを透過した光は、ダイクロイツクミラー 3cで青色領域の光のみが反射され、該反射された青色領域の光は、ミラー 4bを経て 2次元画像形成部 5cに照射される。その後、各 2次元画像形成部 5a— 5cを透過した 光は、ダイクロイツクプリズム 6で再び合波され、上記 2次元画像形成部 5a— 5cにお いて形成された 2次元画像を 1対 1に投影する拡大投影部 7により出射光 LAとして装 置 10外へ出射され、装置外スクリーン (図示せず)上に拡大投影される。

[0054] 次に、当該 2次元画像形成装置 10が有する照明機能について述べる。

[0055] 図 1(b)においては、回転機構 11により、光源 1からの光出射方向が切り替えられ、 出射光 LBが当該装置 10より出力される。この出射光 LBは、光源であるハロゲンラン プから直接出射された光であり、例えば、数 100Wクラスの高出力白色光である。

[0056] このようにして、光源 1からの光出射方向を切り替えることにより、当該 2次元画像形 成装置 10は、 2次元画像の拡大表示機能とは異なる、照明装置としての機能を発揮 することとなる。

[0057] 一般に、 2次元画像形成装置に用いられている光源は、数 100Wクラスの高出力白 色光源であるので、照明装置として利用することは容易であり、その利便性も高い。こ の結果、当該 2次元画像形成装置 10をメイン照明、あるいは間接照明として広く使用 すること力 S可能とレ、える。また、現在のごく一般的なプロジェクシヨンタイプの 2次元画 像形成装置の使用方法が、ホームシアターに代表されるように室内の照明を落として 大画面映像を楽しむとレ、つたものであることを考えると、プロジヱクシヨンタイプの 2次 元画像形成装置 10を、図 1(a)に示すように 2次元画像を拡大投影表示装置として使 用しながら、図 1(b)に示すように照明装置としても使用する、ということは考えにくい。 このこと力ら、 2次元画像形成装置 10が、 2次元画像を拡大表示する機能に加えて、 照明機能を持つことは、有用な付加機能を有していると言え、当該 2次元画像形成 装置 10の使用者にとってのメリットは大きいものである。

[0058] 以上のように、本実施の形態 1によれば、当該装置 10において、光源 1を、その光 出射方向が変化するよう回転させる回転機構 1 1を備えたので、 2次元画像形成装置 の光源からの出射光を照明光として取り出すことが可能となる。これにより、 2次元画 像形成装置を、低コストで照明装置を兼ねたものとでき、 2次元画像形成装置 10の 利用範囲を大幅に拡大させることができる。

[0059] なお、本実施の形態 1においては、光路切り替え部は、光源 1を、該光源からの光 出射方向が切り替わるよう回転させる回転機構 11である場合を例に挙げて説明した が、光路切り替え部はこれに限定されるものではなぐ例えば光源 1を、その出射光 の方向が切り替わるよう移動させるものでもよぐこの場合も同様の効果が達成できる

[0060] さらに、上記光路切り替え部は、光源 1自体を回転させたり移動させたりするもので はなぐ光源からの出射光を光出射方向が切り替わるよう反射するものでもよい。

[0061] (実施の形態 2)

以下、本実施の形態 2では、光路切り替え部を、光源からの出射光を反射する位置 と、該出射光を反射しない位置との間を移動するよう設けられた可動ミラーと、該可動 ミラーを移動させる移動機構とで構成した 2次元画像形成装置について説明する。

[0062] 図 2は、本発明の実施の形態 2にかかる 2次元画像形成装置の構成の一例を示す 図であり、図 (a)は光源から出射される光を 2次元画像表示に使用する状態を示し、図 (b)は光源出射光を照明光として使用する状態を示す。

[0063] 図 2において、 20は本実施の形態 2の 2次元画像形成装置、 21はハロゲンランプ 力 なる光源、 2は光インテグレータ光学系、 3a 3cはそれぞれ赤、緑、青の波長領 域の光のみを反射する機能を有するダイクロイツクミラー、 4a， 4bはミラー、 5a 5c はいずれも 2次元空間光変調デバイスからなる 2次元画像形成部、 6は上記各 2次元 画像形成部 5a 5cで変調された光を合波するダイクロイツクプリズム、 7は組レンズ から構成される拡大投影部、 22は可動ミラー、 23は可動ミラーをユーザ操作により移 動させる移動機構である。

[0064] 上述したように、本実施の形態 2では、可動ミラー 22及び移動機構 23が光出射方 向を切り替える光路切り替え部を構成し、該可動ミラー 22を、移動機構 23により、光 源 21と 2次元画像形成部 5a— 5cとを結ぶ光路上の位置（図 2(b)に示す位置）と、同 光路上外の位置（図 2(a)に示す位置）との間で移動させることで、光源 21から出射さ れる光の方向を切り替えることが可能となる。

[0065] 上記可動ミラー 22の移動機構 23は、例えば、図 2に示すように、設置台 23aと、操 作レバー 23bと、これらをつなぐリンク機構 23cとからなる。設置台 23aに可動ミラー 2 2を設置し、該設置台を、装置 20外部からの力学的手法、例えば、装置 20側面に設 けられたレバー 23bを使用者が操作する方法等、により、該可動ミラー 22を図 2(a)の 位置から図 2(b)の位置へ、あるいは図 2(b)の位置から図 2(a)の位置へ移動させること で、容易に光源 1からの光出射方向を切り替えることが可能である。また、可動ミラー 22の移動機構 23は上述した構成に限るものではなぐ上記設置台 23aを内部にモ 一ター等を内蔵したものとし、モータ等の動力により、上記設置台 23aを移動させて、 上記光源 1からの光出射方向を切り替えることも可能である。

[0066] 以下、本構成における 2次元画像形成装置 20の機能と効果について説明する。

[0067] まず、 2次元画像形成装置 20が有する、 2次元画像の拡大表示機能について述べ る。

[0068] 上述した実施の形態 1と同様、図 2(a)において、可動ミラー 22が光源 21と 2次元画 像形成部 5a— 5cとを結ぶ光路上でない位置に配置されている場合（図 2(a)に示す 位置）、光源 21から出射された光は、光インテグレータ光学系 2により面内光強度分 布の均一化がなされる。ここで、光インテグレータ光学系 2と、各 2次元画像形成部 5a 一 5cとの距離は、上記 2次元画像形成部 5a 5cの各面上で面内光強度分布がほ ぼ一様になるように最適化されている。

[0069] また、上記光インテグレータ光学系 2と、 2次元画像形成部 5a— 5cとの間の光路上 には、光源 21から出射された白色光を R、 G、 Bそれぞれの波長領域の光にフィルタ V [0070] ングするためのダイクロイツクミラー 3a, 3b, 3cが配置されている。例えば、最も光源 2 1に近レ、位置に配置されたダイクロイツクミラー 3aでは、赤色領域の光のみが反射さ れ、その他の波長領域の光は透過される。そして、該ダイク口イツクミラー 3aで反射さ れた赤色領域の光は、ミラー 4aを経て 2次元画像形成部 5aに照射される。上記ダイ クロイツクミラー 3aを透過した光は、その次に光源 21に近いダイクロイツクミラー 3bで 緑色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、上記 ダイクロイツクミラー 3bで反射された緑色領域の光は、 2次元画像形成部 5bに照射さ れる。さらに、上記ダイクロイツクミラー 3bを透過した光は、ダイクロイツクミラー 3cで青 色領域の光のみが反射され、該反射された青色領域の光は、ミラー 4bを経て 2次元 画像形成部 5cに照射される。その後、各 2次元画像形成部 5a— 5cを透過した光は、 ダイクロイツクプリズム 6で合波され、上記 2次元画像形成部 5a 5cにおいて形成さ れた 2次元画像を 1対 1に投影する拡大投影部 7により出射光 LAとして装置 20外へ 出射され、装置外スクリーン (図示せず)上に拡大投影される。

[0071] 次に、当該 2次元画像形成装置 20が有する照明機能について述べる。

[0072] 図 2(b)においては、可動ミラー 22を、該移動機構により、光源 21と 2次元画像形成 部 5a— 5cとを結ぶ光路上に位置するよう移動させた場合 (図 2(b)に示す位置）、光 源 21からの出射光は可動ミラー 22で反射され出射光 LCとして装置 20外に照射され る。本実施の形態 2では、上記可動ミラー 22が、光インテグレータ光学系 2を構成し ている 2組のレンズアレイの間に設置されているため、出射光 LCは、平行光ではなく 、光源 21であるハロゲンランプから出射された光力 S、上記光インテグレータ光学系 2 を構成する 1枚の光学部品（フライレンズアレイ）の通過光、すなわち、該 1枚のフライ レンズアレイを構成する各レンズより形成される 2次元ビーム列が重なった白色光とな る。このようにして、光源 21からの光出射方向を光路切り替え部 22により切り替えるこ とにより、当該 2次元画像形成装置 20は、 2次元画像の拡大表示機能とは異なる、照 明機能を発揮することになる。

[0073] 以上のように、本実施の形態 2によれば、 2次元画像形成装置 20において、光イン テグレータ光学系 2の光路上の位置と、その光路上以外の位置との間で移動可能な 可動ミラーと、該可動ミラーを移動させる移動機構とを備え、光源からの出射光の光 路を、 2次元画像を形成するための光学系を通る光路と、この光学系を通らない光路 とで切り替えるようにしたので、 2次元画像形成装置の光源からの出射光を照明光と して取り出すことが可能となる。これにより、 2次元画像形成装置を、低コストで照明装 置を兼ねたものとでき、 2次元画像形成装置 20の利用範囲を大幅に拡大させること ができる。

[0074] また、本実施の形態 2では、 2次元画像形成装置の光源からの出射光の光路を、 2 次元画像を形成するための光学系の光路上に可動ミラーを配置したり取り除いたりし て切り替えるので、 2次元画像を形成するための光学系の構成部品を移動させる必 要がない。このため、 2次元画像形成装置 20を構成する光学部品の光軸がずれる可 能性を低減して、光軸のずれによる画像の表示品質の劣化を抑えることができるとい う効果がある。

[0075] なお、本実施の形態 2では、可動ミラー 22を、光インテグレータ光学系 2を構成する 2つの光学部品（フライレンズアレイ）の間に挿入するようにした力 上記可動ミラー 2 2の挿入位置はこれに限るものではなぐ例えば光源 21と光インテグレータ光学系 2 との間や、光インテグレータ光学系 2とダイクロイツクミラー 3aとの間等に挿入するよう にしてもよい。

[0076] 但し、基本的に、プロジェクタ装置においてはコンパクト性の観点から、光インテグ レータ光学系 2から空間光変調器までの距離をできるだけ短くする必要がある。この ことを考慮すると、可動ミラー 22を、光インテグレータ光学系 2の後（2次元画像形成 部 5側）に挿入するようにするのは好ましくない。従って、上記可動ミラー 22は、光ィ ンテグレータ光学系 2の前、すなわち、図 2に示すように光インテグレータ光学系 2を 構成している 2組のレンズアレイの間力、、あるいは光源 21と光インテグレータ光学系 2 との間に揷入するようにすることが望ましレ、。

[0077] また、光源 21と光インテグレータ光学系 2との間に大きな距離が存在すると、光源 2 1からの出射光を効率よく光インテグレータ光学系 2へ入射させるために、該光インテ グレータ光学系 2の面積を大きくしたり、上記光インテグレータ光学系 2と可動ミラー 2 2との間に集束レンズを揷入したりする必要が生じ、装置全体の大型化、高コスト化に つながるおそれがある。従って、この点も考慮すると、可動ミラー 22は、図 2に示すよ うに、光インテグレータ光学系 2を構成している 2組のレンズアレイの間に挿入するよう にすることがより好ましぐこのようにすれば、装置 20をよりコンパクトに構成できる効 果が得られる。

[0078] (実施の形態 3)

一般的に、上述した 2次元画像形成装置の光源は、高輝度であること望ましぐそ のため、例えばハロゲンランプなどでは、発光部であるフィラメントを透明なガラス材 料で覆う構造となっている。従って、このような構造を有する光源を照明として用いた 場合、使用者が光源を直視する可能性もでてくるため、安全上問題がある。また特に 家庭内で使用するメイン照明あるいは間接照明としては、例えば蛍光灯のように広範 囲を照らす散乱された光が望ましい。そこで我々は、本実施の形態 3では、上述した ように 2次元画像形成装置を、安全上問題のない照明装置として広く使用可能にす る構成を提案する。

[0079] 本実施の形態 3では、上述したように 2次元画像形成装置を照明装置として広く使 用可能にするために、当該 2次元画像形成装置 30に拡散光学系を設ける場合つい て説明する。

[0080] 図 3は、本実施の形態 3にかかる 2次元画像形成装置の構成の一例を示す図であ る。

[0081] 図 3において、 30は本実施の形態 3の 2次元画像形成装置、 21はハロゲンランプ 力 なる光源、 2は光インテグレータ光学系、 3a, 3b, 3cはそれぞれ赤、緑、青の波 長領域の光のみを反射する機能を有するダイクロイツクミラー、 4a， 4bはミラー、 5a， 5b, 5cはいずれも 2次元空間光変調デバイスからなる 2次元画像形成部、 6は上記 各 2次元画像形成部 5a 5cで変調された光を合波するダイクロイツクプリズム、 7は 組レンズから構成される拡大投影部、 22は可動ミラー、 31は拡散光学系として機能 する拡散板である。ここで、拡散板 31は、例えばガラス板表面にランダムな凹凸を形 成することにより容易に作製できる。

[0082] 本実施の形態 3では、上記実施の形態 2と同様、可動ミラー 22及びその移動機構 が光出射方向を切り替える光路切り替え部を構成し、該可動ミラー 22を、移動機構 により、光源 21と 2次元画像形成部 5a 5cとを結ぶ光路上の位置（図 3の破線で示 した位置）と、同光路上外の位置（図 3の実線で示した位置）との間で移動させること により、当該装置 30の光源 21から出射される光の方向を切り替えることが可能となる 。そして、上記可動ミラー 22の移動機構は、上記実施の形態 2と同様、例えば可動ミ ラー 22を設置台等に固定し、該設置台を、装置 30外部からの力学的手法、例えば、 装置 30側面に設けられたレバーを使用者が操作する等、により、図 3中の実線で示 した位置から破線で示した位置へ、あるいは破線で示した位置から実線で示した位 置へ移動させるようにすることで、容易に達成できる。また、可動ミラーの移動機構は 、上記設置台内部にモーター等を内蔵し、電気的な入力により、該設置台を移動さ せるようにすることによつても実現可能である。

[0083] 以下、本構成における 2次元画像形成装置 30の機能と効果について説明する。

まず、 2次元画像形成装置 30が有する、 2次元画像の拡大表示機能について述べ る。

[0084] 上述した実施の形態と同様、図 3において、可動ミラー 22が、光源 21と 2次元画像 形成部 5a— 5cとを結ぶ光路上でない位置に配置されている場合（図 3の実線で示 す位置に配置されている場合）、光源 21から出射された光は、光インテグレータ光学 系 2により面内光強度分布の均一化がなされる。このとき、上記 2次元画像形成部 5a 一 5cの各面上で、面内光強度分布がほぼ一様になるように、光インテグレータ光学 系 2と、各 2次元画像形成部 5a— 5cとの距離は最適化されている。

[0085] また、光インテグレータ光学系 2と、各 2次元画像形成部 5a— 5cとの光路上には、 光源 21から出射された白色光を R、 G、 Bそれぞれの波長領域の光にフィルタリング するためのダイクロイツクミラー 3a— 3cが配置されている。例えば、最も光源 21に近 い位置に配置されたダイクロイツクミラー 3aでは、赤色領域の光のみが反射され、そ の他の波長領域の光は透過される。そして、該ダイク口イツクミラー 3aで反射された赤 色領域の光は、ミラー 4aを経て 2次元画像形成部 5aに照射される。上記ダイクロイツ クミラー 3aを透過した光は、次に光源 21に近いダイクロイツクミラー 3bで緑色領域の 光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、上記ダイクロイツ クミラー 3bで反射された緑色領域の光は、 2次元画像形成部 5bに照射される。さらに 、上記ダイクロイツクミラー 3bを透過した光は、ダイクロイツクミラー 3cで青色領域の光 のみが反射され、該反射された青色領域の光は、ミラー 4bを経て 2次元画像形成部 5cに照射される。その後、各 2次元画像形成部 5a— 5cを透過した光は、ダイクロイツ クプリズム 6で再び合波され、拡大投影部 7により出射光 LAとして装置 30外へ出射さ れ、装置外スクリーン (図示せず)上に拡大投影される。

[0086] 次に、当該 2次元画像形成装置 30が有する照明機能について述べる。

[0087] 上記可動ミラー 22が、該移動機構により、光源 21と 2次元画像形成部 5a— 5cとを 結ぶ光路上に配置された場合（図 3中の破線で示す位置に配置されている場合)、 光源 21からの出射光は可動ミラー 22で反射され、拡散板 31を介して出射光 LDとし て装置 30外に照射される。従って、この 2次元画像形成装置では、出射光 LDは散 乱光となり、高出力光源を扱う上での視覚への悪影響を大幅に低減できるという安全 上の利点がある。また、拡散板 31は、任意の拡散角度 (拡散の度合い)を設計'作製 することが可能であるため、用途に応じて照明の状態（例えば広がり角など）を変更 することも可能であるとレ、う効果がある。

[0088] 以上のように、本実施の形態 3によれば、 2次元画像形成装置 30において、光源 2 1からの出射光の光路を切り替える光路切り替え部 22と、照明光として当該装置 30 外に出射する光源光を拡散する拡散板 31とを備えたので、当該装置 30の光源から の出射光を散乱光にすることができ、これにより、 2次元画像形成装置の光源光を、 安全上も問題なぐ且つ広範囲を照らす照明光として利用することができる。この結 果、様々な用途に使用可能な照明光を出射することが可能な 2次元画像形成装置を 得ること力 Sできる。

[0089] また、本実施の形態 3では、上記可動ミラー 22を、光インテグレータ光学系 2を構成 している 2組のレンズアレイの間に配置しているので、当該装置 30をコンパクトにする こと力 Sできる。

[0090] なお、本実施の形態 3では、 2次元画像形成装置は、照明光として外部に出力する 光源の出射光を拡散する、拡散板からなる拡散光学系を有するものとしているが、 2 次元画像形成装置は、上記拡散光学系に代わる、照明光として外部に出力する光 源の出射光を発散光束光に変換する拡大光学系を有するものであってもよい。

[0091] また、本実施の形態 3では、装置 30側面に拡散板 31を設ける場合を例に挙げたが 、拡散板 31は実施の形態 3のものに限らず、例えば、図 4の 2次元画像形成装置 40 に示すように、拡散板 31は可動ミラー 42と一体化したものでもよぐ同様の効果が得 られる。

[0092] (実施の形態 4)

上述した各実施の形態では、 2次元画像形成装置に付加する新たな機能が主に照 明機能である場合について説明したが、新たに付加される機能は照明機能に限るも のではない。

[0093] 本実施の形態 4では、さらに別の例として、当該装置の外周面に、例えば液晶パネ ルなどの画像表示部を配置し、当該装置が、装置外部に設けたスクリーン上に 2次元 画像を拡大投影して表示する拡大投影表示機能と、装置に設けられた画像表示部 で画像表示を行う機能とを選択可能としたものについて説明する。

[0094] 図 5は、本実施の形態 4にかかる 2次元画像形成装置の構成の一例を示す図であ る。

[0095] 図 5において、 50は本実施の形態 4の 2次元画像形成装置、 21はハロゲンランプ 力 なる光源、 2は光インテグレータ光学系、 3a, 3b, 3cはそれぞれ赤、緑、青の波 長領域の光のみを反射する機能を有するダイクロイツクミラー、 4a， 4bはミラー、 5a， 5b, 5cはいずれも 2次元空間光変調デバイスからなる 2次元画像形成部、 6は上記 各 2次元画像形成部 5a— 5cで変調された光を合波するダイクロイツクプリズム、 7は 組レンズから構成される拡大投影部、 22は可動ミラー、 51は画像表示機能を有する 液晶パネルである。

[0096] 本実施の形態 4では、光源 21からの出射光の光路を切り替える光路切り替え部は 、可動ミラー 22と、該可動ミラー 22を移動させる移動機構とにより構成されており、該 可動ミラー 22を光源 21と 2次元画像形成部 5a 5cとを結ぶ光路上の位置（図 5中の 破線で示される位置）と、同光路上外の位置（図 5中の実線で示される位置）とのいず れかに位置するように移動させることで、当該装置 50の光源 21から出射される光の 方向を切り替えることが可能となる。ここで、移動機構は図示していないが、これは、 実施の形態 2の移動機構 23と同様なものである。

[0097] 上記可動ミラー 22は、上記実施の形態 2, 3とは異なり、光インテグレータ光学系 2 と、もっとも光源 21に近い位置に配置されたダイクロイツクミラー 3aとの間に挿入可能 に配置されている。また、ここでは、該可動ミラー 22が図 5中の実線で示すように上記 光路上外の位置に退避したときの光源 21から 2次元画像形成部 5aまでの光路長は 、可動ミラー 22が図 5中の破線で示すように上記光路上に挿入されたときの光源 21 力、ら液晶パネル 51までの光路長と等しくなつている。

[0098] 以下、本構成における 2次元画像形成装置 50の機能と効果について説明する。

まず、 2次元画像形成装置 50が有する、 2次元画像の拡大表示機能について述べ る。

[0099] 可動ミラー 22が、光源 21と 2次元画像形成部 5a 5cとを結ぶ光路上外の位置に 配置されている場合（図 5の実線で示す位置に配置されている場合）、光源 21から出 射された光は、光インテグレータ光学系 2により面内光強度分布の均一化がなされる 。ここで、光インテグレータ光学系 2と、各 2次元画像形成部 5a 5cとの距離は、上 記 2次元画像形成部 5a— 5cの各面上で面内光強度分布がほぼ一様になるように最 適化されている。

[0100] また、光インテグレータ光学系 2と、各 2次元画像形成部 5a— 5cとの間の光路上に は、光源 21から出射された白色光を R、 G、 Bそれぞれの波長領域の光にフィルタリ ングするためのダイクロイツクミラー 3a— 3cが配置されている。例えば、最も光源に近 い位置に配置されたダイクロイツクミラー 3aでは、赤色領域の光のみが反射され、そ の他の波長領域の光は透過される。そして、該ダイク口イツクミラー 3aで反射された赤 色領域の光は、ミラー 4aを経て 2次元画像形成部 5aに照射される。上記ダイクロイツ クミラー 3aを透過した光は、次に光源 21に近いダイクロイツクミラー 3bで緑色領域の 光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、上記ダイクロイツ クミラー 3bで反射された緑色領域の光は、 2次元画像形成部 5bに照射される。さらに 、上記ダイクロイツクミラー 3bを透過した光は、ダイクロイツクミラー 3cで青色領域の光 のみが反射され、該反射された青色領域の光は、ミラー 4bを経て 2次元画像形成部 5cに照射される。その後、各 2次元画像形成部 5a— 5cを透過した光は、ダイクロイツ クプリズム 6で再び合波され、拡大投影部 7により出射光 LEとして装置 50外へ出射さ れ、装置外スクリーン (図示せず)上に拡大投影される。 [0101] 次に、当該 2次元画像形成装置 50が有する、画像表示機能について述べる。

[0102] 上述した移動機構により可動ミラー 22が光源 21と 2次元画像形成部 5a— 5cとを結 ぶ光路上に配置された場合（図 5の破線で示す位置に配置された場合）、光源 21か らの出射光は可動ミラー 22で反射され、出射光 LEとして装置 50内部の自由空間を 伝搬する。このとき、上述したように、光源 21から液晶パネル 51までの光路長を、可 動ミラー 22が上記光路上外の位置に退避されたとき（可動ミラーが図 5中の実線で示 す位置に配置されたとき）の光源 21から 2次元画像形成部 5aまでの光路長とほぼ等 しくすることにより、液晶パネル 51面上において光強度分布は面内でほぼ均一となり 、光源 21からの出射光を液晶パネル 51のバックライトとして用レ、、画像表示を行うこ とができる。

[0103] 以上のように、本実施の形態 4によれば、 2次元画像を外部のスクリーン上に拡大 投影する 2次元画像形成装置 50において、画像表示可能な液晶パネル 51と、光源 力 の出射光の光路を切り替える光路切り替え部とを備え、光源 21からの出射光を 上記拡大投影を行うための光学系に導く光路と、光源 21からの出射光を上記液晶 パネルに導く光路とで光路の切り替えを行うようにしたので、当該装置 50に、装置外 部のスクリーン上に 2次元画像を拡大投影する拡大表示機能に加えて、液晶パネル 51上に画像を表示する画像表示機能を持たせることが可能となる。

[0104] さらに、上記可動ミラー 22を、光インテグレータ光学系 2とダイクロイツクミラー 3aとの 間で、且つ該可動ミラー 22が上記光路上に配置されたときの光源 21から液晶パネ ル 51までの光路長と、該可動ミラーが上記光路上外の位置に退避されたときの光源 21から 2次元画像形成部 5aまでの光路長とがほぼ等しくなるようにしたので、光源 2 1から出射される光をほとんど損失することなしに液晶パネル 51のバックライトとして 用いることができ、これにより、液晶パネル上での非常に明るく見やすい画像表示が 実現可能となる。

[0105] また、このとき例えば可動ミラー 22の反射面の形状を凸状にすることにより、可動ミ ラーに拡大光学系としての機能を持たせることができ、 2次元画像形成部 5aに比べ て遙かに大きなサイズの液晶パネル 51を均一照明することができるという利点も得ら れる。 [0106] (実施の形態 5)

上述した各実施の形態では、 2次元画像形成装置の光源が、光源として一般的な ハロゲンランプである場合を例に挙げて説明したが、 2次元画像形成装置の光源は、 これに限るものではなぐ例えば、赤色 (R)、緑色（G)、青色（B)の 3色をそれぞれ発 振する発光ダイオード (LED)や、レーザを用いたものでもよぐこの場合にも、上記 各実施の形態と同様の効果が得られる。

[0107] 本実施の形態 5では、光源が、赤色 (R)、緑色（G)、青色（B)の 3色をそれぞれ出 射するレーザである場合を説明する。

[0108] 図 6は、本実施の形態 5にかかる 2次元画像形成装置 60の構成の一例を示す図で ある。

[0109] 図 6において、 60は本実施の形態 5の 2次元画像形成装置、 61a, 61b, 61cはそ れぞれ赤色（R)、緑色（G)、青色（B)の 3色をそれぞれ出射するレーザ、 63a， 63b, 63cはそれぞれ赤色、緑色、青色領域の光を反射するダイクロイツクミラー、 2は光ィ ンテグレータ光学系、 5は 2次元空間光変調デバイスからなる 2次元画像形成部、 7 は組レンズ力 構成される拡大投影部、 22は光源 61a— 61cから出射された光の方 向を切り替える可動ミラー、 31は拡散光学系として機能する拡散板である。ここで、 拡散板 31は、例えばガラス板表面にランダムな凹凸を形成することにより容易に作製 できる。

[0110] この実施の形態では、可動ミラー 22とこれを移動させる移動機構（図示せず）とによ り、光源からの出射光の光路を切り替える光路切り替え部が構成されており、移動機 構は実施の形態 2のものと同様なものである。従って、上述した実施の形態と同様、 移動機構により、可動ミラー 22を、光源 61a— 61cと 2次元画像形成部 5とを結ぶ光 路上の位置（図 6中に破線で示される位置）と、同光路上外の位置（図 6中に実線で 示される位置）との間で移動させることで、当該装置 60の光源 21から出射される光の 方向を切り替えることが可能となる。

[0111] 以下、本構成における 2次元画像形成装置 60の機能と効果について説明する。

まず、 2次元画像形成装置 60が有する、 2次元画像の拡大表示機能について述べ る。 [0112] 図 6において、可動ミラー 22が光源 61a— 61cと 2次元画像形成部 5とを結ぶ光路 上外の位置に配置されている場合（図 6中に実線で示される位置）、光源である赤色 レーザ 61a、緑色レーザ 61b、青色レーザ 61cからの出射光はそれぞれダイクロイツ クミラー 63a 63cにより同一光軸となるように反射され、光インテグレータ光学系 2に 入射される。光インテグレータ光学系 2を透過した光は、 2次元画像形成部 5上で均 一な面内強度分布を有する光となり、 2次元画像形成部 5を照明する。さらに該 2次 元画像形成部 5を透過した光は、強度分布情報を有し、拡大投影部 7により出射光 L Fとして装置 60外に出射され、装置外スクリーン（図示せず）に拡大投影される。この とき、赤色レーザ 61a、緑色レーザ 61b、青色レーザ 61cの出射タイミング、及び出射 時間を調整して、 2次元画像形成部 5上への各色の光による照射を時分割で行うこと により、単一の 2次元画像形成部 5によって、フルカラーの 2次元画像形成が可能と なる。例えば、一秒間に 60フレームで 2次元画像を形成する場合には、各色 1/180 秒ずつの照射を繰り返すことで、上記のフルカラー画像形成が可能になる。

[0113] 次に、当該 2次元画像形成装置 60が有する照明機能について述べる。

[0114] 図 6において、移動機構により可動ミラー 22が光源 61a— 61cと 2次元画像形成部 5とを結ぶ光路上に配置された場合（図 6中に破線で示される位置）、該光源 61a— 6 lcからの出射光は、可動ミラー 22で反射され、拡散板 31を介して出射光 LGとして 装置 60外に照射される。この出射光 LGは、拡散板 31を透過することで光源 61a— 6 lcから出射される光の散乱光となり、レーザ光源を扱う上での視覚への悪影響を大 幅に低減できるという安全上の利点を確保できる。また、拡散板 31は、任意の拡散角 度 (拡散の度合い）を設計 ·作製することが可能であるため、用途に応じて照明の状 態（例えば広がり角など）を変更することも可能であるという効果がある。

[0115] 本実施の形態 5によれば、 2次元画像形成装置において、光源として、レーザを用 いるようにしたので、上述したハロゲンランプ等の白色光源を光源として用いる場合 に比べて、 2次元画像形成部 5等の部品点数を少なくすることができ、当該 2次元画 像形成装置の小型化やコストの大幅な低減が可能となる。

[0116] なお、図 6に示すように、 2次元画像形成部 5を、赤、緑、青のレーザ光源 61a 61 cから出射された光で照明して 2次元画像の表示を行うのではなぐ図 7に示すよう、 赤、緑、青のレーザ光源 61a— 61cから出射された光を、ポリゴンミラー 71に入射し、 該ポリゴンミラー 71において高速回転により適当な広がりを持った 1次元の領域に連 続的に反射し、該ポリゴンミラー 71によって反射された線状の光を、ガルバノミラー 7 2で 2次元領域に反射投影することで、 2次元画像形成を行うようにしてもよい。

[0117] 具体的に述べると、図 7において、 70は、ポリゴンミラー 71を用いた 2次元画像形成 装置であり、可動ミラー 22が、光源 61a 61cとポリゴンミラー 71とを結ぶ光路上外 の位置に配置されている場合（図 7中の実線で示される位置）、光源である赤色レー ザ 61a、緑色レーザ 61b、青色レーザ 61cからの出射光は、それぞれダイクロイツクミ ラー 63a— 63cにより同一光軸となるように反射され、ポリゴンミラー 71に入射される。 ポリゴンミラー 71は各面がミラーである正多面体構造を有し、高速回転させることによ りミラー面に入射された光を 1次元方向にスキャンすることができる。よって、例えばレ 一ザ光源 61a 61cでの強度変調により、 1次元画像を得ることができる。また、ガル バノミラー 72は電気的にミラー面の角度を制御することができるため、入射された光 を上記ポリゴンミラー 71のスキャン方向と独立な方向に 1次元スキャンすることが可能 である。従って、ポリゴンミラー 71のスキャン方向と、ガルバノミラー 72のスキャン方向 とが垂直な関係になるように配置することにより、 2次元画像を容易に形成することが 可能である。このようにして得られた 2次元画像は、拡大投影部 7により出射光 LFとし て装置 70外部に出射され、装置外スクリーン (図示せず）に拡大投影される。

[0118] また、図 7に示すように、移動機構により、可動ミラー 22が光源 61a— 61cとポリゴン ミラー 71とを結ぶ光路上に配置された場合（図 7中の破線で示される位置）、光源 61 a— 61cからの出射光は可動ミラー 22で反射され、拡散板 31を介して出射光 LGとし て装置 70外に照射される。

[0119] なお、本実施の形態 5では、光源としてレーザを用いた場合について説明してきた が、赤、緑、青、各色の LEDを光源として用いてもよぐこの場合においても同様の効 果がある。

[0120] 上述したレーザや LEDは、小型で高出力なデバイスが開発されており、また特にレ 一ザは出射光の指向性が高いため、光源としてレーザを用いれば、 2次元画像形成 装置の各構成部品のサイズをさらに小さくすることが可能となり、この結果、当該装置 を、非常に小型で可搬性に優れた大画面プロジヱクシヨン装置として、様々なシーン での利用が期待できる。

[0121] また、 LEDやレーザは投入電力に対する発光効率がランプよりも高いので、ランプ と同等の輝度を確保する 2次元画像形成装置を実現するときに、低消費電力化が可 能であるという利点もある。また特に、レーザ光源は単色性が高い点と、ランプ出力で は得られない波長帯の光を発生できる点とに特長があるため、これらの特性を利用 することにより、例えば人間の目で認識できる色範囲（例えば色度図で表される色範 囲）のかなりの領域をカバーすることができる。従って、本実施の形態 5のようにレー ザ光源を用いれば、ランプ光源からなる 2次元画像形成装置に比べ、格段に高い色 再現性が得られるという利点も有している。

[0122] また、光源 61a 61cからの出射光を照明光として用いる場合にも、本実施の形態

5に示すように光源としてレーザを用いれば、様々な色調を任意に選択することがで きるという利点が得られる。例えば白色光として昼白色、昼光色、白色、電球色など 現在一般的に使用されている蛍光灯色の全てを出力することができることに加え、色 照明も容易に実現可能である。

[0123] また、本実施の形態 5では、出射光 LGの光路上に、拡散光学系として拡散板 31を 配置しているので、光源 61a— 61cから出射される光を散乱光に変換し、視覚への悪 影響を大幅に低減できるという安全上の利点を確保することができる。

[0124] なお、本実施の形態 5では、装置 60の外周部に拡散板 31を設けたが、上記実施 の形態 3で図 5を用いて示したように、可動ミラー 22と拡散板 31とを一体化させたも のを用いてもよぐこの場合も同様の効果が得られる。

[0125] また、上記実施の形態 4で図 5を用いて説明したように、出射光 LGの光路上である

2次元画像形成装置 60の外周面に、例えば液晶パネルなどの画像表示部を配置す れば、光源 61a— 61cからの出射光を液晶パネルのバックライトとして用レ、、画像表 示を行うことができる。このような構成による利点は、光源から出射される光をほとんど 損失することなしでバックライトとして用いることにあり、これにより、非常に明るく見や すい画像表示が可能である。また、このとき例えば可動ミラー 22の反射面の形状を 凸状にすることにより拡大光学系としての機能を持たせることができ、任意のサイズの 液晶パネルに対して、均一照明することができるという利点も有している。

[0126] さらに、上記各実施の形態 2— 5においては、光路切り替え部を可動ミラーと、これ を移動させる移動機構とで構成し、光路切り替え部により、光源から出射される光の 光路を切り替えることで、該光源からの出射光を、 2次元画像の表示に使用するか、 あるいは照明光あるいは液晶パネルのバックライトとして使用するかを選択することが 可能であることを説明したが、上記光路切り替え部において光源からの出射光路を 切り替えるのではなぐ光路を分岐することで、その一方を光源からの出射光を、 2次 元画像の拡大投影表示に使用すると同時に、その他方を照明光あるいは液晶パネ ルのバックライトとして使用するようにすることも可能である。

[0127] (実施の形態 6)

図 8は、上述したような構成を有する、本発明の実施の形態 6にかかる 2次元画像 形成装置の構成の一例を示す図である。

[0128] 図 8において、 80は本実施の形態 6の 2次元画像形成装置、 21はハロゲンランプ 力 なる光源、 2は光インテグレータ光学系、 3a— 3cはそれぞれ赤、緑、青の波長領 域の光のみを反射する機能を有するダイクロイツクミラー、 4a, 4bはミラー、 5a— 5c はいずれも 2次元空間光変調デバイスからなる 2次元画像形成部、 6は上記各 2次元 画像形成部 5a— 5cで変調された光を合波するダイクロイツクプリズム、 7は組レンズ から構成される拡大投影部、 82はハーフミラーである。

[0129] そして、この実施の形態では、ハーフミラー 82は光路上に固定されており、上記光 源 21からの出射光を、該ハーフミラー 82を透過する光と、反射される光との 2つに分 岐することで、当該装置 80の光源 21から出射される光を分岐する光路分岐部となつ ている。

[0130] 以下、本構成における 2次元画像形成装置 80の機能と効果について説明する。

[0131] まず、光源 21から出射された光は、光インテグレータ光学系 2により面内光強度分 布の均一化がなされる。ここで、光インテグレータ光学系 2と、各 2次元画像形成部 5a 一 5cとの距離は、上記 2次元画像形成部 5a 5cの各面上で面内光強度分布がほ ぼ一様になるように最適化されている。

[0132] 上記光インテグレータ光学系 2の一方のレンズアレイから出射された光は、ハーフミ ラー 82により、出射光 L1と出射光 L2とに分岐される。そして、出射光 L2は装置 80外 部に出射される。この出射光 L2は例えば、手元灯や間接照明として使用することが 可能となる。

[0133] 一方、上記ハーフミラー 82にて分岐されたもう一方の出射光 L1は、まず最も光源 2 1に近レ、位置に配置されたダイクロイツクミラー 3aで、赤色領域の光のみが反射され 、その他の波長領域の光は透過される。そして、該ダイク口イツクミラー 3aで反射され た赤色領域の光は、ミラー 4aを経て 2次元画像形成部 5aに照射される。上記ダイク口 イツクミラー 3aを透過した光は、その次に光源 21に近いダイクロイツクミラー 3bで緑色 領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、上記ダイク 口イツクミラー 3bで反射された緑色領域の光は、 2次元画像形成部 5bに照射される。 さらに、上記ダイクロイツクミラー 3bを透過した光は、ダイクロイツクミラー 3cで青色領 域の光のみが反射され、該反射された青色領域の光は、ミラー 4bを経て 2次元画像 形成部 5cに照射される。その後、各 2次元画像形成部 5a— 5cを透過した光は、ダイ クロイツクプリズム 6で合波され、上記 2次元画像形成部 5a— 5cにおいて形成された 2次元画像を 1対 1に投影する拡大投影部 7により出射光 Laとして装置 80外へ出射 され、装置外スクリーン (図示せず)上に拡大投影される。

[0134] 以上のように、本実施の形態 6によれば、 2次元画像を外部のスクリーン上に拡大 投影する 2次元画像形成装置 80において、光源出射光を 2つの光路に分岐する光 路分岐部を備えたので、光源 21からの出射光を、 2次元画像の拡大投影表示に使 用すると同時に、照明光としても使用することが可能となる。

[0135] また、ハーフミラー 82の透過率を、装置外部より任意に調整可能にしておけば、 2 次元画像の投影表示と同時に、照明光として使用者が必要とする光量を簡単に取り 出すことができる効果がある。

[0136] また、本実施の形態 6によれば、上記ハーフミラー 82を、光インテグレータ光学系 2 を構成する 2組のレンズアレイの間に設置した力 S、ハーフミラーの設置位置はこれに 限るものではない。例えば、光路分岐部であるハーフミラーを、 2次元画像形成部と 上記拡大投影部との間に設置してもよい。但し、本実施の形態 6のように、ハーフミラ 一 82を 2組のレンズアレイの間に設置すれば、 2次元画像形成装置 80をよりコンパク トにすることが可能となる。

[0137] なお、本実施の形態 6では、光源がハロゲンランプである場合を例に挙げた力 光 源はレーザや LEDであってもよぐ同様の効果が得られる。

[0138] また、上記 2次元画像形成装置 80を、その外側面に配置された、画面表示部であ る液晶パネルを有するものとするすれば、ハーフミラー 82で分岐された、光源からの 出射光 L2を、上記液晶パネルのバックライトとして使用することもできる。

[0139] (実施の形態 7)

上述した実施の形態 2 4では、光路切り替え部を、光源と 2次元画像形成部との 間に配置し、光源力 出射される光を、 2次元画像の表示以外の用途に利用可能と したものを示したが、本実施の形態 7では、光源からの出射光の光路を、拡大投影部 を含む光路と、拡大投影部を含まない光路との間で切り替える光路切り替え部を備 えた 2次元画像形成装置について説明する。

[0140] 図 9は、本発明の実施の形態 7にかかる 2次元画像形成装置の構成の一例を示す 図である。

[0141] 図 9において、 90は実施の形態 7の 2次元画像形成装置、 61a, 61b, 61cはそれ ぞれ赤色（R)、緑色（G)、青色（B)の 3色をそれぞれ出射するレーザ、 63a, 63b, 6 3cはそれぞれ赤色、緑色、青色領域の光を反射するダイクロイツクミラー、 2は光イン テグレータ光学系、 5は 2次元空間光変調デバイスからなる 2次元画像形成部、 97は 、組レンズ力 構成される移動可能な拡大投影部である。ここで、拡大投影部 97は、 図示しない移動機構により、光源からの出射光の光路上の位置と、光源からの出射 光の光路上外の位置との間で移動するものである。ここで、移動機構は、実施の形態 2の移動機構 23と同様な構成となっている。

[0142] 具体的には、上記拡大投影部 97は、設置台等に固定され、該設置台を、当該装 置 90外部からの力学的手法、例えば、装置 90側面に設けられたレバーを使用者が 操作する等、により、図 9の実線に示される位置から破線で示される位置に、あるいは 破線で示される位置から実線で示される位置に移動するものである。また、上記移動 機構は、上記のように手動のものに限らず、例えば、設置台 11内部にモーター等を 内蔵し、電気的な入力により、上記設置台を移動させるようにしたものでもよい。 [0143] 以下、本構成における 2次元画像形成装置 90の機能と効果について説明する。 まず、 2次元画像形成装置 90が有する、 2次元画像の拡大表示機能について述べ る。

[0144] 図 9において、拡大投影部 97が出射光路上に配置されている場合（図 9中の実線 で示された位置）、光源である赤色レーザ 61a、緑色レーザ 61b、青色レーザ 61cか らの出射光は、それぞれダイクロイツクミラー 63a 63cにより同一光軸となるように反 射され、光インテグレータ光学系 2に入射される。光インテグレータ光学系 2を透過し た光は、 2次元画像形成部 5上で均一な面内強度分布を有する光となり、該 2次元画 像形成部 5を照明する。さらに、 2次元画像形成部 5を透過した光は強度分布情報を 有し、拡大投影部 97により出射光 LHとして装置 90外に出射され、装置外スクリーン (図示せず）に拡大投影される。

[0145] 次に、当該 2次元画像形成装置 90が有する照明機能について述べる。

[0146] 図 9に示すように、移動機構により、拡大投影部 97が 2次元画像形成部 5からの出 射光路上外の位置（図 9中の破線で示された位置）に退避された場合、光源からの 出射光は拡大投影部 97を通過しない出射光 LIとして装置 90外に照射される。

[0147] この出射光 LIは、拡大投影部 97により拡大される前の 2次元画像であり、例えば、 この 2次元画像は、演出照明の用途に用いることが可能である。一般的な演出照明と して、例えば細かレ、粒子模様や水玉模様などの照明が用いられてレ、る力 従来では 演出照明は、光源からの光を遮る開口を用いたり、また大小複数の光源を組み合わ せて投影したりする方法により実現されている。従って、従来では、演出効果用の照 明光を得るために、大パワーの光源システムや複数の光源を制御するシステムが必 要であったため、該演出照明装置は、そのサイズが大きぐ且つ高価格であった。

[0148] 本実施の形態 7では、光源からの出射光の光路を、拡大投影部を含む光路と、拡 大投影部を含まない光路との間で切り替える光路切り替え部を備えたので光路切り 替え部により、 2次元画像形成部 5からの出射光を、拡大投影部 97を透過させずに 装置 90外に出射させることができる。このため、 2次元画像形成部 5から出射された 光量を損失させることなぐ様々な模様を任意に表示可能な照明が可能となり、小規 模且つ低コストの演出照明装置を実現可能となる。 [0149] ここで、拡大投影部 97を透過し、拡大された出射光を演出効果用の照明光として 使用することも考えられる。しかし、 2次元画像形成部 5からの出射光が拡大投影部 9 7を透過すると、 2次元画像形成部 5において得られる 2次元画像が投影面に一対一 で拡大投影されるため、上記 2次元画像形成部 5として矩形のものを用いた場合には 、その拡大投影面も矩形となる。しかしながら、一般的に演出照明は、矩形出力の照 明として用レ、るケースは少なレ、。

[0150] 従って、本実施の形態 7に示すように、移動機構により、拡大投影部 97を光路上か ら退避させ、上記 2次元画像形成部 5から出射される、矩形の出力枠が気にならない 出射光を、演出照明光として用いることができる効果は大きい。

[0151] また、例えば、光源からの出射光を装置外部に出力する出射窓の形状を様々な形 に切り替えたり、該出射窓に拡散板やレンズを装着して出力光の加工を行ったりする ことも可能であるので、業務用としてのみではなぐ一般家庭での 2次元画像形成装 置の使用の幅も広げることができるという利点も有している。

産業上の利用可能性

[0152] 本発明は、 2次元画像形成装置において、その光源からの出射光を 2次元画像形 成と異なる用途に使用可能としたものであり、テレビ受像器、映像プロジェクタなどの 画像表示装置を、例えば照明装置としても利用可能なものであり、光源光を多目的 に利用できる有用なものである。

Claims

請求の範囲

[1] 光源と、

上記光源からの出射光により 2次元画像を形成する 2次元画像形成部と、 上記 2次元画像形成部により形成された 2次元画像を拡大投影する拡大投影部と、 上記光源からの出射光の光路を、上記 2次元画像形成部及び拡大投影部を含む 第 1の光路と、上記 2次元画像形成部及び拡大投影部の少なくとも一方を含まない 第 2の光路とのいずれかに切り替える光路切り替え部とを備えた、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[2] 請求項 1記載の 2次元画像形成装置において、

上記第 2の光路は、上記 2次元画像形成部を含まないものである、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[3] 請求項 1記載の 2次元画像形成装置において、

上記第 2の光路は、上記拡大投影部を含まないものである、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[4] 請求項 2に記載の 2次元画像形成装置において、

上記光路切り替え部は、上記光源を、該光源からの出射光の方向が変わるよう回 転させる回転機構である、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[5] 請求項 3に記載の 2次元画像形成装置において、

上記光路切り替え部は、上記拡大投影部を、上記光源からの出射光の光路上の位 置と、該光路以外の位置との間で移動させる移動機構である、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[6] 請求項 1に記載の 2次元画像形成装置にぉレ、て、

上記光路切り替え部は、

ミラーと、

該ミラーを、上記光源からの出射光の光路上の、該出射光を該ミラーが反射する位 置と、上記光源からの出射光の光路上以外の位置との間で移動させる移動機構とを 有する、 ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[7] 請求項 1記載の 2次元画像形成装置において、

上記第 2の光路は、拡大光学系あるいは拡散光学系を含み、

上記光源からの出射光の光路を、該出射光が該第 2の光路を伝搬するよう切り替え たとき、該出射光が上記拡大光学系あるいは拡散光学系を介して装置外部に照射さ れる、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[8] 請求項 1に記載の 2次元画像形成装置にぉレ、て、

上記第 2の光路は、液晶パネルを含み、

上記光源からの出射光の光路を、該出射光が該第 2の光路を伝搬するよう切り替え たとき、該出射光が上記液晶パネルのバックライトとして用いられる、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[9] 光源と、

上記光源からの出射光により 2次元画像を形成する 2次元画像形成部と、 上記 2次元画像形成部により形成された 2次元画像を拡大投影する拡大投影部と、 上記光源からの出射光の光路を、該出射光の一部分が上記 2次元画像形成部及 び拡大投影部を含む第 1の光路を、該出射光の他の部分が、上記 2次元画像形成 部及び拡大投影部の少なくとも一方を含まない第 2の光路を伝搬するよう分岐する光 路分岐部を備えた、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[10] 請求項 9に記載の 2次元画像形成装置において、

上記光路分岐部は、

上記光源と上記 2次元画像形成部との間に配置した、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[11] 請求項 9に記載の 2次元画像形成装置において、

上記光路分岐部を、上記 2次元画像形成部と上記拡大投影部との間に配置した、 ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[12] 請求項 10あるいは 11に記載の 2次元画像形成装置にぉレ、て、 上記光路分岐部は、ハーフミラーである、 ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[13] 請求項 1あるいは 9記載の 2次元画像形成装置において、 上記光源は、 LEDである、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。

[14] 請求項 1または 9記載の 2次元画像形成装置において、 上記光源は、レーザである、

ことを特徴とする 2次元画像形成装置。