WO2015146072A1 - プロジェクター - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a projector capable of projecting simultaneously at different positions in the depth direction.
  • the focused surface is a substantially flat surface and can only be adjusted by moving the surface back and forth. In other words, it is not possible to change the focal position and project onto a projected area with different depths in parallel.For example, to project onto a curved screen with focus, or to change the shape of such a curved screen. There was no projector that could handle it.
  • Patent Document a technology capable of acquiring information on the incident direction of light incident on a two-dimensional sensor and simultaneously photographing subjects at different distances in the depth direction as an imaging device.
  • the present invention has been made in view of the background art described above, and an object of the present invention is to provide a projector capable of performing projection on a projection area having a depth.
  • a projector includes a light emission adjustment mechanism that enables adjustment of an emission angle used for each component light emitted from a plurality of positions in a light emitting unit, and a light The emission position and emission of the component light emitted from the light emission adjustment mechanism corresponding to the projection area that is within the irradiated area irradiated by the component light that has passed through the emission adjustment mechanism and includes different positions in the depth direction.
  • a light control unit for controlling the angle.
  • the emission position and the emission angle of each component light constituting the image light emitted from the light emission adjusting mechanism are adjusted by the control of the light control unit.
  • image projection can be performed by changing the focal position of a projection region having a depth, that is, a projection region having regions at different distances in the depth direction.
  • a projection optical system that projects component light that has passed through the light emission adjustment mechanism onto a projection region is further provided.
  • the light emission adjusting mechanism includes a light selection unit that selects, for each component light emitted from the light emitting unit, a component at an emission angle that is used by limiting light transmission.
  • the emission angle of each component light can be adjusted by the light selector.
  • the light selection unit is a panel type member that switches between blocking and transmitting light
  • the light control unit controls switching between blocking and transmitting light in the panel type member, Of the component light emitted from the light emitting unit, the component at a predetermined emission angle is selected.
  • the selection pattern of the emission angle of each component light can be increased by controlling the switching between light blocking and transmission to limit the light transmission.
  • the light emitting unit in the light emission adjusting mechanism, includes a light emission source having a planar spread, and the emitted component light is projected to a projection region having a two-dimensional or three-dimensional spread. It is irradiated simultaneously. In this case, it is possible to project an image on the projection area simultaneously in a plane or in a spatial manner without requiring an operation such as optical scanning, for example, by the light emitting portion having a planar shape.
  • the light emitting unit has a plurality of self-emitting elements that respectively emit component light from a plurality of light emitting points arranged in a planar shape.
  • an image can be formed by a plurality of self-luminous elements.
  • the self-luminous element generates coherent light. In this case, it is possible to easily and accurately adjust the emission angle of the component light, and to use light with high efficiency.
  • the light emission adjusting mechanism has a plurality of lens portions that are respectively provided corresponding to the plurality of light emitting points in the light emitting portion and adjust the emission angle of light emitted from each light emitting point. .
  • the emission angle can be adjusted for each component light by the plurality of lens units.
  • the light emitting unit includes an illumination optical system that forms illumination light from light source light generated by the light source unit, and a light modulation unit that modulates illumination light from the illumination optical system.
  • the illumination light from the illumination optical system can be emitted as component light of image light from a plurality of positions in the light modulator.
  • the light emission adjusting mechanism includes a panel-type member that switches between blocking and transmitting light as a light selection unit that selects a component at an emission angle from component light emitted from the light emitting unit.
  • the panel-type member is configured to associate a plurality of pixels with each pixel constituting the light modulation unit. In this case, by switching between a plurality of pixels on the panel-type member side corresponding to one pixel among the pixels constituting the light modulation unit and selecting light blocking and transmission, the pixel from the light modulation unit side can be selected. With respect to the emitted component light, a component having a desired emission angle can be selected when the component light has an angular distribution.
  • the light emission adjusting mechanism adjusts an angle component to be used for each component light of each color by forming component light for each color according to the light of each color in the light emitting unit.
  • a synthesis optical system for synthesizing the component lights of the respective colors that have passed through the light emission adjustment mechanism is further provided. In this case, a color image can be projected.
  • FIG. 5 It is a figure explaining the projector of 1st Embodiment. It is a figure explaining the structure of a projector.
  • A is a figure which shows an example about the structure of a light emission part
  • B is a figure which shows another example about the structure of a light emission part.
  • A is a figure which shows an example of the projection by a projector
  • B is a figure which shows another example of the projection by a projector.
  • A) is a figure which shows an example of the image projection to two area
  • (B) is a front view which shows notionally the two area
  • 6 is a flowchart for explaining the operation of image projection in FIG. 5.
  • FIG. 1 It is a figure which shows an example of the projection to the non-plane by a projector.
  • A is a perspective view which shows an example of the projection to the three-dimensional area
  • (B) is a side view of (A). It is a figure explaining the projector of 2nd Embodiment.
  • A is a diagram conceptually showing a part of the structure of the projector, and
  • B) is a diagram for explaining the structure of a projector according to a modification.
  • (A) is a figure explaining the emission angle adjustment in the projector of one modification
  • (B) is a figure shown about the projector of another modification. It is a figure explaining the projector of 3rd Embodiment. It is a figure for demonstrating the projector of another modification.
  • the projector 2 As shown in FIGS. 1 and 2, the projector 2 according to the first embodiment of the present invention includes an optical system portion 50 that projects image light, and a projectable irradiation in the projection of image light by the optical system portion 50.
  • An image capturing unit 70 for capturing an image of the projection region PD in the region and acquiring information regarding the distance, and a circuit device 80 for controlling the operation of the optical system portion 50 are provided.
  • the optical system portion 50 includes a light emission adjusting mechanism 100 and a projection optical system 40.
  • the light emission adjusting mechanism 100 includes a light emitting unit 10 and a light selecting unit 20.
  • a plurality of light emitting units 10 are arranged in a matrix in the plane of the emission surface SA parallel to the XY plane perpendicular to the optical axis OA.
  • the self-luminous element 10a is disposed.
  • the light emitting section 10 emits light having a spread in a planar shape by emitting each component light IL to be image light by a plurality of self-luminous elements 10a arranged in a planar shape as a plurality of light emitting points. It is a light emission source to be generated.
  • the light selection unit 20 is a member that enables selection of the component light IL emitted from each of the light emitting elements 10a arranged at a plurality of positions in the light emitting unit 10.
  • the light selection unit 20 is a member that determines blocking and transmission of the component light IL.
  • the light selection unit 20 restricts transmission of the component light IL emitted from each self-luminous element 10a. It can be said that it is a thing.
  • the multiple light-emitting elements 10a constituting the light emitting unit 10 can emit component light IL in different directions or angles, respectively.
  • the component lights IL respectively emitted from the self-luminous elements 10a at different positions can be superimposed at the same point (position) on the projection region PD.
  • the amount of light can be improved by increasing the number of lights collected at the same point.
  • the number of pixels of the image formed on the projection area PD decreases. Will be set.
  • each self-luminous element 10a is configured by a laser light-emitting element.
  • each self-luminous element 10a is composed of a laser light emitting element LD that emits laser light as the component light IL, and a mirror (not shown) having an appropriate angle is provided at the tip of the laser light emitting element LD.
  • the laser beam that is the component light IL can be emitted at an angle or a direction. In this way, by making each self-luminous element 10a generate laser light, that is, coherent light, adjustment of the emission angle of the component light IL can be easily and accurately performed, and light can be used with high efficiency.
  • each self-luminous element 10a is configured by an LED light source.
  • each self-luminous element 10a is constituted by an LED package protected by covering the LED light emitting element LE that emits LED light as the component light IL with a cap member (lens member) CP having a lens function, and the cap member CP is a component.
  • the emission angle or direction of the component light IL can be appropriately adjusted.
  • a large number of self-luminous elements 10a can emit component light IL in different directions.
  • 3A and 3B are examples of the self-luminous element 10a, and the self-luminous element 10a can be configured by other structures.
  • a high-pressure mercury lamp or the like can be used as an illumination system instead of the LED shown in FIG. If the emission angle of the emitted component light IL has a distribution, that is, has a spread, the width (size and size) of the light transmission part QA and the light shielding part QB of the light selection part 20 described later in detail. Range) and position can be adjusted. Thereby, the emission angle of the component light to be used can be regulated to a desired state.
  • the light selection unit 20 includes a plurality of slit-like or lattice-like light transmission parts QA and light shielding parts QB provided corresponding to the respective self-luminous elements 10a of the light emitting part 10 that emit the component light IL as described above. Are arranged alternately. That is, the light selection unit 20 transmits the component light IL to be used in the light transmission unit QA, while blocking other components by the light shielding unit QB, thereby restricting light transmission. More specifically, the light transmitting portion QA and the light shielding portion QB are formed by forming, for example, a portion having a hole and a portion having no hole (portion closing the hole) in a grid-like member.
  • the position of the shielding part QB is fixedly determined.
  • a configuration such as a parallax barrier can be considered.
  • the light selection unit 20 is, for example, a panel-type member that switches between blocking and transmitting light, thereby providing a valve function, and the positions of the light transmitting unit QA and the light blocking unit QB are variable. It is also possible. By making variable control by switching between light blocking and transmission, the selection pattern of the emission angle of each component light can be increased.
  • the width (size and range) of the light transmitting part QA and the light shielding part QB can be various, for example, can be adapted to the size and arrangement of the self-emitting elements 10a.
  • the light selection unit 20 includes the light transmission unit QA and the light shielding unit QB, so that only the component at the emission angle to be used among the component light IL is allowed to pass and other components are excluded. Can do.
  • the light selection unit 20 can provide directivity by limiting the angular spread of each component light IL. For example, a configuration like a lenticular lens is conceivable.
  • the light selector 20 is a member that determines whether to use the component light IL as image light according to the emission angle.
  • the light emission adjusting mechanism 100 enables the light emitting unit 10 and the light selecting unit 20 to adjust the light emission position of each component light IL constituting the image light and the emission angle to be used. It has become. That is, the light emission adjusting mechanism 100 is a light setting unit that sets the image light emission state on the light source side under the control of the circuit device 80.
  • the utilization efficiency is improved by adjusting the positional relationship between the light emission position of the light emission unit 10 and the light selection unit 20 and the light transmission unit QA by the control in the circuit device 80. Thus, it is possible to further increase the amount of light.
  • the projection optical system 40 projects the component light IL that has passed through the light emission adjusting mechanism 100 as described above, that is, the light selection unit 20, and projects the entire component light IL as image light onto the projection region PD. It is. Of each component light IL that has passed through the projection optical system 40, a certain component overlaps with another component light IL on the projection region PD as shown in the figure. For example, as shown by a solid line in the figure, among the self-luminous elements 10a, the fourth self-luminous element a4 (10a) from the top in the drawing and the fifth self-luminous element a5 (10a) adjacent thereto are shown. Are emitted at mutually different angles, but finally reach the same position PA1 on the projection area PD.
  • the component light ILa (IL) from the self-luminous element a4 and the component light ILb (IL) from the self-luminous element a5 are superposed at the position PA1 on the projection area PD to form one projection pixel as a projection image. Is forming.
  • the component lights IL shown by broken lines in the figure overlap each other at a position PA2 on the projection area PD to form one projection pixel, and the component lights IL shown by a one-dot chain line in the figure show one projection pixel at a position PA3. Is forming.
  • the component light IL from the large number of self-luminous elements 10a arranged in a plane in the light emitting unit 10 is simultaneously emitted toward the projection region PD, so that an image is displayed on the surface region of the projection region PD.
  • the projection optical system 40 also functions as a unit that projects onto the projection region PD while converging the light beam of each component IL, for example, when the beam bundle has an angular spread.
  • the imaging unit 70 is configured by, for example, a camera capable of measuring a distance image.
  • the imaging unit 70 images the projection area PD in the irradiated area onto which the image light from the optical system portion 50 is projected, and the projector 2
  • the distance of the projection area PD with respect to and the shape of the projection area PD that is, the distance to each small area and each point on the projection area PD is measured. That is, the projector 2 has the imaging unit 70 to acquire depth information (information about the Z direction) of the projection area PD with respect to the projector 2 and information about the orientation of each small area (each point) on the projection area PD. be able to.
  • the projection area PD is a plane perpendicular to the optical axis OA. In this case, it is sufficient if the distance information (depth information) of the projection area PD on the optical axis OA is acquired.
  • the circuit device 80 includes an image processing unit 81, a light emission driving unit 82, and a main control unit 88, and controls the entire operation of the projector 2 including operation control of the optical system portion 50.
  • the main control unit 88 controls the entire operation.
  • the image processing unit 81 performs processing of image information to be projected, and particularly in the present embodiment, the image processing unit 81 acquires distance information such as the shape of the projection region PD acquired from the imaging unit 70, and based on the distance information. Image processing.
  • the light emission drive unit 82 controls the operation of the light emission unit 10 and the light selection unit 20 constituting the light emission adjustment mechanism 100 in accordance with instructions from the main control unit 88 and the image processing unit 81.
  • the lighting timing of each self-light emitting element 10a constituting the light emitting unit 10 and the control of the amount of lighting, and the drive operation for switching the arrangement of a number of slit-like light transmitting parts QA and light shielding parts QB in the light selecting part 20 are performed.
  • the circuit device 80 functions as a light control unit that controls the emission position and the emission angle of the component light IL with respect to the operation control of the light emission adjusting mechanism 100 among the various operation controls of the projector 2.
  • the image forming position can be changed as appropriate by controlling the light emission adjusting mechanism 100 having the function of selecting the component light IL with the circuit device 80.
  • the projection area PD at a different distance is focused regardless of the focus function of the projection optical system 40.
  • Image can be formed.
  • the focal position can be changed according to the shape of the projection area PD and the like.
  • FIG. 4A shows that the projection area PD is a plane perpendicular to the optical axis OA and the distance from the projector 2 is compared in the depth direction (Z direction).
  • FIG. 4B shows a case where the projection area PD is a plane perpendicular to the optical axis OA and is positioned relatively close to the depth direction (Z direction).
  • the projection area PD is a plane perpendicular to the optical axis OA and is positioned relatively close to the depth direction (Z direction).
  • the distance information about the projection region PD from the imaging unit 70 is acquired, and the emission of light according to the image information corrected based on the distance information.
  • the circuit device 80 controls the light emission adjusting mechanism 100 so as to perform the above.
  • the component light IL indicated by the solid line is a corresponding light beam at a position PA1 located on the lower side of the projection position on the projection area PD, for example. Yes.
  • the self-light-emitting element a4 and the self-light-emitting element a5 among the self-light-emitting elements 10a constituting the light-emitting unit 10 are converted into an image (pixel) on the position PA1. It corresponds.
  • the circuit device 80 associates the component light IL (broken line in the figure) from the other self-luminous element 10a with the position PA2 located on the center side among the projection positions on the projection area PD, thereby projecting the projection area.
  • the light emission adjusting mechanism 100 is controlled so that the component light IL (an alternate long and short dash line in the figure) from the other self-light emitting element 10a corresponds to the position PA3 located on the upper side of the projection position on the PD. ing.
  • the three positions PA1 to PA3 have been described for the sake of simplification.
  • image projection is performed on the entire projection area PD, and a projection image is formed.
  • the component light IL from two light emitting points is superimposed on one position on one projection region PD, but this is not limitative.
  • component light IL from three or more light emitting points may be superimposed on one position on the projection region PD.
  • the degree of superimposition is appropriately changed depending on the relationship between the number of light emitting points (the number of self-emitting elements 10a) and the required resolution.
  • the circuit device 80 is configured so that the relationship between each position on the projection region PD and the self-emitting element 10a associated with the light emission adjusting mechanism 100 is different from that in the case shown in FIG.
  • the injection adjustment mechanism 100 is controlled.
  • the component light IL from the second self-luminous element a2 (10a) from the top in FIG. is associated with component light IL (solid line in the figure) from the seventh self-luminous element a7 (10a) from the top.
  • the component light IL (broken line in the figure) from the other self-luminous element 10a is made to correspond to the position PB2 located on the center side among the projection positions on the projection area PD, and on the projection area PD.
  • the position PB3 positioned on the upper side is made to correspond to the component light IL (the alternate long and short dash line in the figure) from another self-luminous element 10a as indicated by the alternate long and short dash line.
  • the projector 2 can change the position of the projection region PD in the irradiated region as in the case of FIG. 4A and the case of FIG. 4B.
  • the image light is controlled so as to select the component light IL at the emission position and the emission angle that can be dealt with, so that the same image is in focus without using the focus function of the projection optical system 40 Can be formed.
  • the focal position of the image light emitted from the projector 2 can be changed according to the projection area PD independently of the focus function according to the position of the projection area PD.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating an example of image projection onto a divided area using the projector 2.
  • the two regions (divided regions) of the first region PD1 and the second region PD2 in which the projection regions PD include different positions in the depth direction are included.
  • the far side of the position in the depth direction is the first region PD1
  • the near side is the second region PD2.
  • both the first region PD1 and the second region PD2 are planes parallel to the XY plane perpendicular to the optical axis OA.
  • the projector 2 determines the projection range of each self-luminous element 10a based on the distance information between the first area PD1 and the second area PD2 acquired from the imaging unit 70.
  • the light emission adjusting mechanism 100 By controlling the operation of the light emission adjusting mechanism 100 so as to be divided into those for the first area PD1 and those for the second area PD2, it is possible to form an image on both the first area PD1 and the second area PD2. ing.
  • the component light IL from a large number of self-luminous elements 10a arranged in a planar shape in the light emitting unit 10 is emitted all at once, so that the surface of the projection region PD composed of a plurality of divided regions. An image is formed over the entire area.
  • the range that can be projected within the plane including the first area PD1 in the projector 2 is set as the projectable area PP1, and the range that can be projected within the plane including the second area PD2 is projected.
  • the projectable region PP1 is a virtual image light irradiated region, and it is assumed that all the self-light emitting elements 10a in the light emitting unit 10 are projected only within a plane including the first region PD1. It shows the range that can be irradiated.
  • the projectable region PP2 indicates a range that can be irradiated when all the self-luminous elements 10a in the light emitting unit 10 are projected only within a plane including the second region PD2.
  • the component light IL of the emission position and the emission angle that is condensed in the first region PD1 among the self-luminous elements 10a of the light emitting unit 10 is emitted. It is sufficient to select the self-luminous element 10a and the like so as to use only those that emit light.
  • the light emitting element 10a that emits the component light IL having the emission position and the emission angle that is condensed on the second region PD2.
  • the self-luminous element 10a and the like may be selected so that only the light source is used. That is, in the circuit device 80, light distribution control in the light emission adjusting mechanism 100 may be appropriately performed.
  • the component light IL emitted from the light emission adjusting mechanism 100 toward the first region PD1 and the component light IL emitted toward the second region PD2 are generated.
  • the image formation as described above is performed. That is, the projector 2 can simultaneously project onto a plurality of projection surfaces.
  • the distance image data is fetched from the outside under the control of the main controller 88 (step S11).
  • the main control unit 88 operates the imaging unit 70 to image the projection area PD to acquire information about the distance, and relates to the position of the projection area PD, that is, the positions of the first area PD1 and the second area PD2. Information is taken in (step S12). More specifically, the main control unit 88 operates the distance image generation unit 81a (see FIG. 2) built in the image processing unit 81, and based on the information acquired from the imaging unit 70, each of the projection regions PD. For the first area PD1 and the second area PD2 which are the divided areas, data relating to the distance to the projector 2 and the direction are respectively extracted.
  • the main control unit 88 extracts the self-luminous element 10a that emits the component light IL that can be condensed on each of the regions PD1 and PD2 from the data regarding the distance and orientation acquired in step S12, and first The component light IL1 projected onto the region PD1 and the component light IL2 projected onto the second region PD2 are sorted (see FIG. 5A), and the process of assigning each self-emitting element 10a is performed (see FIG. 5A). Step S13).
  • the main control unit 88 performs image data correction processing based on the image data acquired in step S11 and the assignment of the self-luminous element 10a in step S13 (step S14). That is, the correspondence between each image data and each self-luminous element 10a that emits component light that forms a projection image corresponding to the image data is determined.
  • the main control unit 88 transmits an image signal based on the correspondence in step S14 to the light emission driving unit 82 (step S15), and an image projection operation is started based on the drive signal from the light emission driving unit 82. Is done.
  • image projection is performed simultaneously on both the first region PD1 and the second region PD2, but for example, the projection on the first region PD1 and the projection on the second region PD2 are: It can also be performed in a time division manner. For example, in the case where control is performed such that a certain self-luminous element 10a among the plural self-luminous elements 10a is used for both the projection with respect to the first area PD1 and the projection with respect to the second area PD2, time division is performed. The purpose can be achieved by switching the projection.
  • each region is assumed to be a plane, but an image can be formed even on a surface having a curvature that is not a plane.
  • a projection region PD having a two-dimensional or three-dimensional expansion is formed by connecting a large number of minute curved surfaces, the self-luminous elements 10a corresponding to the minute curved surfaces are simultaneously irradiated. It is also possible to do. In this case, for example, as shown in FIG. 7, image projection can be performed on a projection region PD having a three-dimensional curved surface shape.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating an example of a state of projection onto a three-dimensional area. That is, in the projector 2, when a spatial (stereoscopic) region (irradiated region) in which image light can be projected by the light emission adjusting mechanism 100 is set as the projectable region PX, the projection region PD is free in the projectable region PX. It can be set to. In the illustrated case, as an example, the case where the projection region PD is hemispherical is shown.
  • the projector 2 uses the emission angle to be used for each component light IL for each of the component lights IL emitted from the self-luminous elements 10a arranged at a plurality of positions in the light emitting unit 10.
  • the emission position of the component light IL emitted from the light emission adjustment mechanism 100 and the light emission adjustment mechanism 100 to be adjusted (set) and the projection area PD irradiated by the component light IL that has passed through the light emission adjustment mechanism 100
  • a circuit device 80 that is a light control unit that controls the emission angle.
  • the light emission adjusting mechanism 100 emits each component light constituting the image light from a plurality of positions at different angles, so that the irradiated region, that is, the projection region is Even when there is a depth, that is, when there are areas at different distances in the depth direction, it is possible to project the projection area simultaneously in parallel. In other words, it is possible to project into different depth spaces in parallel.
  • the projector 2 can form an image at an arbitrary position, for example, when projecting onto a three-dimensional object such as projection mapping, a single projector 2 is used which is necessary for a conventional projector. Can be realized. Further, the projector 2 can change the light beam condensing density depending on the position, so that only a certain portion of the image is particularly brightened. For example, since only a part of the image can be illuminated, it is possible to express a metallic luster or the like. Furthermore, it becomes possible to reduce the cost because the focus adjustment mechanism is unnecessary, and it is possible to improve the focus feeling in projection mapping onto a three-dimensional object or the like.
  • the projector according to the second embodiment will be described below.
  • the projector according to the second embodiment is a modification of the projector according to the first embodiment, and portions not specifically described have the same structure as the projector according to the first embodiment.
  • the projector 202 of the second embodiment is a single-plate projector, and as the light emission adjustment mechanism 200, a light source unit that generates light source light and an illumination optical system that forms illumination light from the light source unit.
  • a light modulation unit 25 that is illuminated by illumination light emitted from the light source device 21, and a light selection unit that selects component light that constitutes image light of each color emitted from the light modulation unit 25 220.
  • the projector 202 includes a projection optical system 40 that projects the image light whose component light is selected by the light selection unit 220 onto the projection region PD.
  • the light source device 21 includes a light source lamp 21a, a concave lens 21b, a pair of lens arrays 21d and 21e, a polarization conversion member 21g, and a superimposing lens 21i.
  • the light source lamp 21a which is a light source unit that generates light source light, includes a lamp body 22a such as a high-pressure mercury lamp, and a concave mirror 22b that collects the light source light and emits it forward.
  • the concave lens 21b has a role of collimating the light source light from the light source lamp 21a.
  • the concave mirror 22b is a parabolic mirror, it can be omitted.
  • the pair of lens arrays 21d and 21e constituting the illumination optical system is composed of a plurality of element lenses arranged in a matrix, and separates the light source light from the light source lamp 21a that has passed through the concave lens 21b by these element lenses. Concentrate and diverge.
  • the polarization conversion member 21g includes a prism array in which a PBS and a mirror are incorporated, and a wave plate array that is attached in a stripe shape on an exit surface provided in the prism array.
  • the superimposing lens 21i enables superimposing illumination on the liquid crystal light valve provided as the light modulation unit 25 by appropriately converging the illumination light that has passed through the polarization conversion member 21g as a whole. That is, the illumination light that has passed through both the lens arrays 21 d and 21 e and the superimposing lens 21 i uniformly illuminates the liquid crystal panel 26 provided in the light modulation unit 25.
  • the light modulator 25 is a liquid crystal light valve as described above. More specifically, the light modulation unit 25 includes a liquid crystal panel 26 that is a liquid crystal element, a light incident side polarizing plate 25e, and a light emitting side polarizing plate 25h, and constitutes a spatial distribution of the intensity of incident illumination light. This is a non-light-emitting light modulation device that modulates in units of pixels. A field lens 23 f that adjusts the incident illumination light is provided in front of the light modulator 25.
  • the light selection unit 220 is arranged at the rear stage of the liquid crystal light valve constituting the light modulation unit 25 described above.
  • the light selection unit 220 is a panel-type member that switches between blocking and transmitting light, and is configured by a liquid crystal panel, for example. That is, the light selection unit 220 is configured by a switching panel for selecting an emission angle for each pixel of the light emitted from the light modulation unit 25.
  • the liquid crystal light valve constituting the light modulation unit 25 and the light selection unit 220 constitute a so-called double light valve, so that the emission position and emission angle of each component light can be determined. It is possible to adjust. That is, the light modulation unit 25 determines the position of the light emitting point as the light emitting unit that emits light in a planar shape as the first light valve, and the light selection unit 220 generates from the first light valve as the second light valve. The light emission angle is determined, and these perform the essential function as the light emission adjustment mechanism 200.
  • FIG. 10A conceptually shows the light emission adjusting mechanism 200 and the surrounding structure in the structure shown in FIG.
  • the light modulator 25 modulates the illumination light in units of pixels
  • the component light IL is generated from the position of each pixel constituting the liquid crystal panel 26 (first light valve) of the light modulator 25 (illustrated).
  • Each is injected under the control of (omitted). That is, the plurality of pixels constituting the liquid crystal panel 26 that is the first light valve are a plurality of light emitting points arranged in a plane.
  • Each component light IL emitted from the light modulation unit 25 is adjusted in emission angle in the light selection unit 220 (second light valve).
  • the projection area PD is composed of two divided areas PD1 and PD2. A part of each component light IL is projected toward the divided area PD1, and the other components are divided. It is projected toward the area PD2. That is, the component light IL is distributed according to the emission position in the light modulation unit 25 and the emission angle determined in the light selection unit 220.
  • the light emission adjusting mechanism 200 emits each component light constituting the image light from a plurality of positions at different angles, so that the irradiated region, that is, the projection region has a depth. That is, even in the case of having regions at different distances in the depth direction, it is possible to project the projection region simultaneously in parallel.
  • FIG. 11A shows an example of a partially enlarged view of the double light valve structure in the present embodiment.
  • the number of pixels constituting the light valve (first light valve) on the light modulation unit 25 side described above is the same as the number of pixels constituting the light valve (second light valve) on the light selection unit 220 side.
  • the number of pixels of the second light valve is set to be larger than the number of pixels of the first light valve (on the second light valve side).
  • a plurality of pixels P2 (16 ⁇ 4 ⁇ 4 in the illustrated example) on the light selection unit 220 side may correspond to one pixel P1 on the light modulation unit 25 side. Thereby, it is possible to select a component having a necessary emission angle for the component of the image light emitted from the light modulation unit 25 side in a state where the angle is spread for each pixel.
  • each pixel of the first light valve is a light emitting point as described above.
  • a light source element PQ that is a self-luminous light source and generates light in a spread state is used for the light emitting unit, a plurality of light source elements PQ are provided with respect to each light source element PQ.
  • the emission angle of the light emitted from the light source element PQ can be regulated.
  • the projector according to the third embodiment will be described below.
  • the projector according to the second embodiment is a modification of the projector according to the second embodiment, and portions not specifically described have the same structure as the projector according to the second embodiment.
  • the projector 302 serves as a light emitting unit of the light emission adjustment mechanism 300 to separate the light source device 21 and the light source light from the light source device 21 into three color lights of blue, green, and red.
  • a color separation optical system 23 and a light modulation unit 325 that is illuminated by the illumination light of each color emitted from the color separation optical system 23, and the light modulation unit 325 as a component of the light emission adjustment mechanism 300 other than the light emission unit.
  • a light selection unit 320 that performs selection of component light constituting the image light of each color emitted from.
  • the projector 302 projects the cross dichroic prism 27 that is a combining prism (synthetic optical system) that combines the image light of each color selected by the light selection unit 320 and the image light that has passed through the cross dichroic prism 27.
  • a projection optical system 40 that projects onto the region PD.
  • the light source device 21 includes a light source lamp 21a, a concave lens 21b, a pair of lens arrays 21d and 21e, and a polarization conversion member. 21g and a superimposing lens 21i, and the light source lamp 21a includes a lamp body 22a and a concave mirror 22b.
  • the superimposing lens 21i appropriately superimposes the illumination light that has passed through the polarization conversion member 21g as a whole, thereby enabling superimposing illumination on the liquid crystal light valves 25a, 25b, and 25c of each color provided in the light modulation unit 325.
  • the illumination light that has passed through both the lens arrays 21d and 21e and the superimposing lens 21i passes through the color separation optical system 23 described in detail below, and the liquid crystal panels 26a, 26b, and 26c for the respective colors provided in the light modulator 325. Is uniformly superimposed.
  • the color separation optical system 23 includes first and second dichroic mirrors 23a and 23b, field lenses 23f, 23g, and 23h, and reflection mirrors 23j, 23m, 23n, and 23o, and constitutes an illumination device together with the light source device 21.
  • the first dichroic mirror 23a transmits, for example, blue (B) color among the three colors of blue green red, and reflects green (G) and red (R) colors.
  • the second dichroic mirror 23b reflects, for example, the green (G) color and transmits the red (R) color among the two incident green and red colors.
  • the B light, G light, and R light constituting the light source light are respectively guided to the first, second, and third optical paths OP1, OP2, and OP3, and are incident on different illumination targets.
  • the light modulation unit 325 includes three liquid crystal light valves 25a, 25b, and 25c corresponding to the three optical paths OP1, OP2, and OP3 for each color described above.
  • the liquid crystal light valve 25a for B color disposed in the first optical path OP1 includes a liquid crystal panel 26a illuminated by B light, a light incident side polarizing plate 25e disposed on the incident side of the liquid crystal panel 26a, and a liquid crystal panel 26a.
  • the light emission side polarizing plate 25h is provided on the light emission side.
  • the liquid crystal light valve 25b for G color arranged in the second optical path OP2 includes a liquid crystal panel 26b illuminated by G light, a light incident side polarizing plate 25f arranged on the incident side of the liquid crystal panel 26b, and a liquid crystal panel 26b.
  • the light emission side polarizing plate 25i is provided on the light emission side of the light emission side.
  • the liquid crystal light valve 25c for R color arranged in the third optical path OP3 includes a liquid crystal panel 26c illuminated by R light, a light incident side polarizing plate 25g arranged on the incident side of the liquid crystal panel 26c, and a liquid crystal panel 26c. And a light exit side polarizing plate 25j disposed on the exit side of the light source.
  • the light selection unit 320 includes three switching panels 320a, 320b, and 320c that are respectively arranged in the subsequent stage of the three liquid crystal light valves 25a, 25b, and 25c that constitute the light modulation unit 325 described above.
  • the switching panel 320a arranged at the rear stage of the liquid crystal light valve 25a selects an emission angle for each pixel of the B light emitted from the liquid crystal light valve 25a.
  • the switching panel 320b arranged at the rear stage of the liquid crystal light valve 25b selects an emission angle for each pixel of the G light emitted from the liquid crystal light valve 25b.
  • the switching panel 320c disposed at the rear stage of the liquid crystal light valve 25c selects an emission angle in units of pixels for the R light emitted from the liquid crystal light valve 25c, that is, adjusts the angle component.
  • the cross dichroic prism 27 corresponds to a light combining optical system, and is formed with a pair of dichroic mirrors 27a and 27b intersecting in an X shape.
  • One of the first dichroic mirrors 27a reflects B light, and the other
  • the second dichroic mirror 27b reflects the R light. Accordingly, color image light obtained by combining the B light, the G light, and the R light is emitted from the cross dichroic prism 27.
  • the projection optical system 40 projects the color image light synthesized by the cross dichroic prism 27 onto the projection area PD at a desired magnification. That is, a color moving image or a color still image with a desired magnification corresponding to the drive signal or image signal input to each of the liquid crystal panels 26a to 26c is projected.
  • the light emission adjusting mechanism 300 emits each component light constituting the image light from a plurality of positions at different angles, so that the irradiated region, that is, the projection region has a depth. That is, even in the case of having regions at different distances in the depth direction, it is possible to project the projection region simultaneously in parallel.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments or examples, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.
  • a light emitting unit 410 composed of a surface emitting laser or the like, and a digital micromirror including a large number of micromirrors MM arranged.
  • the light selection unit 420 configured by a device, component light IL emitted in a plane shape parallel to each other by the light emitting unit 410 is projected at a predetermined emission angle by the light selection unit 420 which is a digital micromirror device. It may be a thing. In this case, for example, the emission timing of the surface emitting laser and the rotation speed of the digital micromirror device are synchronized.
  • the digital micromirror device may be used only for switching between on and off, and may be applied as a light selection unit.
  • the light irradiation is described for the light source point of each light emitting unit and the pixel unit of the panel, but the planar light emitting unit is configured by combining several partial surface light sources. You can also. That is, in the configuration of the light emitting unit, for example, it is also possible to configure one light emitting unit by combining several block-shaped small light source units that generate image light by generating light in a planar shape from a plurality of (many) positions. It is. In this case, for example, one block-shaped small light source unit irradiates one area with the projection region PD, and all the block-shaped small light source units are combined so that the entire projection region PD is irradiated. It is good also as what to do.
  • component light emitted from different block-shaped small light source units may be irradiated by superimposing part or all of the projection region PD.
  • control may be performed so that image correction is performed in one block-shaped small light source unit according to the distance image from the imaging unit 70.
  • the emission angle may be adjusted by providing a variable mirror.
  • the light emitting unit is configured such that, for example, self-luminous elements are arranged on a plane, but may be configured to be arranged on a curved surface. Moreover, it is good also as what adjusts the emission position and emission angle of each component light by changing the arrangement
  • the panel used for the light selection unit is not limited to a transmissive liquid crystal panel, but may be a reflective liquid crystal panel.
  • the number of pixels may be increased in a pseudo manner by providing a pixel shifting function in the light emitting unit.
  • the projection optical system 40 may be a zoom lens, can be reduced in projection, and the depth of field can be made variable. By adjusting the depth of field of the projection optical system 40, the display range in the depth direction can be expanded. Furthermore, by making the focus state of the projection optical system 40 variable, the three-dimensional projection space by the projector 2 can be moved along the direction of the optical axis OA.

Landscapes

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Abstract

　奥行き方向の異なる位置に同時並行して投射を行うことができるプロジェクターを提供することを目的とする。プロジェクターは、発光部（１０）において複数の位置に配置される自発光型素子（１０ａ）からそれぞれ射出される成分光（ＩＬ）について、当該成分光（ＩＬ）ごとに利用する射出角度を調整可能にする光射出調整機構（１００）と、光射出調整機構（１００）を経た成分光（ＩＬ）によって照射される投影領域（ＰＤ）に対応して、光射出調整機構（１００）から射出される成分光（ＩＬ）の射出位置および射出角度を制御する光制御部である回路装置（８０）とを備える。これにより、回路装置（８０）の制御のもと、光射出調整機構（１００）において、画像光を構成する各成分光を、複数の位置から互いに異なる角度でそれぞれ射出し、投影領域に対して同時並行的に投射を行うことができる。

Description

プロジェクター
　本発明は、奥行き方向の異なる位置に同時並行して投射を行うことができるプロジェクターに関する。
　従来のプロジェクターでは、平面的な表示素子上の画像を拡大投影する投射光学系を用いていることから、フォーカスが合う面は略平面であり、その面を前後に移動させる調整しかできない。つまり、焦点位置を変更して同時並行的に異なる奥行きのある被投射領域に投射を行うことはできず、例えばフォーカスがあった状態で曲面スクリーンへ投射することや、かかる曲面スクリーンの形状変更に対応することができるプロジェクターは存在しなかった。
　なお、プロジェクターに関する技術ではないが、撮像装置として、２次元センサーに入射する光の入射方向に関する情報を取得し、奥行き方向に関して異なる距離にある被写体を同時に撮影可能にする技術は存在する（特許文献１参照）。
米国特許第７９３６３９２号
　本発明は、上記背景技術を鑑みてなされたものであり、奥行きのある被投射領域に対して投射を行うことができるプロジェクターを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、発光部において複数の位置からそれぞれ射出される成分光について、当該成分光ごとに利用する射出角度を調整可能にする光射出調整機構と、光射出調整機構を経た成分光によって照射される被照射領域内にあって、かつ、奥行き方向について異なる位置を含む投影領域に対応して、光射出調整機構から射出される成分光の射出位置および射出角度を制御する光制御部と、を備える。
　上記プロジェクターでは、光制御部での制御により、光射出調整機構から射出される画像光を構成する各成分光の射出位置および射出角度をそれぞれ調整している。これにより、例えば奥行きのある投影領域、すなわち奥行き方向に関して異なる距離に領域を有する投影領域に対して、焦点位置を変更することで画像投射を行うことができる。
　本発明の具体的な態様又は側面では、光射出調整機構を経た成分光を投影領域上に投射させる投射光学系をさらに備える。
　本発明の別の側面では、光射出調整機構は、発光部から射出された成分光ごとに、光の透過を制限して利用する射出角度にある成分を選択する光選択部を有する。この場合、光選択部によって、各成分光の射出角度を調整できる。
　本発明のさらに別の側面では、光選択部は、光の遮断と透過とを切り替えるパネル型部材であり、光制御部は、パネル型部材における光の遮断と透過との切り替えを制御して、発光部から射出された成分光のうち、所定の射出角度にある成分を選択させる。この場合、光の遮断と透過との切り替えを制御して光の透過を制限することで、各成分光の射出角度の選択パターンを増やせる。
　本発明のさらに別の側面では、光射出調整機構において、発光部は、面状に広がりを有する発光源を含み、射出される成分光は、２次元的または３次元的広がりを有する投影領域に対して一斉照射される。この場合、面状に広がりを有する発光部によって、例えば光走査のような動作を要することなく、投影領域に対して面的あるいは空間的に一斉に画像投射を行うことができる。
　本発明のさらに別の側面では、発光部は、面状に配置された複数の発光点から成分光をそれぞれ射出する複数の自発光型素子を有する。この場合、複数の自発光型素子により、画像を形成させることができる。
　本発明のさらに別の側面では、自発光型素子は、コヒーレント光を発生させる。この場合、成分光の射出角度の調整を容易かつ正確にし、高効率に光を利用できる。
　本発明のさらに別の側面では、光射出調整機構は、発光部における複数の発光点に対応してそれぞれ設けられて各発光点から発した光の射出角度をそれぞれ調整する複数のレンズ部を有する。この場合、複数のレンズ部によって成分光ごとに射出角度を調整できる。
　本発明のさらに別の側面では、発光部は、光源部で発生させた光源光から照明光を形成する照明光学系と、照明光学系からの照明光を変調する光変調部とを有する。この場合、照明光学系からの照明光を光変調部において、複数の位置からの画像光の成分光として射出することができる。
　本発明のさらに別の側面では、光射出調整機構は、発光部から射出された成分光から射出角度にある成分を選択する光選択部として、光の遮断と透過とを切り替えるパネル型部材を有し、パネル型部材は、光変調部を構成する各画素に対して複数の画素を対応させるように構成されている。この場合、光変調部を構成する画素のうち１つの画素に対応するパネル型部材側の複数の画素を切り替えて光の遮断と透過とを選択することで、光変調部側の１つの画素から射出された成分光について、当該成分光が角度分布を有する場合に所望の射出角度の成分を選択することができる。
　本発明のさらに別の側面では、光射出調整機構は、発光部において各色の光に応じて色ごとの成分光をそれぞれ形成させて、当該各色の成分光ごとに利用する角度成分を調整し、光射出調整機構を経た各色の成分光を合成する合成光学系をさらに備える。この場合、カラー画像の投射を行うことができる。
第１実施形態のプロジェクターを説明する図である。 プロジェクターの構造を説明する図である。 （Ａ）は、発光部の構造についての一例を示す図であり、（Ｂ）は、発光部の構造についての他の一例を示す図である。 （Ａ）は、プロジェクターによる投射の一例を示す図であり、（Ｂ）は、プロジェクターによる投射の他の一例を示す図である。 （Ａ）は、プロジェクターによる２つの領域への画像投射の一例を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）における２つの領域を概念的に示す正面図である。 図５における画像投射の動作について説明するためのフローチャートである。 プロジェクターによる非平面への投射の一例を示す図である。 （Ａ）は、プロジェクターによる立体的領域への投射の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図である。 第２実施形態のプロジェクターを説明する図である。 （Ａ）は、プロジェクターの構造の一部を概念的に示す図であり、（Ｂ）は、変形例のプロジェクターの構造を説明する図である。 （Ａ）は、一変形例のプロジェクターにおける射出角度調整を説明する図であり、（Ｂ）は、さらに他の一変形例のプロジェクターについて示す図である。 第３実施形態のプロジェクターを説明する図である。 その他の一変形例のプロジェクターについて説明するための図である。
　〔第１実施形態〕
　図１及び図２に示すように、本発明に係る第１実施形態のプロジェクター２は、画像光を投射する光学系部分５０と、光学系部分５０での画像光の投射における投射可能な被照射領域内にある投影領域ＰＤを撮像して距離に関する情報を取得するための撮像部７０と、光学系部分５０の動作を制御する回路装置８０とを備える。
　光学系部分５０は、光射出調整機構１００と、投射光学系４０とを備える。このうち、光射出調整機構１００は、発光部１０と、光選択部２０とを備える。
　図２に示すように、光学系部分５０において、光射出調整機構１００のうち、発光部１０は、光軸ＯＡに対して垂直なＸＹ面に平行な射出面ＳＡの面内においてマトリクス状に多数配置された自発光型素子１０ａを有している。面状に配置された複数の自発光型素子１０ａが複数の発光点となって画像光となるべき各成分光ＩＬをそれぞれ射出することで、発光部１０は、面状に広がりを有する光を発生させる発光源となっている。
　光射出調整機構１００のうち、光選択部２０は、発光部１０において複数の位置に配置された各自発光型素子１０ａからそれぞれ射出される成分光ＩＬについて取捨選択を可能とする部材である。すなわち、光選択部２０は、成分光ＩＬの遮断と透過とを定める部材であり、見方を変えると、光選択部２０は、各自発光型素子１０ａから射出された成分光ＩＬの透過を制限するものであるとも言える。
　ここで、図示のように、発光部１０を構成する多数の自発光型素子１０ａは、それぞれ異なる方向あるいは角度に成分光ＩＬをそれぞれ射出可能としている。これにより、異なる位置にある自発光型素子１０ａからそれぞれ射出された成分光ＩＬを、投影領域ＰＤ上の同一点（位置）において重畳させることが可能となる。成分光ＩＬを重畳させることにより、各成分光ＩＬの光量が小さくても、必要に足る明るさの画像投影が可能になる。また、同一点に集光される光の本数を増やすことで、光量を向上することができる。ただし、光量をアップするために多くの成分を一点に集光すると、投影領域ＰＤ上において構成される画像の画素数が減少するため、実際には、求める光量及び解像度のバランスにより所望の数値を設定することになる。
　図３（Ａ）及び３（Ｂ）は、上述のように成分光ＩＬを互いに異なる方向あるいは角度に射出させる多数の自発光型素子１０ａの構成についての一例をそれぞれ示す図である。図３（Ａ）の一例では、各自発光型素子１０ａが、レーザー発光素子で構成されているものを示している。この場合、成分光ＩＬとしてレーザー光を発するレーザー発光素子ＬＤで各自発光型素子１０ａが構成され、レーザー発光素子ＬＤの先に適宜角度を設けたミラー（図示省略）を設けておくことで、所望の角度または方向に成分光ＩＬであるレーザー光を射出させることができる。このように、各自発光型素子１０ａがレーザー光すなわちコヒーレント光を発生させるものとすることで、成分光ＩＬの射出角度の調整を容易かつ正確にし、高効率に光を利用できる。
　また、図３（Ｂ）の一例では、各自発光型素子１０ａが、ＬＥＤ光源で構成されているものを示している。この場合、成分光ＩＬとしてＬＥＤ光を発するＬＥＤ発光素子ＬＥにレンズ機能を有したキャップ部材（レンズ部材）ＣＰを被せて保護したＬＥＤパッケージで各自発光型素子１０ａが構成され、キャップ部材ＣＰが成分光ＩＬを屈折させることで成分光ＩＬの射出角度あるいは方向を適宜調整することができる。
　以上のようにして、多数の自発光型素子１０ａは、互いに異なる方向に成分光ＩＬをそれぞれ射出させることが可能となっている。なお、図３（Ａ）及び３（Ｂ）は、自発光型素子１０ａについての例示であり、このほかの構造によって自発光型素子１０ａを構成することも可能である。例えば、上記図３（Ｂ）のＬＥＤにかえて照明系として高圧水銀ランプ等を用いる構成とすることも可能である。なお、射出される成分光ＩＬの射出角度に分布がある、すなわち広がりがあるような場合には、詳しくは後述する光選択部２０の光透過部ＱＡ及び光遮蔽部ＱＢの幅（大きさ及び範囲）や位置を調整することができる。これにより、使用されるべき成分光の射出角度を所望の状態に規制することができる。
　図２に戻って、光選択部２０について詳細に説明する。光選択部２０は、上記のようにして成分光ＩＬを射出する発光部１０の各自発光型素子１０ａに対応して設けられる多数のスリット状あるいは格子状の光透過部ＱＡと光遮蔽部ＱＢとを交互に配置するような構成となっている。すなわち、光選択部２０は、光透過部ＱＡにおいて、利用されるべき成分光ＩＬを透過させる一方、光遮蔽部ＱＢによってその他の成分を遮断して、光の透過を制限している。光透過部ＱＡと光遮蔽部ＱＢとについてより具体的には、例えばグリッド状の部材において孔のある部分と孔のない部分（孔を塞いだ部分）とを形成して光透過部ＱＡ及び光遮蔽部ＱＢの位置が固定的に決まっている構成とすることもできる。例えばパララックスバリアのような構成等が考えられる。また、光選択部２０を、例えば光の遮断と透過とを切り替えるパネル型部材のようなものとすることでバルブの機能をもたせ、光透過部ＱＡ及び光遮蔽部ＱＢの位置が可変となる構成とすることも可能である。光の遮断と透過との切り替えにより可変制御とすることで、各成分光の射出角度の選択パターンを増やせる。また、光透過部ＱＡ及び光遮蔽部ＱＢの幅（大きさ及び範囲）については、種々の態様が可能であり、例えば、各自発光型素子１０ａのサイズと配列に合わせるものとすることもできるが、各自発光型素子１０ａよりも小さい（細かい）ピッチで並べることも可能である。以上のように、光選択部２０は、光透過部ＱＡと光遮蔽部ＱＢとを有することで、成分光ＩＬのうち利用すべき射出角度にある成分のみを通過させ他の成分を排除することができる。また、光選択部２０は、各成分光ＩＬの角度の広がりを制限して指向性を持たせることができる。例えばレンチキュラーレンズのような構成等が考えられる。言い換えると、光選択部２０は、成分光ＩＬを画像光として利用するか否かを射出角度に応じて決定する部材である。
　以上のように、光射出調整機構１００は、発光部１０と光選択部２０とによって、画像光を構成する各成分光ＩＬの発光位置と利用する射出角度とを調整することを可能にするものとなっている。つまり、光射出調整機構１００は、回路装置８０による制御のもと光源側での画像光の射出状態を設定する光設定部である。なお、光選択部２０を可変制御可能な構成とした場合、回路装置８０における制御によって、発光部１０の発光位置と光選択部２０光透過部ＱＡの位置関係を調整して利用効率を上げることで、さらなる光量アップが可能となる。
　投射光学系４０は、上記のようにして光射出調整機構１００を経た成分光ＩＬ、すなわち光選択部２０を通過して各成分光ＩＬの全体を画像光として投影領域ＰＤ上に投射させる投射レンズである。投射光学系４０を経た各成分光ＩＬのうち、ある成分は、図示のように、投影領域ＰＤ上において他の成分光ＩＬと互いに重畳し合う。例えば、図中実線で示すように、自発光型素子１０ａのうち、図示において上から４番目の自発光型素子ａ４（１０ａ）と、これに隣接する５番目の自発光型素子ａ５（１０ａ）とは、互いに異なる角度で射出されるが、投影領域ＰＤ上では最終的に同じ位置ＰＡ１に到達している。つまり、自発光型素子ａ４からの成分光ＩＬａ（ＩＬ）と自発光型素子ａ５からの成分光ＩＬｂ（ＩＬ）とは、投影領域ＰＤ上の位置ＰＡ１において重畳して投影画像として１つの投影画素を形成している。同様に、図中破線で示す成分光ＩＬどうしは、投影領域ＰＤ上の位置ＰＡ２において重畳し１つの投影画素を形成し、図中一点鎖線で示す成分光ＩＬどうしは位置ＰＡ３において１つの投影画素を形成している。このように、発光部１０において面状に配置された多数の自発光型素子１０ａからの成分光ＩＬが一斉に投影領域ＰＤに向けて射出されることで、投影領域ＰＤの面領域上において画像が形成可能となっている。なお、投射光学系４０は、例えば各成分子ＩＬの光線束が角度の広がりを有するような場合にこれを収束させつつ投影領域ＰＤ上に投射させるものとしても機能している。
　撮像部７０は、例えば距離画像を測定可能なカメラで構成されるものであり、上記の光学系部分５０からの画像光が投射される被照射領域内の投影領域ＰＤを撮像して、プロジェクター２に対する投影領域ＰＤの距離や投影領域ＰＤの形状すなわち投影領域ＰＤ上の各小領域さらには各点までの距離等を測定する。つまり、プロジェクター２は、撮像部７０を有することで投影領域ＰＤのプロジェクター２に対する深さ情報（Ｚ方向に関する情報）や、投影領域ＰＤ上の各小領域（各点）における方位に関する情報を取得することができる。なお、図２の場合、投影領域ＰＤは、光軸ＯＡに対して垂直な平面となっている。この場合、光軸ＯＡ上に関する投影領域ＰＤの距離情報（深さ情報）が取得されれば十分である。
　回路装置８０は、画像処理部８１と、発光駆動部８２と、主制御部８８とを備え、光学系部分５０の動作制御を含む、プロジェクター２の動作全体を制御する装置である。主制御部８８は、全体の動作を統括する。また、画像処理部８１は、投射すべき画像情報の処理を行うとともに、特に本実施形態では、撮像部７０から取得される投影領域ＰＤの形状等の距離情報を取得し、当該距離情報に基づいて画像処理を行う。発光駆動部８２は、主制御部８８及び画像処理部８１からの指示に従って、光射出調整機構１００を構成する発光部１０及び光選択部２０の動作制御を行う。すなわち、発光部１０を構成する各自発光型素子１０ａの点灯タイミングや点灯光量の制御や、光選択部２０における多数のスリット状の光透過部ＱＡと光遮蔽部ＱＢとの配置切替の駆動動作をする。以上のように、回路装置８０は、プロジェクター２の各種動作制御のうち光射出調整機構１００の動作制御に関しては、成分光ＩＬの射出位置および射出角度を制御する光制御部として機能する。
　以上のプロジェクター２による画像投射の場合、成分光ＩＬの選択機能を有する光射出調整機構１００を回路装置８０によって制御することで、画像形成位置を適宜変更させることができる。これにより、例えば図４（Ａ）の場合と図４（Ｂ）の場合とに示すように、異なる距離にある投影領域ＰＤに対して、投射光学系４０のフォーカス機能によらずに焦点の合った画像を形成させることが可能となる。言い換えると、投影領域ＰＤの形状等に応じて焦点位置を変更させることができる。図４（Ａ）及び４（Ｂ）のうち、図４（Ａ）は、投影領域ＰＤが光軸ＯＡに対して垂直な平面であってプロジェクター２からの距離が奥行き方向（Ｚ方向）に関して比較的遠い位置となるように配置された場合を示している。これに対して、図４（Ｂ）は、投影領域ＰＤが光軸ＯＡに対して垂直な平面であって奥行き方向（Ｚ方向）に関して比較的近い位置となるように配置された場合を示している。なお、ここでは、図４（Ａ）の場合の投射のみ、あるいは図４（Ｂ）の場合の投射のみのように、単独の平面に対して投射を行う場合には、一定の奥行き方向への投射であるものと考え、図４（Ａ）の場合の投射と図４（Ｂ）の場合の投射との双方を取り扱ったり、あるいは図５等を参照して後述するように２以上の異なる位置にある投影領域を取り扱ったりする場合に奥行き方向が異なる位置にあるものと考える。
　以下、図４に示す場合におけるプロジェクター２による画像投射の動作の一例について説明する。まず、図４（Ａ）及び４（Ｂ）に共通する前提として、撮像部７０からの投影領域ＰＤについての距離情報を取得し、当該距離情報に基づいて補正した画像情報に応じた光線の射出をするように、回路装置８０が光射出調整機構１００を制御している。具体的に例えば、図４（Ａ）に示す場合の投射では、投影領域ＰＤ上の投影位置のうち例えば下方側に位置する位置ＰＡ１には、実線で示す成分光ＩＬが対応する光線となっている。すなわち、回路装置８０による光射出調整機構１００の制御によって、発光部１０を構成する自発光型素子１０ａのうち自発光型素子ａ４と自発光型素子ａ５とを位置ＰＡ１上における画像（画素）に対応させている。同様に、回路装置８０は、投影領域ＰＤ上の投影位置のうち中央側に位置する位置ＰＡ２には、他の自発光型素子１０ａからの成分光ＩＬ（図中破線）を対応させ、投影領域ＰＤ上の投影位置のうち上方側に位置する位置ＰＡ３には、さらに他の自発光型素子１０ａからの成分光ＩＬ（図中一点鎖線）を対応させるように、光射出調整機構１００を制御している。上記では、説明の簡略化のため、３つの位置ＰＡ１～ＰＡ３について説明したが、同様のことが２次元的平面である投影領域ＰＤ全体に対して各成分光全体が画像光として面状に照射されていることで、投影領域ＰＤの全体に対して画像投射がなされ、投影画像が形成されるものとなっている。また、重畳させる自発光型素子１０ａの数についても、図示では、２つの発光点からの成分光ＩＬを１か所の投影領域ＰＤ上の１つの位置に重畳させるものとしているが、これに限らず例えば３つ以上の発光点からの成分光ＩＬを投影領域ＰＤ上の１つの位置に重畳させてもよい。重畳の度合いについては、発光点の数（自発光型素子１０ａの数）と要求する解像度との関係等によって適宜変更される。
　次に、図４（Ｂ）に示す場合の画像投射の動作について説明をする。なお、図４（Ｂ）における投影領域ＰＤの被投射位置として代表的に示す３つの位置ＰＢ１～ＰＢ３は、図４（Ａ）における３つの位置ＰＡ１～ＰＡ３に対応しているものとする。言い換えると、位置ＰＡ１～ＰＡ３での画像の状態と位置ＰＢ１～ＰＢ３での画像の状態とが揃っていれば、図４（Ａ）の投影領域ＰＤでの投影画像と図４（Ｂ）の投影領域ＰＤでの投影画像とが一致することを意味する。図４（Ｂ）に示す場合の投射においても、上記した図４（Ａ）の場合と同様に、回路装置８０が光射出調整機構１００を制御することで、投影領域ＰＤ上に画像が形成される。ただし、図４（Ｂ）の場合、撮像部７０から取得される投影領域ＰＤについての距離情報が図４（Ａ）の場合と異なっている（図４（Ａ）の場合よりも位置が近い）。このため、投影領域ＰＤ上の各位置と、光射出調整機構１００において対応させる自発光型素子１０ａとの関係が図４（Ａ）に示す場合とは異なるものとなるように回路装置８０が光射出調整機構１００を制御している。図４（Ｂ）に示す場合では、例えば投影領域ＰＤ上の投影位置のうち下方側に位置する位置ＰＢ１には、図示において上から２番目の自発光型素子ａ２（１０ａ）からの成分光ＩＬ（図中実線）と、上から７番目の自発光型素子ａ７（１０ａ）からの成分光ＩＬ（図中実線）とを対応させるようにしている。同様に、投影領域ＰＤ上の投影位置のうち中央側に位置する位置ＰＢ２には、他の自発光型素子１０ａからの成分光ＩＬ（図中破線）を対応させるようにし、投影領域ＰＤ上の投影位置のうち上方側に位置する位置ＰＢ３には、一点鎖線で示すように、さらに他の自発光型素子１０ａからの成分光ＩＬ（図中一点鎖線）を対応させるようにしている。
　以上のように、本実施形態に係るプロジェクター２は、図４（Ａ）の場合と図４（Ｂ）の場合とでのように、被照射領域内にある投影領域ＰＤの位置が変わっても、これに応じて対応可能な射出位置及び射出角度にある成分光ＩＬを選択するように画像光を制御することで、投射光学系４０のフォーカス機能を用いずに同じ画像をピントの合った状態で形成させることが可能となる。見方を変えると、投影領域ＰＤの位置に応じてプロジェクター２から射出される画像光の焦点位置をフォーカス機能とは独立して投影領域ＰＤに応じて変更することができるものとなっている。
　図５（Ａ）及び５（Ｂ）は、プロジェクター２を用いた分割領域への画像投射の一例を示す図である。具体的には、図５（Ａ）及び５（Ｂ）に示す場合、投影領域ＰＤが互いに異なる奥行き方向の位置を含む第１領域ＰＤ１と第２領域ＰＤ２との２つの領域（分割領域）に分かれている。ここでは、奥行き方向に関する位置の遠い側が第１領域ＰＤ１となっており、近い側が第２領域ＰＤ２となっているものとする。ただし、第１領域ＰＤ１及び第２領域ＰＤ２は、ともに光軸ＯＡに対して垂直なＸＹ面に平行な平面であるものとする。このような分割領域への場合であっても、プロジェクター２は、撮像部７０から取得される第１領域ＰＤ１と第２領域ＰＤ２との距離情報に基づいて各自発光型素子１０ａの投射範囲を、第１領域ＰＤ１用のものと第２領域ＰＤ２用のものとに振り分けるように光射出調整機構１００の動作を制御して、第１領域ＰＤ１と第２領域ＰＤ２との双方に対する画像形成を可能にしている。なお、この場合においても発光部１０において面状に配置された多数の自発光型素子１０ａからの成分光ＩＬが一斉に射出されることで、複数の分割領域で構成される投影領域ＰＤの面領域全体に対して画像が形成されるものとなっている。
　ここで、図５（Ｂ）において、プロジェクター２における第１領域ＰＤ１を含む面内での投射可能な範囲を投影可能領域ＰＰ１とし、第２領域ＰＤ２を含む面内での投射可能な範囲を投影可能領域ＰＰ２とする。すなわち、投影可能領域ＰＰ１は、仮想的な画像光の被照射領域であり、仮に発光部１０における全ての自発光型素子１０ａを、第１領域ＰＤ１を含む平面内のみに向けて投射した場合に照射可能な範囲を示すものである。同様に、投影可能領域ＰＰ２は、仮に発光部１０における全ての自発光型素子１０ａを、第２領域ＰＤ２を含む平面内のみに向けて投射した場合に照射可能な範囲を示すものである。言い換えると、投影可能領域ＰＰ１のうち第１領域ＰＤ１だけを照射するのであれば、発光部１０の自発光型素子１０ａのうち、第１領域ＰＤ１に集光する射出位置及び射出角度の成分光ＩＬを射出するもののみを利用するように自発光型素子１０ａ等の選択をすればよい。同様に、投影可能領域ＰＰ２のうち第２領域ＰＤ２だけを照射するのであれば、自発光型素子１０ａのうち、第２領域ＰＤ２に集光する射出位置及び射出角度の成分光ＩＬを射出するもののみを利用するように自発光型素子１０ａ等の選択をすればよい。つまり、回路装置８０において、光射出調整機構１００での光の振り分け制御を適宜行えばよいことになる。
　以上のように、本実施形態では、回路装置８０において、光射出調整機構１００から第１領域ＰＤ１に向けて射出される成分光ＩＬと第２領域ＰＤ２に向けて射出される成分光ＩＬとを振り分ける制御を行うことで、上記のような画像形成を行うものとなっている。つまり、プロジェクター２は、複数の投影面への同時投影が可能である。
　以下、図６のフローチャートを参照して、図５に示す２つの分割領域へ投射をする場合での画像投射の処理の一例について説明する。まず、回路装置８０において、主制御部８８の制御下で外部からの距離画像データの取り込みを行う（ステップＳ１１）。
　次に、主制御部８８は、撮像部７０を動作させて、投影領域ＰＤを撮像して距離に関する情報を取得させ、投影領域ＰＤの位置すなわち第１領域ＰＤ１と第２領域ＰＤ２との位置に関する情報を取り込む（ステップＳ１２）。より具体的には、主制御部８８は、画像処理部８１に内蔵される距離画像生成部８１ａ（図２参照）を動作させて、撮像部７０から取得した情報に基づき、投影領域ＰＤの各分割領域である第１領域ＰＤ１と第２領域ＰＤ２とについて、プロジェクター２までの距離や方位に関するデータをそれぞれ抽出させる。
　次に、主制御部８８は、ステップＳ１２において取得された距離や方位に関するデータから、各領域ＰＤ１，ＰＤ２に集光可能な成分光ＩＬを射出する自発光型素子１０ａの抽出をし、第１領域ＰＤ１に対して投射される成分光ＩＬ１と、第２領域ＰＤ２に対して投射される成分光ＩＬ２とを振り分け（図５（Ａ）参照）、各自発光型素子１０ａの割り当ての処理を行う（ステップＳ１３）。
　次に、主制御部８８は、ステップＳ１１で取得した画像データと、ステップＳ１３における自発光型素子１０ａの割り当てとに基づいて画像データの補正処理を行う（ステップＳ１４）。すなわち、各画像データと、当該画像データに対応する投影画像を形成させる成分光を射出する各自発光型素子１０ａとの対応関係を定める。
　最後に、主制御部８８は、ステップＳ１４での対応関係に基づく画像信号を、発光駆動部８２に送信し（ステップＳ１５）、発光駆動部８２からの駆動信号に基づいて画像投射の動作が開始される。
　なお、上記の説明では、第１領域ＰＤ１と第２領域ＰＤ２との双方に対して同時に画像投射をするものとしているが、例えば、第１領域ＰＤ１に対する投射と第２領域ＰＤ２に対する投射とを、時分割で行うものとすることも可能である。例えば、複数の自発光型素子１０ａのうちある自発光型素子１０ａについては、第１領域ＰＤ１に対する投射と第２領域ＰＤ２に対する投射との双方に兼用する、という制御を行う場合には、時分割して投射を切り替えることで、目的を達成させることができる。
　また、以上の例では、投影領域ＰＤが２つの領域に分かれている場合について説明しているが、３つ以上の領域に分かれている場合においても、同様にして画像投射を行うことができる。さらに、上記では、各領域を平面上のものとしているが、平面でない曲率を有するような面に対しても画像を形成させることができる。
　さらに、多数の微小な曲面をつなぎ合わせることで２次元的または３次元的広がりを有する投影領域ＰＤを形成するものと考えれば、微小な各曲面に対して対応する自発光型素子１０ａを一斉照射することも可能である。この場合、例えば図７に示すように、立体的な曲面形状を有する投影領域ＰＤに対して画像投射を行うことができることになる。
　また、見方を変えると、プロジェクター２は、ある空間に対して任意に位置を定めて投射を行うことができるものであると考えることもできる。図８（Ａ）及び８（Ｂ）は、立体的領域への投射の状態の一例を示す図である。すなわち、プロジェクター２において光射出調整機構１００による画像光の投影可能な空間的（立体的）領域（被照射領域）を投影可能領域ＰＸとした場合、投影領域ＰＤは、投影可能領域ＰＸ内において自由に設定できることになる。なお、図示の場合では一例として、投影領域ＰＤが半球状である場合を示している。
　以上のように、本実施形態のプロジェクター２は、発光部１０において複数の位置に配置される自発光型素子１０ａからそれぞれ射出される成分光ＩＬについて、当該成分光ＩＬごとに利用する射出角度を調整（設定）する光射出調整機構１００と、光射出調整機構１００を経た成分光ＩＬによって照射される投影領域ＰＤに対応して、光射出調整機構１００から射出される成分光ＩＬの射出位置および射出角度を制御する光制御部である回路装置８０と、を備える。これにより、回路装置８０の制御のもと、光射出調整機構１００において、画像光を構成する各成分光を、複数の位置から互いに異なる角度でそれぞれ射出することで、被照射領域すなわち投影領域が奥行きのあるものすなわち奥行き方向に関して異なる距離に領域を有するような場合であっても、当該投影領域に対して同時並行的に投射を行うことができる。言い換えると、同時並行的に異なる奥行き空間に投射を行うことができる。
　また、上記プロジェクター２では、任意の位置に映像を結像できるので、例えばプロジェクションマッピング等の立体物への投影において、従来のプロジェクターでは複数台必要であったものを、１台のプロジェクター２を用いて実現することができる。また、上記プロジェクター２では、光線の集光密度を位置によって変化させることが可能となるため、映像のある部分のみを特に明るくする等の利用が可能になる。例えば映像のある一部のみを光らせることができることで、金属光沢感等の表現が可能となる。さらに、焦点調整機構が不要になりコストダウンすることが可能となり、立体物等へのプロジェクションマッピングにおけるフォーカス感を向上させることができる。
　〔第２実施形態〕
　以下に、第２実施形態のプロジェクターについて説明する。第２実施形態のプロジェクターは、第１実施形態のプロジェクターを変形したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態のプロジェクターと同様の構造を有する。
　図９に示すように、第２実施形態のプロジェクター２０２は、単板式のプロジェクターであり、光射出調整機構２００として、光源光を発生する光源部と光源部から照明光を形成する照明光学系とを含む光源装置２１と、光源装置２１から射出された照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５から射出された各色の画像光を構成する成分光の選択を行う光選択部２２０とを備える。さらに、プロジェクター２０２は、光選択部２２０により成分光を選択された画像光を投影領域ＰＤに投射する投射光学系４０を備える。
　なお、以上のプロジェクター２０２において、光源装置２１は、光源ランプ２１ａと、凹レンズ２１ｂと、一対のレンズアレイ２１ｄ，２１ｅと、偏光変換部材２１ｇと、重畳レンズ２１ｉとを備える。このうち、光源光を発生する光源部である光源ランプ２１ａは、例えば高圧水銀ランプ等であるランプ本体２２ａと、光源光を回収して前方に射出させる凹面鏡２２ｂとを備える。凹レンズ２１ｂは、光源ランプ２１ａからの光源光を平行化する役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂが放物面鏡である場合には、省略することもできる。照明光学系を構成する一対のレンズアレイ２１ｄ，２１ｅは、マトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって凹レンズ２１ｂを通過した光源ランプ２１ａからの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材２１ｇは、詳細は省略するが、ＰＢＳ及びミラーを組み込んだプリズムアレイと、当該プリズムアレイに設けた射出面上にストライプ状に貼り付けられる波長板アレイとを備える。重畳レンズ２１ｉは、偏光変換部材２１ｇを経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部２５として設けた液晶ライトバルブに対する重畳照明を可能にする。つまり、両レンズアレイ２１ｄ，２１ｅと重畳レンズ２１ｉとを経た照明光は、光変調部２５に設けられた液晶パネル２６を均一に重畳照明する。
　光変調部２５は、上記のように液晶ライトバルブである。より具体的には、光変調部２５は、液晶素子である液晶パネル２６と、光入射側偏光板２５ｅと、光射出側偏光板２５ｈとを備え、入射した照明光の強度の空間分布を構成画素の単位で変調する非発光型の光変調装置である。なお、光変調部２５の前段には、入射する照明光の調整をするフィールドレンズ２３ｆが設けられている。
　光選択部２２０は、上記した光変調部２５を構成する液晶ライトバルブの後段に配置される。この光選択部２２０は、光の遮断と透過とを切り替えるパネル型部材であり、例えば液晶パネルによって構成される。つまり、光選択部２２０は、光変調部２５から射出された光について画素単位で射出角度を選択するための切替パネルによって構成されるものである。
　つまり、本実施形態では、光変調部２５を構成する液晶ライトバルブと、光選択部２２０とにより、いわば２重のライトバルブが構成されることで、各成分光の射出位置と射出角度とを調整することが可能となっている。つまり、光変調部２５が第１のライトバルブとして、面状に発光される発光部としての発光点の位置を定め、光選択部２２０が第２のライトバルブとして、第１のライトバルブから発生した光の射出角度を決定するものとなっており、これらが光射出調整機構２００としての本質的機能を果たしている。
　以下、図１０（Ａ）を参照して、本実施形態に係るプロジェクター２０２による画像投射の動作について具体的に説明する。なお、図１０（Ａ）は、図９に示した構造のうち光射出調整機構２００及びその周辺の構造について概念的に示すものである。図示のように、光変調部２５において照明光から画素単位で変調され、光変調部２５の液晶パネル２６（第１のライトバルブ）を構成する各画素の位置から成分光ＩＬが回路装置（図示省略）の制御のもと、それぞれ射出される。つまり、第１のライトバルブである液晶パネル２６を構成する複数の画素がいわば面状に配置された複数の発光点である。光変調部２５から射出された各成分光ＩＬは、光選択部２２０（第２のライトバルブ）において、射出角度が整えられる。すなわち、ある程度広がった角度をもって光変調部２５の液晶パネル２６を構成する各画素から射出された成分光ＩＬのうち、所望の角度で射出されるもののみが選択され、投射光学系４０を経て投影領域ＰＤに投射される。なお、図示の例では、投影領域ＰＤは２つの分割領域ＰＤ１，ＰＤ２で構成されており、各成分光ＩＬのうち、一部の成分が分割領域ＰＤ１に向けて投射され、他の成分が分割領域ＰＤ２に向けて投射されるものとなっている。すなわち、光変調部２５における射出位置と、光選択部２２０において決定される射出角度とによって各成分光ＩＬの振り分けがなされている。
　本実施形態の場合においても、光射出調整機構２００において、画像光を構成する各成分光を、複数の位置から互いに異なる角度でそれぞれ射出することで、被照射領域すなわち投影領域が奥行きのあるものすなわち奥行き方向に関して異なる距離に領域を有するような場合であっても、当該投影領域に対して同時並行的に投射を行うことができる。
　また、図１０（Ｂ）に示す一変形例のように、光選択部２２０を構成する切替パネルの前後において、一対のマイクロレンズアレイＭＬａ，ＭＬｂを配置することにより、より多くの光を取り込むようにするものとしてもよい。
　図１１（Ａ）は、本実施形態における２重のライトバルブ構造について一部拡大して一例を示すものである。上述した光変調部２５側のライトバルブ（第１のライトバルブ）を構成する画素の数と、光選択部２２０側のライトバルブ（第２のライトバルブ）を構成する画素の数とは、同数として１対１に対応させることもできるが、図１１（Ａ）に示すように、第２のライトバルブの画素数を第１のライトバルブの画素数よりも多くする（第２のライトバルブ側をより細かくする）という構成にしてもよい。すなわち、光変調部２５側における１つの画素Ｐ１に対して、光選択部２２０側の複数の画素Ｐ２（図示の場合４×４の１６個）を対応させるように構成してもよい。これにより、光変調部２５側から画素ごとに角度に広がりを持った状態で射出される画像光の成分について必要な射出角度のものを選択することができる。
　なお、以上のような構成は、上記のような第１のライトバルブの各画素を発光点とする構成以外の構成においても適用できる。例えば図１１（Ｂ）に示すように、発光部に自発光型の光源であって広がりを持った状態で光を発生する光源素子ＰＱを用いる場合にも、各光源素子ＰＱに対して複数の画素Ｐ２を対応させたライトバルブを光選択部２２０として適用することで、光源素子ＰＱから射出される光の射出角度を規制することができる。
　〔第３実施形態〕
　以下に、第３実施形態のプロジェクターについて説明する。第２実施形態のプロジェクターは、第２実施形態のプロジェクターを変形したものであり、特に説明しない部分は、第２実施形態のプロジェクターと同様の構造を有する。
　図１２に示すように、第３実施形態のプロジェクター３０２は、光射出調整機構３００の発光部として、光源装置２１と、光源装置２１からの光源光を青緑赤の３色の色光に分離する色分離光学系２３と、色分離光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部３２５とを備え、発光部以外の光射出調整機構３００の構成要素として、光変調部３２５から射出された各色の画像光を構成する成分光の選択を行う光選択部３２０を備える。さらに、プロジェクター３０２は、光選択部３２０により成分光を選択された各色の画像光を合成する合成プリズム（合成光学系）であるクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を通過した画像光を投影領域ＰＤに投射する投射光学系４０とを備える。
　なお、以上のプロジェクター３０２において、第２実施形態のプロジェクター２０２（図９参照）と同様に、光源装置２１は、光源ランプ２１ａと、凹レンズ２１ｂと、一対のレンズアレイ２１ｄ，２１ｅと、偏光変換部材２１ｇと、重畳レンズ２１ｉとを備え、光源ランプ２１ａは、ランプ本体２２ａと、凹面鏡２２ｂとを備える。なお、重畳レンズ２１ｉは、偏光変換部材２１ｇを経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部３２５に設けた各色の液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに対する重畳照明を可能にする。つまり、両レンズアレイ２１ｄ，２１ｅと重畳レンズ２１ｉとを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系２３を通って、光変調部３２５に設けられた各色の液晶パネル２６ａ，２６ｂ，２６ｃを均一に重畳照明する。
　色分離光学系２３は、第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂと、フィールドレンズ２３ｆ，２３ｇ，２３ｈと、反射ミラー２３ｊ，２３ｍ，２３ｎ，２３ｏとを備え、光源装置２１とともに照明装置を構成する。ここで、第１ダイクロイックミラー２３ａは、青緑赤の３色のうち例えば青（Ｂ）色を透過させ、緑（Ｇ）及び赤（Ｒ）色を反射する。また、第２ダイクロイックミラー２３ｂは、入射した緑赤の２色のうち例えば緑（Ｇ）色を反射し、赤（Ｒ）色を透過させる。これにより、光源光を構成するＢ光、Ｇ光、及びＲ光は、第１、第２、及び第３光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３にそれぞれ導かれ、異なる照明対象にそれぞれ入射する。
　光変調部３２５は、上記した各色用の３つの光路ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３に対応して、３つの液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備える。
　第１光路ＯＰ１に配置されたＢ色用の液晶ライトバルブ２５ａは、Ｂ光によって照明される液晶パネル２６ａと、液晶パネル２６ａの入射側に配置される光入射側偏光板２５ｅと、液晶パネル２６ａの射出側に配置される光射出側偏光板２５ｈとを備える。
　第２光路ＯＰ２に配置されたＧ色用の液晶ライトバルブ２５ｂは、Ｇ光によって照明される液晶パネル２６ｂと、液晶パネル２６ｂの入射側に配置される光入射側偏光板２５ｆと、液晶パネル２６ｂの射出側に配置される光射出側偏光板２５ｉとを備える。
　第３光路ＯＰ３に配置されたＲ色用の液晶ライトバルブ２５ｃは、Ｒ光によって照明される液晶パネル２６ｃと、液晶パネル２６ｃの入射側に配置される光入射側偏光板２５ｇと、液晶パネル２６ｃの射出側に配置される光射出側偏光板２５ｊとを備える。
　光選択部３２０は、上記した光変調部３２５を構成する３つの液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの後段にそれぞれ配置される３つの切替パネル３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃを備える。
　液晶ライトバルブ２５ａの後段に配置された切替パネル３２０ａは、液晶ライトバルブ２５ａから射出されたＢ光について画素単位で射出角度を選択する。液晶ライトバルブ２５ｂの後段に配置された切替パネル３２０ｂは、液晶ライトバルブ２５ｂから射出されたＧ光について画素単位で射出角度を選択する。液晶ライトバルブ２５ｃの後段に配置された切替パネル３２０ｃは、液晶ライトバルブ２５ｃから射出されたＲ光について画素単位で射出角度を選択する、すなわち、角度成分の調整をする。
　クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成光学系に相当するものであり、Ｘ字状に交差する一対のダイクロミラー２７ａ，２７ｂが形成されており、一方の第１ダイクロミラー２７ａはＢ光を反射し、他方の第２ダイクロミラー２７ｂはＲ光を反射する。これにより、クロスダイクロイックプリズム２７から、Ｂ光、Ｇ光、及びＲ光を合成したカラーの像光が射出される。
　投射光学系４０は、投射光学系として、クロスダイクロイックプリズム２７で合成されたカラーの像光を、所望の倍率で投影領域ＰＤに投射する。つまり、各液晶パネル２６ａ～２６ｃに入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画が投射される。
　本実施形態の場合においても、光射出調整機構３００において、画像光を構成する各成分光を、複数の位置から互いに異なる角度でそれぞれ射出することで、被照射領域すなわち投影領域が奥行きのあるものすなわち奥行き方向に関して異なる距離に領域を有するような場合であっても、当該投影領域に対して同時並行的に投射を行うことができる。
　この発明は、上記の実施形態又は実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
　例えば、光射出調整機構については、上記のほかにも、例えば図１３に示すように、面発光レーザー等で構成される発光部４１０と、多数のマイクロミラーＭＭを配列させたデジタル・マイクロミラー・デバイスで構成される光選択部４２０とを用い、発光部４１０により面状に互いに平行に射出される成分光ＩＬをデジタル・マイクロミラー・デバイスである光選択部４２０によって所定の射出角度で投射させるものとしてもよい。この場合、例えば面発光レーザーの射出タイミングとデジタル・マイクロミラー・デバイスの回転速度とを同期させるものとする。また、デジタル・マイクロミラー・デバイスをオンとオフの切替のみに利用することで、光選択部として適用するものとしてもよい。
　また、上記では、各発光部の光源点やパネルの画素単位で光の照射を説明しているが、面状の発光部がいくつかの部分面光源を組み合わせて構成されているようにすることもできる。すなわち、発光部の構成において、例えば複数（多数）の位置から面状に光を発生して画像光を形成するブロック状の小光源部をいくつか組み合わせて１つの発光部を構成することも可能である。この場合、例えばあるブロック状の小光源部の１つが投影領域ＰＤのある一領域を照射させ、すべてのブロック状の小光源部が組み合わせられることで、投影領域ＰＤの全体を照射するように調整するものとしてもよい。また、異なるブロック状の小光源部からそれぞれ射出された成分光が、投影領域ＰＤの一部または全部を重畳して照射するものとしてもよい。また、撮像部７０からの距離画像に応じて、１つのブロック状の小光源部の中において画像補正をするように制御したりするものとしてもよい。
　また、例えば図３（Ａ）に示すレーザー発光素子においても、可変型のミラーを設けることで、射出角度を調整するものとしてもよい。
　また、発光部の発光点の数、すなわち自発光型素子の個数や、第１のライトバルブを構成する画素の画素数については、種々のものが適用可能であるが、発光点の個数が多いほど、上記のような射出角度の選択において、自由度が増す。見方を変えると、光源側あるいは画像形成側の画素数を多くするほど被照射領域の奥行き方向に関する情報への対応度を向上させることができ、投影領域ＰＤの範囲が複雑な立体的形状となっても対応しやすくなる。また、重畳させる成分光ＩＬの数を増やす、すなわち画像を明るくすることもできる。
　また、発光部は、例えば自発光型素子を平面上に配列するものとしているが、曲面上に配列する構成とすることも可能である。また、自発光型素子の配列を投影領域の形状に応じて変化させることで、各成分光の射出位置や射出角度を調整するものとしてもよい。
　また、光選択部に用いるパネルについては、透過型の液晶パネルに限らず、反射型の液晶パネルとすることもできる。
　また、発光部において、画素ずらし（イーシフト）機能を持たせることで、疑似的に画素数を増やすものとしてもよい。
　また、投射光学系４０は、ズームレンズであってよく、縮小投影も可能であり、被写界深度も可変にすることができる。投射光学系４０の被写界深度を調整することで、深さ方向の表示範囲を広げることができる。さらに、投射光学系４０のフォーカス状態を可変とすることで、プロジェクター２による３次元的な投射空間を光軸ＯＡ方向に沿って移動させることもできる。
　２…プロジェクター、　１０…発光部、　１０ａ，ａ２，ａ４，ａ５，ａ７…自発光型素子、　２０，２２０，３２０…光選択部、　２１…光源装置（光源部、照明光学系）、　２３…色分離光学系、　２５…光変調部、　２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…液晶ライトバルブ、　２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…液晶パネル、　２７…クロスダイクロイックプリズム、　２７ａ，２７ｂ…ダイクロミラー、　４０…投射光学系、　５０…光学系部分、　７０…撮像部、　８０…回路装置（光制御部）、　８１…画像処理部、　８１ａ…距離画像生成部、　８２…発光駆動部、　８８…主制御部、　１００，２００,３００…光射出調整機構、　２０２…プロジェクター、　３０２…プロジェクター、　３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ…切替パネル、　ＣＰ…キャップ部材（レンズ部）、　ＩＬ…成分光、　ＩＬａ…成分光、　ＩＬｂ…成分光、　ＬＤ…レーザー発光素子、　ＬＥ…発光素子、　ＬＬ１，ＬＬ２…レンズ、　ＭＬａ，ＭＬｂ…マイクロレンズアレイ、　ＯＡ…光軸、　ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３…光路、　ＰＡ１-ＰＡ３…位置、　ＰＢ１-ＰＢ３…位置、　ＰＤ…投影領域、　ＰＤ１，ＰＤ２…分割領域、　ＰＰ１…投影可能領域、　ＰＰ２…投影可能領域、　ＰＱ…光源素子、　ＰＸ…投影可能領域、　ＱＡ…光透過部、　ＱＢ…光遮蔽部、　ＳＡ…射出面。

Claims (11)

  1. 　発光部において複数の位置からそれぞれ射出される成分光について、当該成分光ごとに利用する射出角度を調整可能にする光射出調整機構と、
    　前記光射出調整機構を経た成分光によって照射される被照射領域内にあって、かつ、奥行き方向について異なる位置を含む投影領域に対応して、前記光射出調整機構から射出される成分光の射出位置および射出角度を制御する光制御部と、を備えるプロジェクター。
  2. 　前記光射出調整機構を経た成分光を前記投影領域上に投射させる投射光学系をさらに備える、請求項１に記載のプロジェクター。
  3. 　前記光射出調整機構は、前記発光部から射出された成分光ごとに、光の透過を制限して利用する射出角度にある成分を選択する光選択部を有する、請求項１及び２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
  4. 　前記光選択部は、光の遮断と透過とを切り替えるパネル型部材であり、
    　前記光制御部は、前記パネル型部材における光の遮断と透過との切り替えを制御して、前記発光部から射出された成分光のうち、所定の射出角度にある成分を選択させる、請求項３に記載のプロジェクター。
  5. 　前記光射出調整機構において、前記発光部は、面状に広がりを有する発光源を含み、射出される成分光は、２次元的または３次元的広がりを有する前記投影領域に対して一斉照射される、請求項１から４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
  6. 　前記発光部は、面状に配置された複数の発光点から成分光をそれぞれ射出する複数の自発光型素子を有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
  7. 　前記自発光型素子は、コヒーレント光を発生させる、請求項６に記載のプロジェクター。
  8. 　前記光射出調整機構は、前記発光部における複数の発光点に対応してそれぞれ設けられて各発光点から発した光の射出角度をそれぞれ調整する複数のレンズ部を有する、請求項６及び７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
  9. 　前記発光部は、光源部で発生させた光源光から照明光を形成する照明光学系と、前記照明光学系からの照明光を変調する光変調部とを有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
  10. 　前記光射出調整機構は、前記発光部から射出された成分光から射出角度にある成分を選択する光選択部として、光の遮断と透過とを切り替えるパネル型部材を有し、前記パネル型部材は、前記光変調部を構成する各画素に対して複数の画素を対応させるように構成されている、請求項９に記載のプロジェクター。
  11. 　前記光射出調整機構は、前記発光部において各色の光に応じて色ごとの成分光をそれぞれ形成させて、当該各色の成分光ごとに利用する角度成分を調整し、
    　前記光射出調整機構を経た各色の成分光を合成する合成光学系をさらに備える、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
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