WO2022201938A1 - 投射装置、制御方法、および記録媒体 - Google Patents

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WO2022201938A1
WO2022201938A1 PCT/JP2022/005235 JP2022005235W WO2022201938A1 WO 2022201938 A1 WO2022201938 A1 WO 2022201938A1 JP 2022005235 W JP2022005235 W JP 2022005235W WO 2022201938 A1 WO2022201938 A1 WO 2022201938A1
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tiles
projection
light
resolution
image
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PCT/JP2022/005235
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紘也 高田
尚志 水本
藤男 奥村
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日本電気株式会社
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    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3155—Modulator illumination systems for controlling the light source
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3179—Video signal processing therefor
    • H04N9/3188—Scale or resolution adjustment

Definitions

  • the present disclosure relates to projection devices and the like used for spatial optical communication.
  • optical space communication that transmits and receives optical signals propagating in space (also called spatial optical signals).
  • Patent Document 1 discloses a projection device including a spatial light modulation element.
  • the signal processing means converts the video signal into spatial phase information.
  • the spatial light modulator has a larger number of partition columns than the number of pixel columns of an image to be displayed.
  • Patent Document 2 discloses a scanning image display device that displays an image by scanning a laser beam.
  • the device of Patent Document 2 displays an image by Lissajous scanning using a two-axis resonant MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System) mirror.
  • MEMS Micro-Electro-Mechanical-System
  • Patent Document 3 discloses a light modulation element in which a plurality of pixels are arranged in a line, a light scanning means for scanning a light beam from the light modulation element, and a light beam from the light scanning means that obliquely obliquely obliquely traverses a screen surface. and a projection lens for projecting.
  • the optical scanning means is arranged on or near the pupil plane of the projection lens.
  • the device of Patent Document 3 displays a two-dimensional image on the screen surface by optical scanning of the optical scanning means.
  • the apparatus of Patent Document 3 adjusts the size of the projected image displayed on the screen surface by making the sampling method of each pixel of the light modulation element different.
  • Patent Document 1 In the method of Patent Document 1, by separating the diffracted light for image display and the zero-order light, a high-definition image can be projected even though the projection lens is omitted.
  • the technique of Patent Document 1 is applied to spatial optical communication, gaps are generated between a plurality of dots forming an image formed by projection light. Therefore, with the method of Patent Document 1, communication with a communication target that has entered between dots cannot be performed.
  • Lissajous scanning using a biaxial resonance type MEMS mirror can eliminate gaps that can occur between a plurality of dots forming an image formed by projection light.
  • An object of the present disclosure is to provide a projection device or the like capable of filling gaps between dots forming an image displayed by projection light without using a mechanically operating mechanism.
  • a projection device corresponds to a light source that emits parallel light, a spatial light modulator that has a modulator that modulates the phase of the parallel light emitted from the light source, and an image displayed by the projected light.
  • Tiles of at least two resolutions for which phase images are set are tiled in the modulation unit, a phase image is set for each of the plurality of tiles, and parallel light is directed toward the modulation unit for which the phase images are set.
  • a control unit that controls a light source so as to irradiate it, and a projection optical system that projects light modulated by the spatial light modulator as projection light.
  • tiles of at least two resolutions for which phase images corresponding to images displayed by projected light are set are tiled in the modulation unit of the spatial light modulator, and the tiled A phase image is set for each of the plurality of tiles, and the light source is controlled so that parallel light is emitted toward the modulation unit on which the phase image is set.
  • a program includes a process of tiling tiles of at least two resolutions in which a phase image corresponding to an image displayed by projected light is set to a modulation unit of a spatial light modulator;
  • a computer is caused to execute a process of setting a phase image for each of a plurality of tiles and a process of controlling a light source so as to irradiate parallel light toward the modulation section on which the phase image is set.
  • a projection device or the like capable of filling gaps between dots forming an image displayed by projection light without using a mechanically actuated mechanism.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a projection device according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the tiling of the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment
  • FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining an example of tiling of Comparative Example 1 in the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment
  • 4 is a conceptual diagram showing an example in which tiles are set under the conditions of Comparative Example 1 in the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of tiling of Comparative Example 2 in the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment;
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example in which tiles are set in the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment under the conditions of Comparative Example 2;
  • An example of the light intensity distribution of a portion of an image displayed by projection light projected when tiles are set in the modulation section of the spatial light modulator of the projection apparatus according to the first embodiment under the conditions of Comparative Example 2. is a graph showing FIG. 7 is a conceptual diagram showing a part of an image displayed by projection light projected when tiles are set in the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment under the conditions of Comparative Example 2;
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining tiling example 1 in the modulation unit of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment;
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing an example in which tiles are set in the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment under the conditions of tiling example 1;
  • FIG. 5 shows the light intensity distribution of a portion of an image displayed by projection light projected when tiles are set in the modulation unit of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment under the conditions of Tiling Example 1.
  • FIG. It is a graph which shows an example.
  • Light intensity of part of an image actually displayed by projection light projected when tiles are set in the modulation unit of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment under the conditions of Tiling Example 1 It is a graph which shows an example of distribution.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a part of an image displayed by projection light projected when tiles are set in the modulation unit of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment under the conditions of Tiling Example 1;
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining tiling example 2 in the modulation unit of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment;
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example in which tiles are set in the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment under the conditions of tiling example 2;
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a part of an image displayed by projection light projected when tiles are set in the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment under the conditions of Tiling Example 2; .
  • FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining tiling example 3 in the modulation unit of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example in which tiles are set in the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment under the conditions of Tiling Example 3;
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a part of an image displayed by projection light projected when tiles are set in the modulation unit of the spatial light modulator of the projection device according to the first embodiment under the conditions of Tiling Example 3; .
  • FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the projection optical system of the projection device according to the second embodiment
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing a part of an image displayed by projection light projected when tiles are set in the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the second embodiment under the conditions of Tiling Example 1;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of a projection device according to a third embodiment.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of changing the positions of a plurality of dots forming an image formed by projection light projected from a projection device according to a third embodiment;
  • FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining an example of changing the tiling of the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the third embodiment
  • FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining an example of changing the tiling of the modulation section of the spatial light modulator of the projection device according to the third embodiment
  • It is a conceptual diagram showing an example of a projection device according to a fourth embodiment. It is a block diagram showing an example of hardware constitutions which realize a control part of a projection device concerning each embodiment.
  • the directions of arrows in the drawings show examples, and do not limit the directions of light and signals.
  • the lines indicating the trajectory of light in the drawing are conceptual and do not accurately represent the actual traveling direction or state of light.
  • changes in the traveling direction and state of light due to refraction, reflection, and diffusion at the interface between air and matter may be omitted, or a luminous flux may be represented by a single line.
  • the projection apparatus of the present embodiment is capable of performing optical spatial communication for transmitting and receiving optical signals propagating in space (hereinafter also referred to as spatial optical signals) without using a medium such as an optical fiber, and displaying and measuring images on a projection surface. Used for distance, etc.
  • the projection apparatus of this embodiment may be used for applications other than optical spatial communication, image display, and distance measurement, as long as it is used for projecting spatial light.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of the projection device 10 of this embodiment.
  • the projection device 10 has a light source 11 , a spatial light modulator 13 , a controller 15 and a projection optical system 17 .
  • Light source 11 , spatial light modulator 13 , and projection optical system 17 constitute projection section 100 .
  • FIG. 1 is a lateral view of the internal configuration of the projection device 10. As shown in FIG. FIG. 1 illustrates lines indicating the trajectory of light.
  • FIG. 1 is conceptual, and does not accurately represent the positional relationship between components, the traveling direction of light, and the like.
  • the light source 11 includes an emitter 111 and a collimator 112.
  • the light source 11 converts the laser light 101 emitted from the emitter 111 into parallel light 102 by the collimator 112 and emits the parallel light 102 .
  • the parallel light 102 emitted from the light source 11 travels toward the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the emitter 111 emits laser light 101 in a predetermined wavelength band under the control of the controller 15 .
  • the wavelength of laser light 101 emitted from light source 11 is not particularly limited.
  • the emitter 111 emits laser light 101 in the visible or infrared wavelength band.
  • near-infrared rays of 800 to 900 nanometers (nm) can raise the laser class, so the sensitivity can be improved by about an order of magnitude compared to other wavelength bands.
  • GaN gallium arsenide
  • infrared laser light 101 in a wavelength band of 1.55 micrometers ( ⁇ m) can be emitted.
  • a high output laser light source of about 100 milliwatts (mW) can be used.
  • mW milliwatts
  • the collimator 112 converts the laser light 101 emitted from the emitter 111 into parallel light 102 .
  • Laser light 101 emitted from emitter 111 is converted into parallel light 102 by collimator 112 and emitted from light source 11 .
  • the incident angle of the parallel light 102 is set non-perpendicular to the modulating section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the emission axis of the parallel light 102 emitted from the light source 11 is oblique to the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 . If the output axis of the parallel light 102 is oblique to the modulation section 130 of the spatial light modulator 13, the parallel light 102 can be incident without using a beam splitter. Therefore, it is possible to improve the light utilization efficiency. Further, by setting the emission axis of the parallel light 102 obliquely with respect to the modulation section 130 of the spatial light modulator 13, the size of the projection section 100 can be made compact.
  • the spatial light modulator 13 has a modulating section 130 irradiated with the parallel light 102 .
  • a pattern also referred to as a phase image
  • the parallel light 102 irradiated to the modulating section 130 of the spatial light modulator 13 is modulated according to the phase image set in the modulating section 130 and reflected by the modulating section 130 .
  • the light (modulated light 103 ) modulated by the modulating section 130 travels toward the projection optical system 17 .
  • the spatial light modulator 13 is realized by a spatial light modulator using ferroelectric liquid crystal, homogeneous liquid crystal, vertically aligned liquid crystal, or the like.
  • the spatial light modulator 13 can be realized by LCOS (Liquid Crystal on Silicon).
  • the spatial light modulator 13 may be realized by a MEMS (Micro Electro Mechanical System).
  • phase modulation type spatial light modulator 13 energy can be concentrated on the image portion by operating to switch the location where the projection light 107 is projected. Therefore, when the phase modulation type spatial light modulator 13 is used, if the output of the light source 11 is the same, the image can be displayed brighter than other methods.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining general division (also called tiling) of the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the example of FIG. 2 relates to tiling, which divides the modulation unit 130 into a plurality of square regions (also called tiles).
  • the modulating section 130 is divided into a plurality of regions with a horizontal and vertical aspect ratio of 1:1.
  • a plurality of tiles to which phase images generated by iterative Fourier transform or the like are assigned are set in the modulation unit 130 .
  • a plurality of phase images with the same resolution are tiled in the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • Each of the multiple tiles is composed of multiple pixels.
  • each of the plurality of tiles is composed of a plurality of pixels of m rows ⁇ n columns (m and n are natural numbers).
  • a plurality of pixels of m columns ⁇ n rows may be referred to as m ⁇ n pixels.
  • a sufficient number of pixels are not assigned to the tiles at the right end and the bottom end of the modulation section 130, but similar phase images are set to those tiles as well.
  • a plurality of tiles are arranged in the modulating section 130 with the left end as the starting point, but the method of arranging the plurality of tiles in the modulating section 130 is not limited to the example of FIG.
  • a phase image corresponding to the projected image is displayed on each of the multiple tiles.
  • each of the tiles is composed of 256 ⁇ 256 pixels or 512 ⁇ 512 pixels.
  • the number of pixels forming a tile is set to the n-th power of 2 resolution (n is a natural number) in order to improve the calculation speed of the phase image.
  • a phase image is tiled on each of the plurality of tiles assigned to the modulation unit 130 .
  • each of the tiles displays a pre-generated phase image.
  • modulated light 103 forming an image corresponding to the phase image of each tile is emitted.
  • the control unit 15 controls the light source 11 and the spatial light modulator 13.
  • the control unit 15 sets the phase image corresponding to the image to be projected in the modulation unit 130 according to the tiling set in the modulation unit 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the control unit 15 sets, in the modulation unit 130, a phase image corresponding to an image suitable for use such as image display, communication, and distance measurement.
  • the phase image of the image to be projected is stored in advance in a storage unit (not shown).
  • the shape and size of the projected image are not particularly limited.
  • the control unit 15 drives the emitter 111 of the light source 11 while the phase image corresponding to the image to be projected is set in the modulation unit 130 .
  • the modulator 130 of the spatial light modulator 13 is irradiated with the parallel light 102 emitted from the light source 11 in accordance with the timing at which the phase image is set in the modulator 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the parallel light 102 applied to the modulating section 130 of the spatial light modulator 13 is modulated by the modulating section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • Modulated light 103 modulated by the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 is projected as projection light 107 corresponding to the pattern displayed on the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the control unit 15 controls the spatial light modulator 13 so that the parameter that determines the difference between the phase of the parallel light 102 applied to the modulation unit 130 of the spatial light modulator 13 and the phase of the modulated light 103 reflected by the modulation unit 130 is changed. It drives the optical modulator 13 .
  • Parameters that determine the difference between the phase of the parallel light 102 irradiated to the modulating section 130 of the phase modulation type spatial light modulator 13 and the phase of the modulated light 103 reflected by the modulating section 130 are, for example, the refractive index and the optical path. It is a parameter related to optical properties such as length.
  • control section 15 changes the refractive index of the modulation section 130 by changing the voltage applied to the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • the parallel light 102 irradiated to the modulating section 130 is appropriately diffracted based on the refractive index of each section of the modulating section 130 . That is, the phase distribution of the parallel light 102 applied to the modulating section 130 of the phase modulation type spatial light modulator 13 is modulated according to the optical characteristics of the modulating section 130 .
  • a method of driving the spatial light modulator 13 by the controller 15 is determined according to the modulation method of the spatial light modulator 13 .
  • the projection optical system 17 is an optical system that projects the modulated light 103 modulated by the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 as projection light 107 . As shown in FIG. 1 , the projection optical system 17 has a Fourier transform lens 171 , an aperture 173 and a projection lens 175 .
  • the Fourier transform lens 171 is an optical lens that forms an image at a focal position near the aperture 173 when the modulated light 103 modulated by the spatial light modulator 13 is projected at infinity.
  • a virtual lens may be used instead of the Fourier transform lens 171 .
  • the phase image corresponding to the image formed by the projection light 107 projected from the projection device 10 and the virtual lens image condensing the modulated light 103 at the focal position near the aperture 173 are synthesized.
  • the image may be set in the modulating section 130 .
  • the Fourier transform lens 171 is omitted.
  • the aperture 173 is a frame that blocks high-order light contained in the light converged by the Fourier transform lens 171 and limits the outer edge of the display area.
  • the opening of the aperture 173 is set to be smaller than the periphery of the display area at the position of the aperture 173 so as to block the peripheral area of the image at the position of the aperture 173 .
  • the opening of aperture 173 is formed in a rectangular shape or a circular shape.
  • Aperture 173 is preferably installed at the focal position of Fourier transform lens 171 . Note that the aperture 173 may be displaced from the focal position of the Fourier transform lens 171 as long as the high-order light can be blocked and the display area can be limited. Also, a portion for shielding the zero-order light contained in the modulated light 103 may be provided inside the opening of the aperture 173 .
  • the projection lens 175 is an optical lens that magnifies the light converged by the Fourier transform lens 171 so as to correspond to the projected image.
  • the projection lens 175 may be composed of a single lens, or may be composed of a combination of a plurality of lenses.
  • projection lens 175 includes a free-form surface lens. Projection light 107 projected by projection lens 175 is projected toward an arbitrary target.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an example of general tiling (comparative example 1).
  • FIG. 3 relates to tiling of a portion of modulation section 130 .
  • all tiles are set to 256 ⁇ 256 pixels.
  • FIG. 4 is an example in which a plurality of tiles of 256 ⁇ 256 pixels are set in the modulation section 130 of 1080 ⁇ 1920 pixels.
  • the tiles at the right end and the bottom end of the modulation section 130 are not assigned a sufficient number of pixels, but similar phase images are set for those tiles as well.
  • a plurality of tiles are arranged in the modulation section 130 with the left end as the starting point, but the method of arranging the plurality of tiles in the modulation section 130 is not limited to the example of FIG.
  • FIG. 5 shows the light intensity distribution of a portion of an image displayed on the projection surface by projection light 107 projected with a plurality of tiles of 256 ⁇ 256 pixels set in the modulation section 130 of the spatial light modulator 13.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of part of an image displayed by projection light 107 projected under the conditions set as in FIG.
  • four dots are displayed on the projection surface. As shown in FIG. 6, there are gaps between the four dots.
  • setting phase images with the same resolution to each of the plurality of tiles assigned to the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 will change the displayed image to Gaps are formed between the constituent dots.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining another example of general tiling (comparative example 2).
  • Comparative Example 2 an attempt is made to supplement the inter-dot gap by increasing the resolution.
  • FIG. 7 relates to tiling of a portion of modulation section 130 .
  • all tiles are set to a higher resolution (512 ⁇ 512 pixels) compared to Comparative Example 1 (256 ⁇ 256 pixels).
  • FIG. 8 shows an example in which tiles of 512 ⁇ 512 pixels are set in the modulation section 130 of 1080 ⁇ 1920 pixels.
  • a sufficient number of pixels are not allocated to the rightmost and bottommost tiles of the modulation section 130, but similar phase images are set to those tiles as well.
  • a plurality of tiles are arranged in the modulating section 130 starting from the left end, but the method of arranging a plurality of tiles in the modulating section 130 is not limited to the example of FIG.
  • FIG. 9 shows the light intensity distribution of a portion of an image displayed on the projection surface by projection light 107 projected with a plurality of tiles of 1080 ⁇ 1920 pixels set in the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of part of an image displayed by projection light 107 projected under the conditions set as shown in FIG.
  • seven dots are displayed on the projection surface.
  • the resolution is increased, there are gaps between the seven dots.
  • the periphery of the dot tends to become unclear. This is mainly due to a decrease in the number of tiles set in the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 by increasing the resolution.
  • increasing the resolution too much can create dark spots in unpredictable locations. That is, even if the resolution is simply increased, it is difficult to compensate for the gaps between dots.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of tiling (tiling example 1) according to the present embodiment.
  • FIG. 11 relates to tiling of a portion of modulation section 130 .
  • tiles each having 256 rows of pixels and tiles each including 253 rows of pixels are alternately set in the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 . That is, in the modulating section 130, columns of tiles of 256 ⁇ 256 pixels and columns of tiles of 253 ⁇ 256 pixels are alternately set.
  • tiles of 256 ⁇ 256 pixels are referred to as first resolution tiles
  • tiles of 253 ⁇ 256 pixels are referred to as second resolution tiles.
  • rows of tiles of 256 ⁇ 256 pixels (first resolution) and rows of tiles of 253 ⁇ 256 pixels (second resolution) are alternately set in the modulation unit 130 of 1080 ⁇ 1920 pixels.
  • a sufficient number of pixels are not assigned to the rightmost and bottommost tiles of the modulating section 130, but similar phase images are set to those tiles as well.
  • a plurality of tiles are arranged in the modulating section 130 with the left end as the starting point, but the method of arranging a plurality of tiles in the modulating section 130 is not limited to the example of FIG.
  • a plurality of tiles of 256 ⁇ 256 pixels (first resolution) and a plurality of tiles of 253 ⁇ 256 pixels (second resolution) are projected on the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 . It is an example of the light intensity distribution of a part of the image displayed on the projection surface by the projection light 107 projected.
  • the waveform of base dots derived from a tile of 256 ⁇ 256 pixels (first resolution) is indicated by a solid line
  • the waveform of complementary dots derived from a tile of 253 ⁇ 256 pixels (second resolution) is indicated by a dashed line. show.
  • FIG. 14 shows the waveform of base dots (solid line) derived from a tile of 256 ⁇ 256 pixels (first resolution) and the waveform of complementary dots (dashed line) derived from a tile of 253 ⁇ 256 pixels (second resolution).
  • a composite waveform is shown.
  • the waveform obtained by synthesizing the phases of the base dots (solid line) and complementary dots (broken line) is indicated by a dashed line.
  • FIG. 15 is a conceptual diagram of part of an image displayed by projection light 107 projected under the conditions set as in FIG.
  • the base dots derived from the 256 ⁇ 256 pixel (first resolution) tile are complemented by the complementary dots derived from the 253 ⁇ 256 pixel (second resolution) tile, and the gap between the base dots is buried.
  • gaps between base dots are complemented by complementary dots, and an image without gaps in the vertical direction is displayed.
  • the dots forming the image to be displayed are displayed. You can fill the gaps in between.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram for explaining another example of tiling (tiling example 2) according to the present embodiment.
  • FIG. 16 relates to tiling of a portion of modulation section 130 .
  • the modulation unit 130 of the spatial light modulator 13 is alternately set with tiles made up of 256 columns of pixels and tiles made up of 253 columns of pixels. That is, in the modulating section 130, columns of tiles of 256 ⁇ 256 pixels and columns of tiles of 256 ⁇ 253 pixels are alternately set.
  • tiles of 256 ⁇ 256 pixels are referred to as first resolution tiles
  • tiles of 256 ⁇ 253 pixels are referred to as third resolution tiles.
  • columns of tiles of 256 x 256 pixels (first resolution) and columns of tiles of 256 x 253 pixels (third resolution) are alternately set in the modulation unit 130 of 1080 x 1920 pixels.
  • a sufficient number of pixels are not assigned to the rightmost and bottommost tiles of the modulating section 130, but similar phase images are set to those tiles as well.
  • a plurality of tiles are arranged in the modulating section 130 with the left end as the starting point, but the method of arranging a plurality of tiles in the modulating section 130 is not limited to the example of FIG.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram of part of an image displayed by projection light 107 projected under the conditions set as shown in FIG.
  • the base dots derived from the 256 ⁇ 256 pixel (first resolution) tile are complemented by the complementary dots derived from the 256 ⁇ 253 pixel (third resolution) tile, and the gap between the base dots is buried.
  • gaps between base dots are complemented by complementary dots, and an image without gaps in the horizontal direction is displayed.
  • the dots forming the image to be displayed are displayed. can fill the gaps.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram for explaining another example of tiling (tiling example 3) according to the present embodiment.
  • FIG. 19 relates to tiling of a portion of modulation section 130 .
  • the modulation unit 130 of the spatial light modulator 13 is alternately set with tiles made up of 256 rows of pixels and tiles made up of 253 rows of pixels. Further, in the example of FIG. 19, tiles made up of 256 columns of pixels and tiles made up of 253 columns of pixels are alternately set in the modulation section 130 of the spatial light modulator 13 .
  • a tile of 256 ⁇ 256 pixels, a tile of 256 ⁇ 253 pixels, a tile of 253 ⁇ 256 pixels, and a tile of 253 ⁇ 253 pixels are set in the modulation unit 130 .
  • the 256x256 pixel tile is the first resolution tile
  • the 253x256 pixel tile is the second resolution tile
  • the 256x253 pixel tile is the third resolution tile
  • the 253x253 pixel tile is the third resolution tile.
  • the modulation unit 130 of 1080 ⁇ 1920 pixels has a tile of 256 ⁇ 256 pixels (first resolution), a tile of 253 ⁇ 256 pixels (second resolution), a tile of 256 ⁇ 253 pixels (third resolution), In this example, tiles of 253 ⁇ 253 pixels (fourth resolution) are set.
  • a sufficient number of pixels are not assigned to the rightmost and bottommost tiles of the modulating section 130, but similar phase images are set to those tiles as well.
  • a plurality of tiles are arranged in the modulating section 130 with the left end as the starting point, but the method of arranging the plurality of tiles in the modulating section 130 is not limited to the example of FIG.
  • FIG. 21 is a conceptual diagram of part of an image displayed by projection light 107 projected under the conditions set as shown in FIG.
  • the base dots from the 256 ⁇ 256 pixel (first resolution) tile are 253 ⁇ 256 pixels (second resolution), 256 ⁇ 253 pixels (third resolution), and 253 ⁇ 253 pixels ( 4th resolution) tiles to fill the gaps between the base dots.
  • gaps between base dots are complemented by complementary dots, and an image with reduced gaps in the horizontal and vertical directions is displayed.
  • the dots forming the displayed image are gap can be reduced.
  • the projection device of this embodiment has a light source, a spatial light modulator, a controller, and a projection optical system.
  • the light source, spatial light modulator, and projection optical system constitute a projection section.
  • the light source emits parallel light.
  • the spatial light modulator has a modulation section that modulates the phase of parallel light emitted from the light source.
  • the controller tiles the modulator with tiles of at least two resolutions in which the phase image corresponding to the image displayed by the projected light is set.
  • a control unit sets a phase image for each of the plurality of tiles that are tiled.
  • the control unit controls the light source so that parallel light is emitted toward the modulation unit on which the phase image is set.
  • the projection optical system projects the light modulated by the spatial light modulator as projection light.
  • an image displayed by projection light is configured without using a mechanically operating mechanism.
  • the gap between dots can be filled.
  • control unit separates a plurality of tiles of a first resolution having the same number of rows and columns and a plurality of tiles of a second resolution having a different number of rows from the first resolution into a spatial resolution.
  • control unit separates a plurality of tiles of a first resolution having the same number of rows and columns and a plurality of tiles of a third resolution having a different number of columns from the first resolution into a spatial resolution.
  • the controller directs the plurality of tiles of the first resolution, the plurality of tiles of the second resolution, the plurality of tiles of the third resolution, and the plurality of tiles of the fourth resolution to the spatial light modulator. set to the modulation part of The tiles of the first resolution have the same number of rows and columns.
  • the plurality of tiles at the second resolution have a different number of rows than the first resolution.
  • the plurality of tiles at the third resolution have a different number of columns than at the first resolution.
  • the plurality of tiles at the fourth resolution have a different number of rows and columns than the first resolution. According to this aspect, it is possible to compensate for vertical and horizontal gaps between dots forming an image displayed by projection light.
  • the projection device of this embodiment includes a projection lens that expands and projects the projection light with different expansion ratios in the horizontal direction and the vertical direction.
  • a projection lens that expands and projects the projection light with different expansion ratios in the horizontal direction and the vertical direction.
  • An example in which two cylindrical lenses are combined will be described below.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of the projection device 20 of this embodiment.
  • the projection device 20 has a light source 21 , a spatial light modulator 23 , a controller 25 and a projection optical system 27 .
  • Light source 21 , spatial light modulator 23 , and projection optical system 27 constitute projection section 200 .
  • FIG. 22 is a lateral view of the internal configuration of the projection device 20. As shown in FIG. FIG. 22 illustrates lines indicating the trajectory of light.
  • FIG. 22 is conceptual, and does not accurately represent the positional relationship between each component, the traveling direction of light, and the like.
  • the light source 21 includes an emitter 211 and a collimator 212.
  • Each of the light source 21, the emitter 211, and the collimator 212 has the same configuration as each of the light source 11, the emitter 111, and the collimator 112 of the first embodiment.
  • the emitter 211 emits laser light 201 in a predetermined wavelength band under the control of the controller 25 .
  • the collimator 212 converts the laser light 201 emitted from the emitter 211 into parallel light 202 .
  • Laser light 201 emitted from emitter 211 is converted into parallel light 202 by collimator 212 and emitted from light source 21 .
  • the parallel light 202 emitted from the light source 21 travels toward the modulation section 230 of the spatial light modulator 23 .
  • the spatial light modulator 23 has a modulating section 230 irradiated with the parallel light 202 .
  • the spatial light modulator 23 has the same configuration as the spatial light modulator 13 of the first embodiment.
  • the modulation section 230 of the spatial light modulator 23 is divided into regions (also called tiling) according to the resolution of the displayed image.
  • a pattern (also referred to as a phase image) corresponding to an image to be displayed is set in each of the plurality of tiles set in the modulation unit 230 under the control of the control unit 25 .
  • the control unit 25 controls the light source 21 and the spatial light modulator 23.
  • the controller 25 has the same configuration as the controller 15 of the first embodiment.
  • the control unit 25 sets the phase image corresponding to the image to be projected in the modulation unit 230 according to the tiling set in the modulation unit 230 of the spatial light modulator 23 .
  • the control unit 25 causes the spatial light modulator 23 to display a plurality of tiles in which the number of pixels in the direction perpendicular to the direction in which the image displayed by the projection light projected by the projection lens 275 is expanded is adjusted. is set in the modulation section 230 of
  • the control unit 25 drives the emitter 211 of the light source 21 while the phase image corresponding to the image to be projected is set in the modulation unit 230 .
  • the modulator 230 of the spatial light modulator 23 is irradiated with the parallel light 202 emitted from the light source 21 in accordance with the timing at which the phase image is set in the modulator 230 of the spatial light modulator 23 .
  • the parallel light 202 applied to the modulating section 230 of the spatial light modulator 23 is modulated by the modulating section 230 of the spatial light modulator 23 .
  • Modulated light 203 modulated by the modulation section 230 of the spatial light modulator 23 is projected as projection light 207 corresponding to the pattern displayed on the modulation section 230 of the spatial light modulator 23 .
  • the projection optical system 27 is an optical system that projects the modulated light 203 modulated by the modulation section 230 of the spatial light modulator 23 as projection light 207 .
  • the projection optical system 27 changes the aspect ratio of the image formed by the phase image set in the modulation section 230 of the spatial light modulator 23 and projects the image.
  • the projection optical system 27 has a Fourier transform lens 271, an aperture 273, and a projection lens 275.
  • the Fourier transform lens 271 is an optical lens that forms an image formed when the modulated light 203 modulated by the spatial light modulator 23 is projected to infinity at a focal position near the aperture 273 .
  • the Fourier transform lens 271 has the same configuration as the Fourier transform lens 171 of the first embodiment.
  • the aperture 273 is a frame that blocks high-order light contained in the light converged by the Fourier transform lens 271 and limits the outer edge of the display area.
  • the aperture 273 has the same configuration as the aperture 173 of the first embodiment.
  • the projection lens 275 is an optical lens that magnifies the light converged by the Fourier transform lens 271 with different magnifying powers in the horizontal and vertical directions. In other words, the projection lens 275 changes the aspect ratio of the image formed by the phase image set in the modulation section 230 of the spatial light modulator 23 and projects the image. In the example of FIG. 23, horizontally elongated projection light 207 is projected.
  • the projection lens 275 has a first lens L21 and a second lens L22.
  • FIG. 23 is a conceptual diagram for explaining the projection lens 275.
  • FIG. FIG. 23 is a view looking down on the projection optical system 27 from an obliquely upper viewpoint.
  • the first lens L21 and the second lens L22 that constitute the projection lens 275 are cylindrical lenses.
  • FIG. 22 shows an example in which the projection lens 275 is composed of two cylindrical lenses, but the projection lens 275 may be composed of a combination of three or more lenses.
  • FIG. 22 shows an example in which a plano-convex cylindrical lens is combined, the projection lens 275 may also include a plano-concave lens.
  • Projection lens 275 may include at least one cylindrical lens.
  • the projection lens 275 may be composed of a single lens as long as it can be magnified at different magnifying powers in the horizontal direction and the vertical direction.
  • the projection lens 275 may be realized by a free-form surface lens or a liquid crystal lens.
  • the first lens L21 has a cylindrical shape with the center of curvature in the horizontal plane.
  • the cylinder axis of the first lens L21 is perpendicular to the horizontal plane.
  • the first lens L21 is arranged so that the curved surface is the incident surface and the flat surface facing the curved surface is the exit surface.
  • a curved surface (incidence surface) of the first lens L21 faces the spatial light modulator 23 .
  • a plane (output surface) of the first lens L21 faces the second lens L22.
  • the light incident on the first lens L21 from the incident surface is expanded in the horizontal plane and emitted from the exit surface. Light emitted from the exit surface of the first lens L21 travels toward the entrance surface of the second lens L22.
  • the second lens L22 has a cylindrical shape with a center of curvature in a plane perpendicular to the horizontal plane.
  • the cylinder axis of the second lens L22 is in the horizontal plane and perpendicular to the cylinder axis of the first lens L21.
  • the second lens L22 is arranged so that the plane facing the curved surface is the entrance surface and the curved surface is the exit surface.
  • a plane (incident surface) of the second lens L22 faces the first lens L21.
  • the curved surface (outgoing surface) of the second lens L22 faces the projection direction of the projection light 207 .
  • the light incident on the second lens L22 from the incident surface is vertically compressed in a plane perpendicular to the horizontal plane and emitted from the exit surface.
  • the light emitted from the emission surface of the second lens L22 is expanded in the horizontal direction and compressed in the vertical direction, and is projected as projection light 207.
  • FIG. 24 is a conceptual diagram of part of an image displayed by projection light 207 projected under the conditions of Tiling Example 1 (FIGS. 11 to 15) of the first embodiment.
  • the base dots derived from the 256 ⁇ 256 pixel (first resolution) tile are complemented by the complementary dots derived from the 253 ⁇ 256 pixel (second resolution) tile, and the gap between the base dots is buried.
  • composite dots of base dots and complementary dots are stretched in the horizontal direction.
  • the gaps between the base dots are complemented by the complementary dots, and an image that is stretched in the horizontal direction and has no gaps in the vertical direction is displayed.
  • an image in which the gaps between dots are filled is stretched in one axial direction and displayed. That is, according to the present embodiment, the gap between dots can be complemented two-dimensionally by one-dimensionally interpolating between dots in the vertical direction and enlarging the projection angle in the horizontal direction.
  • the projection device of this embodiment has a light source, a spatial light modulator, a controller, and a projection optical system.
  • the light source, spatial light modulator, and projection optical system constitute a projection section.
  • the light source emits parallel light.
  • the spatial light modulator has a modulation section that modulates the phase of parallel light emitted from the light source.
  • the controller tiles the modulator with tiles of at least two resolutions in which the phase image corresponding to the image displayed by the projected light is set.
  • a control unit sets a phase image for each of the plurality of tiles that are tiled.
  • the control unit sets, in the modulation unit of the spatial light modulator, a plurality of tiles in which the number of pixels in the direction perpendicular to the direction in which the image displayed by the projection light projected by the projection lens is expanded is adjusted. .
  • the control unit controls the light source so that parallel light is emitted toward the modulation unit on which the phase image is set.
  • the projection optical system includes a projection lens that changes the aspect ratio of the image formed by the phase image set in the modulation section of the spatial light modulator and projects the image.
  • the projection optical system projects the light modulated by the spatial light modulator as projection light.
  • the projection device of the present embodiment it is possible to complement the gaps between dots two-dimensionally by one-dimensionally interpolating between dots in the vertical direction and enlarging the projection angle in the horizontal direction. Further, according to the projection apparatus of the present embodiment, by changing the combination and arrangement of the cylindrical lenses, one-dimensionally interpolating between the dots in the horizontal direction and expanding the projection angle in the vertical direction, the dots can be projected. It is also possible to two-dimensionally fill the gap between them.
  • the projection apparatus of this embodiment controls the projection direction of projection light by adjusting the resolution of the tiles set in the modulation section of the spatial light modulator.
  • FIG. 25 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of the projection device 30 of this embodiment.
  • the projection device 30 has a light source 31 , a spatial light modulator 33 , a controller 35 and a projection optical system 37 .
  • Light source 31 , spatial light modulator 33 , and projection optical system 37 constitute projection section 300 .
  • FIG. 25 is a lateral view of the internal configuration of the projection device 30. As shown in FIG. FIG. 25 illustrates lines indicating the trajectory of light.
  • FIG. 25 is conceptual and does not accurately represent the positional relationship between constituent elements, the traveling direction of light, and the like.
  • the light source 31 includes an emitter 311 and a collimator 312. Each of the light source 31, the emitter 311, and the collimator 312 has the same configuration as each of the light source 11, the emitter 111, and the collimator 112 of the first embodiment.
  • the emitter 311 emits laser light 301 in a predetermined wavelength band under the control of the controller 35 .
  • the collimator 312 converts the laser light 301 emitted from the emitter 311 into parallel light 302 .
  • Laser light 301 emitted from emitter 311 is converted into parallel light 302 by collimator 312 and emitted from light source 31 .
  • a parallel light 302 emitted from the light source 31 travels toward the modulation section 330 of the spatial light modulator 33 .
  • the spatial light modulator 33 has a modulating section 330 irradiated with parallel light 302 .
  • the spatial light modulator 33 has the same configuration as the spatial light modulator 13 of the first embodiment.
  • the modulation section 330 of the spatial light modulator 33 is divided into regions (also called tiling) according to the resolution of the displayed image.
  • a pattern (also referred to as a phase image) corresponding to an image to be displayed is set in each of the plurality of tiles set in the modulation unit 330 under the control of the control unit 35 .
  • the control unit 35 controls the light source 31 and the spatial light modulator 33.
  • the controller 35 has the same configuration as the controller 15 of the first embodiment.
  • the control unit 35 sets the phase image corresponding to the image to be projected in the modulation unit 330 according to the tiling set in the modulation unit 330 of the spatial light modulator 33 .
  • the control unit 35 drives the emitter 311 of the light source 31 while the phase image corresponding to the image to be projected is set in the modulation unit 330 .
  • the modulator 330 of the spatial light modulator 33 is irradiated with the parallel light 302 emitted from the light source 31 at the timing when the phase image is set in the modulator 330 of the spatial light modulator 33 .
  • the parallel light 302 applied to the modulating section 330 of the spatial light modulator 33 is modulated by the modulating section 330 of the spatial light modulator 33 .
  • Modulated light 303 modulated by the modulation section 330 of the spatial light modulator 33 is projected as projection light 307 corresponding to the pattern displayed on the modulation section 330 of the spatial light modulator 33 .
  • control unit 35 changes the projection direction of the projection light 307 by changing the resolution of a plurality of tiles set in the modulation unit 330 of the spatial light modulator 33 under the condition that the same phase distribution is displayed. .
  • the control unit 35 changes the position where the image is displayed by changing the resolution of the tiles.
  • the control unit 35 changes the direction in which the projection light 307 is projected by switching the resolution of the plurality of tiles set in the modulation unit 330 from 256 ⁇ 256 pixels to 253 ⁇ 253 pixels.
  • FIG. 26 shows that the resolution of a plurality of tiles is switched from 256 ⁇ 256 pixels to 253 ⁇ 253 pixels under the condition that the same phase distribution is displayed on each of the plurality of tiles assigned to the modulation section 330 of the spatial light modulator 33.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example in which the positions of dots forming an image are changed as a result.
  • 27A and 27B are examples of collectively changing the resolution of the entire modulation section 330.
  • FIG. By switching from the initial resolution (256 ⁇ 256 pixels) in FIG. 27A to the changed resolution (253 ⁇ 253 pixels) in FIG.
  • addressing across the modulation section 330 of the spatial light modulator 33 can control each pixel.
  • the rightmost and bottommost tiles of the modulating section 330 are not assigned a sufficient number of pixels, but similar phase images are set for those tiles as well.
  • a plurality of tiles are arranged in the modulating section 330 with the left end as the starting point. is not limited to
  • control unit 35 changes a plurality of tiles set with phase images corresponding to the same image to the same resolution.
  • the resolution can be switched at such a high speed as to exceed the time resolution of the device that detects the image formed by the projection light 307, it becomes difficult to detect the gaps between the dots forming the image.
  • control unit 35 changes each of a plurality of tiles set with phase images corresponding to the same image to different resolutions.
  • the gaps between the dots forming the image displayed by the projection light 307 are filled.
  • the resolution can be switched with accuracy exceeding the spatial resolution of an apparatus that detects the image formed by the projection light 307, it becomes difficult to detect gaps between a plurality of dots forming the image.
  • the projection optical system 37 is an optical system that projects the modulated light 303 modulated by the modulation section 330 of the spatial light modulator 33 as projection light 307 .
  • the projection optical system 37 has a Fourier transform lens 371 , an aperture 373 and a projection lens 375 .
  • the Fourier transform lens 371, aperture 373, and projection lens 375 have the same configurations as the Fourier transform lens 171, aperture 173, and projection lens 175 of the first embodiment.
  • the projection device of this embodiment has a light source, a spatial light modulator, a controller, and a projection optical system.
  • the light source, spatial light modulator, and projection optical system constitute a projection section.
  • the light source emits parallel light.
  • the spatial light modulator has a modulation section that modulates the phase of parallel light emitted from the light source.
  • the controller tiles the modulator with tiles of at least two resolutions in which the phase image corresponding to the image displayed by the projected light is set.
  • a control unit sets a phase image for each of the plurality of tiles that are tiled.
  • the control unit controls the light source so that parallel light is emitted toward the modulation unit on which the phase image is set.
  • the projection optical system projects the light modulated by the spatial light modulator as projection light.
  • the control section changes the resolution of the plurality of tiles set in the modulation section of the spatial light modulator to change the display position of the image displayed by the projection light.
  • the control unit collectively changes the resolution of a plurality of tiles set in the modulation unit of the spatial light modulator.
  • the controller changes the resolution within multiple tiles set in the modulation section of the spatial light modulator.
  • the display position of the image displayed by the projection light can be changed by changing the resolution of the plurality of tiles set in the modulation section of the spatial light modulator.
  • control unit changes the resolution of a plurality of tiles set with the phase images corresponding to the same image to the same resolution. According to this aspect, by switching the resolution at such a high speed as to exceed the time resolution of the device that detects the image formed by the projection light, it becomes difficult to detect the gaps between the plurality of dots forming the image.
  • control unit changes each of the plurality of tiles in which the phase images corresponding to the same image are set to different resolutions. According to this aspect, if the resolution is switched with an accuracy that exceeds the spatial resolution of the device that detects the image formed by the projected light, it becomes difficult to detect the gaps between the plurality of dots forming the image.
  • the projection device of this embodiment has a simplified configuration of the projection devices of the first to third embodiments.
  • FIG. 28 is a block diagram showing an example of the configuration of the projection device 40 of this embodiment.
  • the projection device 40 has a light source 41 , a spatial light modulator 43 , a controller 45 and a projection optical system 47 .
  • Light source 41 , spatial light modulator 43 , and projection optical system 47 constitute projection section 400 .
  • FIG. 28 is a lateral view of the internal configuration of the projection device 40. As shown in FIG. FIG. 28 illustrates lines indicating the trajectory of light.
  • FIG. 28 is conceptual and does not accurately represent the positional relationship between components, the traveling direction of light, and the like.
  • the light source 41 emits parallel light 402 .
  • the spatial light modulator 43 has a modulating section 430 that modulates the phase of the parallel light 402 emitted from the light source.
  • the control unit 45 tiles the modulation unit 430 with tiles of at least two resolutions in which phase images corresponding to the images displayed by the projected light 407 are set.
  • the control unit 45 sets a phase image for each of the plurality of tiles that are tiled.
  • the control unit 45 controls the light source 41 so that the parallel light 402 is emitted toward the modulation unit 430 in which the phase image is set.
  • the projection optical system 47 projects the light modulated by the spatial light modulator 43 as projection light 407 .
  • an image displayed by projection light is configured without using a mechanically operating mechanism.
  • the gap between dots can be filled.
  • control device 90 of FIG. 29 the hardware configuration for executing the processing of the control unit according to each embodiment of the present disclosure will be described by taking the control device 90 of FIG. 29 as an example.
  • the control device 90 is implemented in the form of a microcomputer.
  • the control device 90 of FIG. 29 is a configuration example for executing the processing of the control unit of each embodiment, and does not limit the scope of the present disclosure.
  • the control device 90 includes a processor 91, a main storage device 92, an auxiliary storage device 93, an input/output interface 95, and a communication interface 96.
  • the interface is abbreviated as I/F (Interface).
  • Processor 91 , main storage device 92 , auxiliary storage device 93 , input/output interface 95 , and communication interface 96 are connected to each other via bus 98 so as to enable data communication.
  • the processor 91 , the main storage device 92 , the auxiliary storage device 93 and the input/output interface 95 are connected to a network such as the Internet or an intranet via a communication interface 96 .
  • the processor 91 loads the program stored in the auxiliary storage device 93 or the like into the main storage device 92 .
  • the processor 91 executes programs developed in the main memory device 92 .
  • a configuration using a software program installed in the control device 90 may be used.
  • the processor 91 executes processing by the control unit according to this embodiment.
  • the main storage device 92 has an area in which programs are expanded.
  • a program stored in the auxiliary storage device 93 or the like is developed in the main storage device 92 by the processor 91 .
  • the main memory device 92 is realized by a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory). Further, as the main storage device 92, a non-volatile memory such as MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) may be configured/added.
  • the auxiliary storage device 93 stores various data such as programs.
  • the auxiliary storage device 93 is implemented by a local disk such as a hard disk or flash memory. It should be noted that it is possible to store various data in the main storage device 92 and omit the auxiliary storage device 93 .
  • the input/output interface 95 is an interface for connecting the control device 90 and peripheral devices based on standards and specifications.
  • a communication interface 96 is an interface for connecting to an external system or device through a network such as the Internet or an intranet based on standards and specifications.
  • the input/output interface 95 and the communication interface 96 may be shared as an interface for connecting with external devices.
  • Input devices such as a keyboard, mouse, and touch panel may be connected to the control device 90 as necessary. These input devices are used to enter information and settings.
  • touch panel When a touch panel is used as an input device, the display screen of the display device may also serve as an interface of the input device. Data communication between the processor 91 and the input device may be mediated by the input/output interface 95 .
  • control device 90 may be equipped with a display device for displaying information.
  • control device 90 is preferably provided with a display control device (not shown) for controlling the display of the display device.
  • the display device may be connected to the control device 90 via the input/output interface 95 .
  • control device 90 may be equipped with a drive device. Between the processor 91 and a recording medium (program recording medium), the drive device mediates reading of data and programs from the recording medium, writing of processing results of the control device 90 to the recording medium, and the like.
  • the drive device may be connected to the control device 90 via the input/output interface 95 .
  • the above is an example of the hardware configuration for enabling the control unit according to each embodiment of the present invention.
  • the hardware configuration of FIG. 29 is an example of the hardware configuration for executing arithmetic processing of the control unit according to each embodiment, and does not limit the scope of the present invention.
  • the scope of the present invention also includes a program that causes a computer to execute processing related to the control unit according to each embodiment. Further, the scope of the present invention also includes a program recording medium on which the program according to each embodiment is recorded.
  • the recording medium can be implemented as an optical recording medium such as a CD (Compact Disc) or a DVD (Digital Versatile Disc).
  • the recording medium may be implemented by a semiconductor recording medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory or an SD (Secure Digital) card. Also, the recording medium may be realized by a magnetic recording medium such as a flexible disk, or other recording medium. When a program executed by a processor is recorded on a recording medium, the recording medium corresponds to a program recording medium.
  • a semiconductor recording medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory or an SD (Secure Digital) card.
  • SD Secure Digital
  • the recording medium may be realized by a magnetic recording medium such as a flexible disk, or other recording medium.
  • the constituent elements of the control unit of each embodiment may be combined arbitrarily. Also, the constituent elements of the control unit of each embodiment may be realized by software or by a circuit.
  • Reference Signs List 10 20, 30, 40 projection device 11, 21, 31, 41 light source 13, 23, 33, 43 spatial light modulator 15, 25, 35, 45 controller 17, 27, 37, 47 projection optical system 111, 211 , 311 emitter 112, 212, 312 collimator 171, 271, 371 Fourier transform lens 173, 273, 373 aperture 175, 275, 375 projection lens

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Abstract

機械的に作動する機構を用いずに、投射光によって表示される画像を構成するドット間の隙間を補完するために、平行光を出射する光源と、光源から出射された平行光の位相を変調する変調部を有する空間光変調器と、投射光によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを変調部にタイリングし、タイリングされた複数のタイルの各々に位相画像を設定し、位相画像が設定された変調部に向けて平行光が照射されるように光源を制御する制御部と、空間光変調器によって変調された光を投射光として投射する投射光学系と、を備える投射装置とする。

Description

投射装置、制御方法、および記録媒体
　本開示は、空間光通信に用いられる投射装置等に関する。
　空間を伝播する光信号（空間光信号とも呼ぶ）を送受信する光空間通信を用いれば、大容量でセキュアな通信を実現できる。
　特許文献１には、空間光変調素子を含む投影装置について開示されている。信号処理手段は、映像信号を空間位相情報に変換する。空間光変調素子は、表示したい映像の画素列数よりも大きい区画列数を有する。
　特許文献２には、レーザビームを走査して画像を表示する走査型画像表示装置について開示されている。特許文献２の装置は、２軸共振型ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-System）ミラーを用いたリサージュ走査によって画像を表示させる。
　特許文献３には、複数の画素をライン状に配列した光変調素子と、該光変調素子からの光束を走査する光走査手段と、該光走査手段からの光束をスクリーン面上に斜方向から投射する投射レンズと、を有する投射型表示装置について開示されている。光走査手段は、投射レンズの瞳面またはその近傍に配置される。特許文献３の装置は、光走査手段の光走査により、スクリーン面上に２次元画像を表示させる。特許文献３の装置は、光変調素子の各画素のサンプリング方法を異ならしめて、スクリーン面上に表示される投射画像の寸法を調整する。
国際公開第２００８／０８７６９１号 国際公開第２０１１／１３５８４８号 特開２００１－１５４２６３号公報
　特許文献１の手法では、映像表示を行う回折光と０次光とを分離することによって、投射レンズが省略された構成でありながら、高精細の映像を投影できる。特許文献１の手法を空間光通信に適用した場合、投射光によって形成される画像を構成する複数のドットの間に隙間が発生する。そのため、特許文献１の手法では、ドット間に入り込んだ通信対象とは通信できなかった。
　特許文献２の手法では、２軸共振型ＭＥＭＳミラーを用いたリサージュ走査によって、投射光によって形成される画像を構成する複数のドットの間に発生しうる隙間を、なくすことができる。しかしながら、特許文献２の手法では、ドット間の隙間を埋めるために、機械的に作動する２軸共振型ＭＥＭＳミラーを駆動させる必要があった。
　特許文献３の手法では、光変調素子からの光束を光走査手段で走査することによって、スクリーン面上に表示される投射画像を構成する複数のドットの間に発生しうる隙間をなくすことができる。しかしながら、特許文献２の手法では、ドット間の隙間を埋めるために、光走査手段を駆動させる必要があった。
　本開示の目的は、機械的に作動する機構を用いずに、投射光によって表示される画像を構成するドット間の隙間を補完できる投射装置等を提供することにある。
　本開示の一態様の投射装置は、平行光を出射する光源と、光源から出射された平行光の位相を変調する変調部を有する空間光変調器と、投射光によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを変調部にタイリングし、タイリングされた複数のタイルの各々に位相画像を設定し、位相画像が設定された変調部に向けて平行光が照射されるように光源を制御する制御部と、空間光変調器によって変調された光を投射光として投射する投射光学系と、を備える。
　本開示の一態様の制御方法においては、投射光によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを空間光変調器の変調部にタイリングし、タイリングされた複数のタイルの各々に位相画像を設定し、位相画像が設定された変調部に向けて、平行光が照射されるように光源を制御する。
　本開示の一態様のプログラムは、投射光によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを空間光変調器の変調部にタイリングする処理と、タイリングされた複数のタイルの各々に位相画像を設定する処理と、位相画像が設定された変調部に向けて、平行光が照射されるように光源を制御する処理と、をコンピュータに実行させる。
　本開示によれば、機械的に作動する機構を用いずに、投射光によって表示される画像を構成するドット間の隙間を補完できる投射装置等を提供することが可能になる。
第１の実施形態に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部のタイリングについて説明するための概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部における、比較例１のタイリングの一例について説明するための概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部に比較例１の条件でタイルが設定された一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部に比較例１の条件でタイルが設定された場合に投射された投射光によって表示される画像の一部分の光の強度分布の一例を示すグラフである。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部に比較例１の条件でタイルが設定された場合に投射される投射光によって表示される画像の一部分を示す概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部における比較例２のタイリングの一例について説明するための概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部に比較例２の条件でタイルが設定された一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部に比較例２の条件でタイルが設定された場合に投射された投射光によって表示される画像の一部分の光の強度分布の一例を示すグラフである。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部に比較例２の条件でタイルが設定された場合に投射される投射光によって表示される画像の一部分を示す概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部におけるタイリング例１について説明するための概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部にタイリング例１の条件でタイルが設定された一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部にタイリング例１の条件でタイルが設定された場合に投射された投射光によって表示される画像の一部分の光の強度分布の一例を示すグラフである。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部にタイリング例１の条件でタイルが設定された場合に投射された投射光によって実際に表示される画像の一部分の光の強度分布の一例を示すグラフである。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部にタイリング例１の条件でタイルが設定された場合に投射される投射光によって表示される画像の一部分を示す概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部におけるタイリング例２について説明するための概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部にタイリング例２の条件でタイルが設定された一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部にタイリング例２の条件でタイルが設定された場合に投射される投射光によって表示される画像の一部分を示す概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部におけるタイリング例３について説明するための概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部にタイリング例３の条件でタイルが設定された一例を示す概念図である。 第１の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部にタイリング例３の条件でタイルが設定された場合に投射される投射光によって表示される画像の一部分を示す概念図である。 第２の実施形態に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。 第２の実施形態に係る投射装置の投射光学系の構成について説明するための概念図である。 第２の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部にタイリング例１の条件でタイルが設定された場合に投射される投射光によって表示される画像の一部分を示す概念図である。 第３の実施形態に係る投射装置の一例を示す概念図である。 第３の実施形態に係る投射装置から投射された投射光によって形成される画像を構成する複数のドットの位置を変更する一例を示す概念図である。 第３の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部のタイリングを変更する一例について説明するための概念図である。 第３の実施形態に係る投射装置の空間光変調器の変調部のタイリングを変更する一例について説明するための概念図である。 第４の実施形態に係る投射装置の一例を示す概念図である。 各実施形態に係る投射装置の制御部を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
　以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　以下の実施形態の説明に用いる全図において、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、光や信号の向きを限定するものではない。また、図面中の光の軌跡を示す線は概念的なものであり、実際の光の進行方向や状態を正確に表すものではない。例えば、以下の図面においては、空気と物質との界面における屈折や反射、拡散などによる光の進行方向や状態の変化を省略したり、光束を一本の線で表現したりすることもある。
　（第１の実施形態）
　まず、第１の実施形態に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の投射装置は、光ファイバなどの媒体を用いずに、空間を伝播する光信号（以下、空間光信号とも呼ぶ）を送受信し合う光空間通信や、投射面における画像の表示、測距等に用いられる。本実施形態の投射装置は、空間光を投射する用途であれば、光空間通信や、画像表示、測距以外の用途に用いられてもよい。
　（構成）
　図１は、本実施形態の投射装置１０の構成の一例を示す概念図である。投射装置１０は、光源１１、空間光変調器１３、制御部１５、および投射光学系１７を有する。光源１１、空間光変調器１３、および投射光学系１７は、投射部１００を構成する。図１は、投射装置１０の内部構成を横方向から見た図である。図１には、光の軌跡を示す線を図示する。図１は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。
　光源１１は、出射器１１１とコリメータ１１２を含む。光源１１は、出射器１１１から出射されたレーザ光１０１を、コリメータ１１２で平行光１０２に変換して出射する。光源１１から出射された平行光１０２は、空間光変調器１３の変調部１３０に向けて進行する。
　出射器１１１は、制御部１５の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光１０１を出射する。光源１１から出射されるレーザ光１０１の波長は、特に限定されない。例えば、出射器１１１は、可視や赤外の波長帯のレーザ光１０１を出射する。例えば、８００～９００ナノメートル（ｎｍ）の近赤外線であれば、レーザクラスを上げられるので、他の波長帯よりも１桁くらい感度を向上できる。例えば、ガリウムヒ素（ＧａＮ）系レーザ光源を用いれば、１．５５マイクロメートル（μｍ）の波長帯の赤外線のレーザ光１０１を出射できる。１．５５μｍの波長帯の赤外線ならば、１００ミリワット（ｍＷ）程度の高出力のレーザ光源を用いることができる。レーザ光１０１の波長が長い方が、回折角を大きくでき、高いエネルギーに設定できる。
　コリメータ１１２は、出射器１１１から出射されたレーザ光１０１を平行光１０２に変換する。出射器１１１から出射されたレーザ光１０１は、コリメータ１１２によって平行光１０２に変換され、光源１１から出射される。
　図１のように、平行光１０２の入射角は、空間光変調器１３の変調部１３０に対して非垂直に設定される。光源１１から出射される平行光１０２の出射軸は、空間光変調器１３の変調部１３０に対して斜めである。空間光変調器１３の変調部１３０に対して平行光１０２の出射軸を斜めにすれば、ビームスプリッタを用いなくても平行光１０２を入射できる。そのため、光の利用効率を向上させることができる。また、空間光変調器１３の変調部１３０に対して、平行光１０２の出射軸を斜めに設定すれば、投射部１００の大きさをコンパクトにできる。
　空間光変調器１３は、平行光１０２が照射される変調部１３０を有する。空間光変調器１３の変調部１３０には、制御部１５の制御に応じて、表示される画像に応じたパターン（位相画像とも呼ぶ）が設定される。空間光変調器１３の変調部１３０に照射された平行光１０２は、変調部１３０に設定された位相画像に応じて変調されて、変調部１３０で反射される。変調部１３０で変調された光（変調光１０３）は、投射光学系１７に向けて進行する。例えば、空間光変調器１３は、強誘電性液晶やホモジーニアス液晶、垂直配向液晶などを用いた空間光変調器によって実現される。例えば、空間光変調器１３は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間光変調器１３は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって実現されてもよい。
　位相変調型の空間光変調器１３では、投射光１０７を投射する箇所を切り替えるように動作させることによって、エネルギーを像の部分に集中することができる。そのため、位相変調型の空間光変調器１３を用いる場合、光源１１の出力が同じであれば、その他の方式と比べて画像を明るく表示させることができる。
　図２は、一般的な、空間光変調器１３の変調部１３０の領域分け（タイリングとも呼ぶ）について説明するための概念図である。図２の例は、変調部１３０を複数の正方形の領域（タイルとも呼ぶ）に分割するタイリングに関する。言い換えると、図２の例において、変調部１３０は、横縦のアスペクト比が１：１の複数の領域に分割される。変調部１３０には、反復フーリエ変換等によって生成された位相画像が割り当てられる複数のタイルが設定される。図２の例の場合、空間光変調器１３の変調部１３０には、解像度の同じ複数の位相画像がタイリングされる。複数のタイルの各々は、複数の画素によって構成される。例えば、複数のタイルの各々は、ｍ行×ｎ列の複数の画素によって構成される（ｍ、ｎは自然数）。以下において、ｍ列×ｎ行の複数の画素を、ｍ×ｎ画素と表記することがある。なお、図２の例において、変調部１３０の右端と下端のタイルには、十分な画素数が割り当てられていないが、それらのタイルにも同様の位相画像が設定される。また、図２の例においては、左端を起点として複数のタイルを変調部１３０に配置しているが、複数のタイルを変調部１３０に配置する方法は図２の例に限定されない。
　複数のタイルの各々には、投射される画像に対応する位相画像が表示される。例えば、複数のタイルの各々は、２５６×２５６画素や、５１２×５１２画素で構成される。一般的なタイリングでは、位相画像の計算速度を向上するために、タイルを構成する画素数は２のｎ乗の解像度に設定される（ｎは自然数）。
　変調部１３０に割り当てられた複数のタイルの各々には、位相画像がタイリングされる。例えば、複数のタイルの各々には、予め生成された位相画像が表示される。複数のタイルに位相画像が設定された状態で、変調部１３０に平行光１０２が照射されると、各タイルの位相画像に対応する画像を形成する変調光１０３が出射される。
　制御部１５は、光源１１および空間光変調器１３を制御する。制御部１５は、空間光変調器１３の変調部１３０に設定されたタイリングに合わせて、投射される画像に対応する位相画像を変調部１３０に設定する。例えば、制御部１５は、画像表示や通信、測距など、用途に応じた画像に対応する位相画像を、変調部１３０に設定する。例えば、投射される画像の位相画像は、図示しない記憶部に予め記憶させておく。投射される画像の形状や大きさには、特に限定を加えない。制御部１５は、投射される画像に対応する位相画像が変調部１３０に設定された状態で、光源１１の出射器１１１を駆動させる。その結果、空間光変調器１３の変調部１３０に位相画像が設定されたタイミングに合わせて、光源１１から出射された平行光１０２が空間光変調器１３の変調部１３０に照射される。空間光変調器１３の変調部１３０に照射された平行光１０２は、空間光変調器１３の変調部１３０において変調される。空間光変調器１３の変調部１３０において変調された変調光１０３は、空間光変調器１３の変調部１３０に表示されたパターンに対応する投射光１０７として投射される。
　制御部１５は、空間光変調器１３の変調部１３０に照射される平行光１０２の位相と、変調部１３０で反射される変調光１０３の位相との差分を決定づけるパラメータが変化するように、空間光変調器１３を駆動する。位相変調型の空間光変調器１３の変調部１３０に照射される平行光１０２の位相と、変調部１３０で反射される変調光１０３の位相との差分を決定づけるパラメータは、例えば、屈折率や光路長などの光学的特性に関するパラメータである。例えば、制御部１５は、空間光変調器１３の変調部１３０に印可する電圧を変化させることによって、変調部１３０の屈折率を変化させる。変調部１３０の屈折率を変化させれば、変調部１３０に照射された平行光１０２は、変調部１３０の各部の屈折率に基づいて適宜回折される。すなわち、位相変調型の空間光変調器１３の変調部１３０に照射された平行光１０２の位相分布は、変調部１３０の光学的特性に応じて変調される。制御部１５による空間光変調器１３の駆動方法は、空間光変調器１３の変調方式に応じて決定される。
　投射光学系１７は、空間光変調器１３の変調部１３０において変調された変調光１０３を、投射光１０７として投射する光学系である。図１のように、投射光学系１７は、フーリエ変換レンズ１７１、アパーチャ１７３、および投射レンズ１７５を有する。
　フーリエ変換レンズ１７１は、空間光変調器１３によって変調された変調光１０３を無限遠に投射した際に形成される像を、アパーチャ１７３の近傍の焦点位置に結像させる光学レンズである。なお、フーリエ変換レンズ１７１の代わりに、仮想レンズを用いてもよい。仮想レンズを用いる場合は、投射装置１０から投射される投射光１０７によって形成される画像に対応する位相画像と、アパーチャ１７３の近傍の焦点位置に変調光１０３を集光させる仮想レンズ画像との合成画像を、変調部１３０に設定すればよい。仮想レンズを用いる場合、フーリエ変換レンズ１７１は省略される。仮想レンズを用いる場合、０次光を除去する０次光除去部を構成することが好ましい。
　アパーチャ１７３は、フーリエ変換レンズ１７１によって集束された光に含まれる高次光を遮蔽し、表示領域の外縁を制限する枠である。アパーチャ１７３の開口部は、アパーチャ１７３の位置における表示領域の外周よりも小さく開口され、アパーチャ１７３の位置における画像の周辺領域を遮るように設置される。例えば、アパーチャ１７３の開口部は、矩形状や円形状に形成される。アパーチャ１７３は、フーリエ変換レンズ１７１の焦点位置に設置されることが好ましい。なお、高次光を遮蔽でき、表示領域を制限できれば、アパーチャ１７３は、フーリエ変換レンズ１７１の焦点位置からずれていても構わない。また、アパーチャ１７３の開口部の内側に、変調光１０３に含まれる０次光を遮蔽する部分を設けてもよい。
　投射レンズ１７５は、フーリエ変換レンズ１７１によって集束された光を、投射される画像に対応させて拡大する光学レンズである。投射レンズ１７５は、単一のレンズで構成されてもよいし、複数のレンズを組み合わせたレンズで構成されてもよい。例えば、投射レンズ１７５は、自由曲面レンズを含む。投射レンズ１７５によって投射された投射光１０７は、任意の対象に向けて投射される。
　〔タイリング〕
　続いて、空間光変調器１３の変調部１３０に設定されるタイリングについて、いくつか例をあげて説明する。以下においては、一般的なタイリング（比較例）と、本実施形態に係るタイリング（タイリング例）とについて説明する。
　＜比較例１＞
　図３は、一般的なタイリングの一例（比較例１）について説明するための概念図である。図３は、変調部１３０の一部分のタイリングに関する。図３の例では、全てのタイルが、２５６×２５６画素に設定される。図４は、１０８０×１９２０画素の変調部１３０に、２５６×２５６画素の複数のタイルが設定された例である。図４の例において、変調部１３０の右端と下端のタイルには、十分な画素数が割り当てられていないが、それらのタイルにも同様の位相画像が設定される。また、図４の例においては、左端を起点として複数のタイルを変調部１３０に配置しているが、複数のタイルを変調部１３０に配置する方法は図４の例に限定されない。
　図５は、空間光変調器１３の変調部１３０に２５６×２５６画素の複数のタイルが設定された状態で投射された投射光１０７によって、投射面に表示された画像の一部分の光の強度分布の一例である。図６は、図５のように設定された条件で投射された投射光１０７によって表示される画像の一部分の概念図である。図５および図６の例では、四つのドットが投射面に表示される。図６のように、四つのドット間には、隙間ができる。このように、２５６×２５６画素程度の比較的解像度が低い場合、空間光変調器１３の変調部１３０に割り当てられた複数のタイルの各々に同じ解像度の位相画像を設定すると、表示される画像を構成するドット間に隙間ができる。
　＜比較例２＞
　図７は、一般的なタイリングの別の一例（比較例２）について説明するための概念図である。比較例２では、解像度を上げることによって、ドット間の隙間の補完を試みる。図７は、変調部１３０の一部分のタイリングに関する。図７の例では、全てのタイルが、比較例１（２５６×２５６画素）と比べて高解像度（５１２×５１２画素）に設定される。図８は、１０８０×１９２０画素の変調部１３０に、５１２×５１２画素のタイルが設定された例である。図８の例において、変調部１３０の右端と下端のタイルには、十分な画素数が割り当てられていないが、それらのタイルにも同様の位相画像が設定される。また、図８の例においては、左端を起点として複数のタイルを変調部１３０に配置しているが、複数のタイルを変調部１３０に配置する方法は図８の例に限定されない。
　図９は、空間光変調器１３の変調部１３０に１０８０×１９２０画素の複数のタイルが設定された状態で投射された投射光１０７によって、投射面に表示された画像の一部分の光の強度分布の一例である。図１０は、図９のように設定された条件で投射された投射光１０７によって表示される画像の一部分の概念図である。図９および図１０の例では、七つのドットが投射面に表示される。図１０のように、解像度を上げても、七つのドット間には、隙間ができる。また、図１０のように、解像度を上げると、ドットの周辺が不鮮明になる傾向がある。これは、主に、解像度を上げることによって、空間光変調器１３の変調部１３０に設定されるタイルの数が減少することに起因する。また、解像度を上げすぎると、予測不可能な箇所にダークスポットが形成されることもある。すなわち、単純に解像度を上げても、ドット間の隙間の補完をすることは難しい。
　＜タイリング例１＞
　図１１は、本実施形態に係るタイリングの一例（タイリング例１）について説明するための概念図である。図１１は、変調部１３０の一部分のタイリングに関する。図１１の例では、空間光変調器１３の変調部１３０に、２５６行の画素からなるタイルと、２５３行の画素からなるタイルとが交互に設定される。すなわち、変調部１３０には、２５６×２５６画素のタイルの列と、２５３×２５６画素のタイルの列とが、交互に設定される。本タイリング例においては、２５６×２５６画素のタイルを第１解像度のタイルと呼び、２５３×２５６画素のタイルを第２解像度のタイルと呼ぶ。図１２は、１０８０×１９２０画素の変調部１３０に、２５６×２５６画素（第１解像度）のタイルの行と、２５３×２５６画素（第２解像度）のタイルの行とが、交互に設定された例である。図１２の例において、変調部１３０の右端と下端のタイルには、十分な画素数が割り当てられていないが、それらのタイルにも同様の位相画像が設定される。また、図１２の例においては、左端を起点として複数のタイルを変調部１３０に配置しているが、複数のタイルを変調部１３０に配置する方法は図１２の例に限定されない。
　図１３は、２５６×２５６画素（第１解像度）の複数のタイルと２５３×２５６画素（第２解像度）の複数のタイルが、空間光変調器１３の変調部１３０に設定された状態で投射された投射光１０７によって、投射面に表示された画像の一部分の光の強度分布の一例である。図１３の例では、２５６×２５６画素（第１解像度）のタイルに由来するベースドットの波形を実線で示し、２５３×２５６画素（第２解像度）のタイルに由来する補完ドットの波形を破線で示す。図１４は、２５６×２５６画素（第１解像度）のタイルに由来するベースドットの波形（実線）と、２５３×２５６画素（第２解像度）のタイルに由来する補完ドットの波形（破線）とを合成した波形を示す。図１４には、ベースドット（実線）と補完ドット（破線）の位相を合成した波形を、一点鎖線で示す。図１５は、図１４のように設定された条件で投射された投射光１０７によって表示される画像の一部分の概念図である。図１５の例では、２５６×２５６画素（第１解像度）のタイルに由来するベースドットが、２５３×２５６画素（第２解像度）のタイルに由来する補完ドットによって補完され、ベースドット間の隙間が埋められている。その結果、ベースドット間の隙間が補完ドットによって補完され、垂直方向において隙間の無い画像が表示される。このように、図１１～図１５の例によれば、第１解像度と第２解像度の位相画像を空間光変調器１３の変調部１３０にタイリングすることによって、表示される画像を構成するドット間の隙間を埋めることができる。
　＜タイリング例２＞
　図１６は、本実施形態に係るタイリングの別の一例（タイリング例２）について説明するための概念図である。図１６は、変調部１３０の一部分のタイリングに関する。図１６の例では、空間光変調器１３の変調部１３０に、２５６列の画素からなるタイルと、２５３列の画素からなるタイルとが交互に設定される。すなわち、変調部１３０には、２５６×２５６画素のタイルの列と、２５６×２５３画素のタイルの列とが、交互に設定される。以下においては、２５６×２５６画素のタイルを第１解像度のタイルと呼び、２５６×２５３画素のタイルを第３解像度のタイルと呼ぶ。図１７は、１０８０×１９２０画素の変調部１３０に、２５６×２５６画素（第１解像度）のタイルの列と、２５６×２５３画素（第３解像度）のタイルの列とが、交互に設定された例である。図１７の例において、変調部１３０の右端と下端のタイルには、十分な画素数が割り当てられていないが、それらのタイルにも同様の位相画像が設定される。また、図１７の例においては、左端を起点として複数のタイルを変調部１３０に配置しているが、複数のタイルを変調部１３０に配置する方法は図１７の例に限定されない。
　図１８は、図１７のように設定された条件で投射された投射光１０７によって表示される画像の一部分の概念図である。図１８の例では、２５６×２５６画素（第１解像度）のタイルに由来するベースドットが、２５６×２５３画素（第３解像度）のタイルに由来する補完ドットによって補完され、ベースドット間の隙間が埋められている。その結果、ベースドット間の隙間が補完ドットによって補完され、水平方向において隙間の無い画像が表示される。このように、図１６～図１８の例によれば、第１解像度と第３解像度の位相画像を空間光変調器１３の変調部１３０にタイリングすることによって、表示される画像を構成するドット間の隙間を埋めることができる。
　＜タイリング例３＞
　図１９は、本実施形態に係るタイリングの別の一例（タイリング例３）について説明するための概念図である。図１９は、変調部１３０の一部分のタイリングに関する。図１９の例では、空間光変調器１３の変調部１３０に、２５６行の画素からなるタイルと、２５３行の画素からなるタイルとが交互に設定される。また、図１９の例では、空間光変調器１３の変調部１３０に、２５６列の画素からなるタイルと、２５３列の画素からなるタイルとが交互に設定される。すなわち、変調部１３０には、２５６×２５６画素のタイル、２５６×２５３画素のタイル、２５３×２５６画素のタイル、２５３×２５３画素のタイルが設定される。以下においては、２５６×２５６画素のタイルを第１解像度のタイル、２５３×２５６画素のタイルを第２解像度のタイル、２５６×２５３画素のタイルを第３解像度のタイル、２５３×２５３画素のタイルを第４解像度のタイルと呼ぶ。図２０は、１０８０×１９２０画素の変調部１３０に、２５６×２５６画素（第１解像度）のタイル、２５３×２５６画素（第２解像度）のタイル、２５６×２５３画素（第３解像度）のタイル、２５３×２５３画素（第４解像度）のタイルが設定された例である。図２０の例において、変調部１３０の右端と下端のタイルには、十分な画素数が割り当てられていないが、それらのタイルにも同様の位相画像が設定される。また、図２０の例においては、左端を起点として複数のタイルを変調部１３０に配置しているが、複数のタイルを変調部１３０に配置する方法は図２０の例に限定されない。
　図２１は、図１９のように設定された条件で投射された投射光１０７によって表示される画像の一部分の概念図である。図２１の例では、２５６×２５６画素（第１解像度）のタイルに由来するベースドットが、２５３×２５６画素（第２解像度）、２５６×２５３画素（第３解像度）、および２５３×２５３画素（第４解像度）のタイルに由来する補完ドットによって補完され、ベースドット間の隙間が埋められている。その結果、ベースドット間の隙間が補完ドットによって補完され、水平方向および垂直方向において隙間が低減された画像が表示される。このように、図１９～図２１の例によれば、第１～第４解像度の位相画像を空間光変調器１３の変調部１３０にタイリングすることによって、表示される画像を構成するドット間の隙間を低減することができる。
　以上のように、本実施形態の投射装置は、光源、空間光変調器、制御部、および投射光学系を有する。光源、空間光変調器、および投射光学系は、投射部を構成する。光源は、平行光を出射する。空間光変調器は、光源から出射された平行光の位相を変調する変調部を有する。制御部は、投射光によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを変調部にタイリングする。制御部は、タイリングされた複数のタイルの各々に位相画像を設定する。制御部は、位相画像が設定された変調部に向けて平行光が照射されるように光源を制御する。投射光学系は、空間光変調器によって変調された光を投射光として投射する。
　本実施形態の投射装置によれば、空間光変調器に設定される複数のタイルの解像度を調整することによって、機械的に作動する機構を用いずに、投射光によって表示される画像を構成するドット間の隙間を補完できる。
　本実施形態の一態様において、制御部は、行数と列数が同じである第１解像度の複数のタイルと、第１解像度とは行数が異なる第２解像度の複数のタイルとを、空間光変調器の変調部に設定する。本態様によれば、投射光によって表示される画像を構成するドット間の垂直方向の隙間を補完できる。
　本実施形態の一態様において、制御部は、行数と列数が同じである第１解像度の複数のタイルと、第１解像度とは列数が異なる第３解像度の複数のタイルとを、空間光変調器の変調部に設定する。本態様によれば、投射光によって表示される画像を構成するドット間の水平方向の隙間を補完できる。
　本実施形態の一態様において、制御部は、第１解像度の複数のタイル、第２解像度の複数のタイル、第３解像度の複数のタイル、および第４解像度の複数のタイルを、空間光変調器の変調部に設定する。第１解像度の複数のタイルは、行数と列数が同じである。第２解像度の複数のタイルは、第１解像度とは行数が異なる。第３解像度の複数のタイルは、第１解像度とは列数が異なる。第４解像度の複数のタイルは、第１解像度とは行数および列数が異なる。本態様によれば、投射光によって表示される画像を構成するドット間の垂直方向および水平方向の隙間を補完できる。
　（第２の実施形態）
　次に、第２の実施形態に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の投射装置は、水平方向と垂直方向とで異なる拡大率で投射光を拡大して投射する投射レンズを備える。以下においては、二つのシリンドリカルレンズを組み合わせる例について説明する。
　（構成）
　図２２は、本実施形態の投射装置２０の構成の一例を示す概念図である。投射装置２０は、光源２１、空間光変調器２３、制御部２５、および投射光学系２７を有する。光源２１、空間光変調器２３、および投射光学系２７は、投射部２００を構成する。図２２は、投射装置２０の内部構成を横方向から見た図である。図２２には、光の軌跡を示す線を図示する。図２２は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。
　光源２１は、出射器２１１とコリメータ２１２を含む。光源２１、出射器２１１、およびコリメータ２１２の各々は、第１の実施形態の光源１１、出射器１１１、およびコリメータ１１２の各々と同様の構成である。出射器２１１は、制御部２５の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光２０１を出射する。コリメータ２１２は、出射器２１１から出射されたレーザ光２０１を平行光２０２に変換する。出射器２１１から出射されたレーザ光２０１は、コリメータ２１２によって平行光２０２に変換され、光源２１から出射される。光源２１から出射された平行光２０２は、空間光変調器２３の変調部２３０に向けて進行する。
　空間光変調器２３は、平行光２０２が照射される変調部２３０を有する。空間光変調器２３は、第１の実施形態の空間光変調器１３と同様の構成である。空間光変調器２３の変調部２３０は、表示される画像の解像度に応じて領域分け（タイリングとも呼ぶ）される。変調部２３０に設定された複数のタイルの各々には、制御部２５の制御に応じて、表示される画像に応じたパターン（位相画像とも呼ぶ）が設定される。
　制御部２５は、光源２１および空間光変調器２３を制御する。制御部２５は、第１の実施形態の制御部１５と同様の構成である。制御部２５は、空間光変調器２３の変調部２３０に設定されたタイリングに合わせて、投射される画像に対応する位相画像を変調部２３０に設定する。言い換えると、制御部２５は、投射レンズ２７５によって投射される投射光によって表示される画像が拡張される方向に対して垂直な方向の画素数が調整された複数のタイルを、空間光変調器２３の変調部２３０に設定する。制御部２５は、投射される画像に対応する位相画像が変調部２３０に設定された状態で、光源２１の出射器２１１を駆動させる。その結果、空間光変調器２３の変調部２３０に位相画像が設定されたタイミングに合わせて、光源２１から出射された平行光２０２が空間光変調器２３の変調部２３０に照射される。空間光変調器２３の変調部２３０に照射された平行光２０２は、空間光変調器２３の変調部２３０において変調される。空間光変調器２３の変調部２３０において変調された変調光２０３は、空間光変調器２３の変調部２３０に表示されたパターンに対応する投射光２０７として投射される。
　投射光学系２７は、空間光変調器２３の変調部２３０において変調された変調光２０３を、投射光２０７として投射する光学系である。投射光学系２７は、空間光変調器２３の変調部２３０に設定された位相画像によって形成される画像のアスペクト比を変更して投射する。図２２のように、投射光学系２７は、フーリエ変換レンズ２７１、アパーチャ２７３、および投射レンズ２７５を有する。
　フーリエ変換レンズ２７１は、空間光変調器２３によって変調された変調光２０３を無限遠に投射した際に形成される像を、アパーチャ２７３の近傍の焦点位置に結像させる光学レンズである。フーリエ変換レンズ２７１は、第１の実施形態のフーリエ変換レンズ１７１と同様の構成である。
　アパーチャ２７３は、フーリエ変換レンズ２７１によって集束された光に含まれる高次光を遮蔽し、表示領域の外縁を制限する枠である。アパーチャ２７３は、第１の実施形態のアパーチャ１７３と同様の構成である。
　投射レンズ２７５は、フーリエ変換レンズ２７１によって集束された光を、水平方向と垂直方向で異なる拡大率で拡大する光学レンズである。言い換えると、投射レンズ２７５は、空間光変調器２３の変調部２３０に設定された位相画像によって形成される画像のアスペクト比を変更して投射する。図２３の例では、水平方向に細長い投射光２０７が投射される。投射レンズ２７５は、第１レンズＬ２１および第２レンズＬ２２を有する。
　図２３は、投射レンズ２７５について説明するための概念図である。図２３は、投射光学系２７を斜め上方の視座から見下ろした図である。投射レンズ２７５を構成する第１レンズＬ２１と第２レンズＬ２２は、シリンドリカルレンズである。図２２には、投射レンズ２７５を２つのシリンドリカルレンズで構成する例を示すが、投射レンズ２７５は、３つ以上のレンズを組み合わせて構成されてもよい。また、図２２には、平凸シリンドリカルレンズを組み合わせる例を示すが、投射レンズ２７５は、平凹レンズを含んでもよい。投射レンズ２７５は、少なくとも一つのシリンドリカルレンズを含めばよい。なお、水平方向と垂直方向において異なる拡大率で拡大することができれば、投射レンズ２７５は、単一のレンズで構成されてもよい。例えば、投射レンズ２７５は、自由曲面レンズや液晶レンズによって実現されてもよい。
　第１レンズＬ２１は、水平面内に曲率中心を有する円柱状の形状である。第１レンズＬ２１のシリンダー軸は、水平面に対して垂直である。第１レンズＬ２１は、曲面が入射面になり、その曲面に対向する平面が出射面になるように配置される。第１レンズＬ２１の曲面（入射面）は、空間光変調器２３に向けられる。第１レンズＬ２１の平面（出射面）は、第２レンズＬ２２に向けられる。入射面から第１レンズＬ２１に入射した光は、水平面内で拡大されて、出射面から出射される。第１レンズＬ２１の出射面から出射された光は、第２レンズＬ２２の入射面に向けて進行する。
　第２レンズＬ２２は、水平面内に対して垂直な面内に曲率中心を有する円柱状の形状である。第２レンズＬ２２のシリンダー軸は、水平面内にあり、第１レンズＬ２１のシリンダー軸と直交する。第２レンズＬ２２は、曲面に対向する平面が入射面になり、曲面が出射面になるように配置される。第２レンズＬ２２の平面（入射面）は、第１レンズＬ２１に向けられる。第２レンズＬ２２の曲面（出射面）は、投射光２０７の投射方向に向けられる。入射面から第２レンズＬ２２に入射した光は、水平面に対して垂直な面内で、垂直方向に圧縮され、出射面から出射される。第２レンズＬ２２の出射面から出射された光は、水平方向に拡大され、垂直方向に圧縮されて、投射光２０７として投射される。すなわち、第２レンズＬ２２の出射面から出射された光は、水平方向と垂直方向において異なる拡大率で拡大されて、投射光２０７として投射される。
　図２４は、第１の実施形態のタイリング例１（図１１～図１５）の条件で投射された投射光２０７によって表示される画像の一部分の概念図である。図２４の例では、２５６×２５６画素（第１解像度）のタイルに由来するベースドットが、２５３×２５６画素（第２解像度）のタイルに由来する補完ドットによって補完され、ベースドット間の隙間が埋められている。さらに、図２４の例では、ベースドットと補完ドットの合成ドットが、水平方向に引き伸ばされる。その結果、ベースドット間の隙間が補完ドットによって補完されるとともに、水平方向に引き伸ばされ、垂直方向において隙間の無い画像が表示される。このように、本実施形態によれば、ドット間の隙間が埋められた画像が、一軸方向に引き伸ばされて表示される。すなわち、本実施形態によれば、垂直方向において一次元的にドット間を補完するとともに、水平方向に投射角を拡大することによって、ドット間の隙間を二次元的に補完できる。
　以上のように、本実施形態の投射装置は、光源、空間光変調器、制御部、および投射光学系を有する。光源、空間光変調器、および投射光学系は、投射部を構成する。光源は、平行光を出射する。空間光変調器は、光源から出射された平行光の位相を変調する変調部を有する。制御部は、投射光によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを変調部にタイリングする。制御部は、タイリングされた複数のタイルの各々に位相画像を設定する。制御部は、投射レンズによって投射される投射光によって表示される画像が拡張される方向に対して垂直な方向の画素数が調整された複数のタイルを、空間光変調器の変調部に設定する。制御部は、位相画像が設定された変調部に向けて平行光が照射されるように光源を制御する。投射光学系は、空間光変調器の変調部に設定された位相画像によって形成される画像のアスペクト比を変更して投射する投射レンズを含む。投射光学系は、空間光変調器によって変調された光を投射光として投射する。
　本実施形態の投射装置によれば、垂直方向において一次元的にドット間を補完するとともに、水平方向に投射角を拡大することによって、ドット間の隙間を二次元的に補完できる。また、本実施形態の投射装置によれば、シリンドリカルレンズの組み合わせや配置を変更することによって、水平方向において一次元的にドット間を補完するとともに、垂直方向に投射角を拡大することによって、ドット間の隙間を二次元的に補完することもできる。
　（第３の実施形態）
　次に、第３の実施形態に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の投射装置は、空間光変調器の変調部に設定されるタイルの解像度を調節することによって、投射光の投射方向を制御する。
　（構成）
　図２５は、本実施形態の投射装置３０の構成の一例を示す概念図である。投射装置３０は、光源３１、空間光変調器３３、制御部３５、および投射光学系３７を有する。光源３１、空間光変調器３３、および投射光学系３７は、投射部３００を構成する。図２５は、投射装置３０の内部構成を横方向から見た図である。図２５には、光の軌跡を示す線を図示する。図２５は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。
　光源３１は、出射器３１１とコリメータ３１２を含む。光源３１、出射器３１１、およびコリメータ３１２の各々は、第１の実施形態の光源１１、出射器１１１、およびコリメータ１１２の各々と同様の構成である。出射器３１１は、制御部３５の制御に応じて、所定の波長帯のレーザ光３０１を出射する。コリメータ３１２は、出射器３１１から出射されたレーザ光３０１を平行光３０２に変換する。出射器３１１から出射されたレーザ光３０１は、コリメータ３１２によって平行光３０２に変換され、光源３１から出射される。光源３１から出射された平行光３０２は、空間光変調器３３の変調部３３０に向けて進行する。
　空間光変調器３３は、平行光３０２が照射される変調部３３０を有する。空間光変調器３３は、第１の実施形態の空間光変調器１３と同様の構成である。空間光変調器３３の変調部３３０は、表示される画像の解像度に応じて領域分け（タイリングとも呼ぶ）される。変調部３３０に設定された複数のタイルの各々には、制御部３５の制御に応じて、表示される画像に応じたパターン（位相画像とも呼ぶ）が設定される。
　制御部３５は、光源３１および空間光変調器３３を制御する。制御部３５は、第１の実施形態の制御部１５と同様の構成である。制御部３５は、空間光変調器３３の変調部３３０に設定されたタイリングに合わせて、投射される画像に対応する位相画像を変調部３３０に設定する。制御部３５は、投射される画像に対応する位相画像が変調部３３０に設定された状態で、光源３１の出射器３１１を駆動させる。その結果、空間光変調器３３の変調部３３０に位相画像が設定されたタイミングに合わせて、光源３１から出射された平行光３０２が空間光変調器３３の変調部３３０に照射される。空間光変調器３３の変調部３３０に照射された平行光３０２は、空間光変調器３３の変調部３３０において変調される。空間光変調器３３の変調部３３０において変調された変調光３０３は、空間光変調器３３の変調部３３０に表示されたパターンに対応する投射光３０７として投射される。
　また、制御部３５は、同じ位相分布が表示される条件で、空間光変調器３３の変調部３３０に設定される複数のタイルの解像度を変更することによって、投射光３０７の投射方向を変更する。言い換えると、制御部３５は、複数のタイルの解像度を変更することによって、画像が表示される位置を変更する。例えば、制御部３５は、変調部３３０に設定された複数のタイルの解像度を、２５６×２５６画素から２５３×２５３画素に切り替えることによって、投射光３０７が投射される方向を変更する。
　図２６は、空間光変調器３３の変調部３３０に割り当てられた複数のタイルの各々に同じ位相分布が表示される条件で、複数のタイルの解像度を２５６×２５６画素から２５３×２５３画素に切り替えることによって、画像を構成するドットの位置が変更される一例を示す概念図である。
　図２７Ａおよび図２７Ｂは、変調部３３０の全体で一括して解像度を変更する例である。図２７Ａの初期状態の解像度（２５６×２５６画素）から、図２７Ｂの変更後の解像度（２５３×２５３画素）に切り替えることによって、複数のタイルが全体的に変調部３３０の左上に移動する。図２７Ａおよび図２７Ｂの例の場合、空間光変調器３３の変調部３３０の全体におけるアドレス指定で、各画素を制御できる。図２７Ａおよび図２７Ｂの例において、変調部３３０の右端と下端のタイルには、十分な画素数が割り当てられていないが、それらのタイルにも同様の位相画像が設定される。また、図２７Ａおよび図２７Ｂの例においては、左端を起点として複数のタイルを変調部３３０に配置しているが、複数のタイルを変調部３３０に配置する方法は、図２７Ａおよび図２７Ｂの例に限定されない。
　例えば、制御部３５は、同じ画像に対応する位相画像が設定された複数のタイルを同じ解像度に変更する。そのように解像度を変更すれば、投射光３０７によって表示される画像全体の位置が変更される。例えば、投射光３０７によって形成される画像を検出する装置の時間分解能を超える程度に高速で解像度を切り替えることができれば、画像を構成する複数のドット間の隙間が検出されにくくなる。
　例えば、制御部３５は、同じ画像に対応する位相画像が設定された複数のタイルの各々を異なる解像度に変更する。そのように解像度を変更すれば、投射光３０７によって表示される画像を構成するドット間の隙間が補完される。例えば、投射光３０７によって形成される画像を検出する装置の空間分解能を超える程度の精度で解像度を切り替えることができれば、画像を構成する複数のドット間の隙間が検出されにくくなる。
　投射光学系３７は、空間光変調器３３の変調部３３０において変調された変調光３０３を投射光３０７として投射する光学系である。投射光学系３７は、フーリエ変換レンズ３７１、アパーチャ３７３、および投射レンズ３７５を有する。フーリエ変換レンズ３７１、アパーチャ３７３、および投射レンズ３７５は、第１の実施形態のフーリエ変換レンズ１７１、アパーチャ１７３、および投射レンズ１７５と同様の構成である。
　以上のように、本実施形態の投射装置は、光源、空間光変調器、制御部、および投射光学系を有する。光源、空間光変調器、および投射光学系は、投射部を構成する。光源は、平行光を出射する。空間光変調器は、光源から出射された平行光の位相を変調する変調部を有する。制御部は、投射光によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを変調部にタイリングする。制御部は、タイリングされた複数のタイルの各々に位相画像を設定する。制御部は、位相画像が設定された変調部に向けて平行光が照射されるように光源を制御する。投射光学系は、空間光変調器によって変調された光を投射光として投射する。制御部は、空間光変調器の変調部に設定された複数のタイルの解像度を変更して、投射光によって表示される画像の表示位置を変更させる。例えば、制御部は、空間光変調器の変調部に設定された複数のタイルの解像度を一括して変更する。例えば、制御部は、空間光変調器の変調部に設定された複数のタイルの内部で解像度を変更する。
　本実施形態によれば、空間光変調器の変調部に設定された複数のタイルの解像度を変更することによって、投射光によって表示される画像の表示位置を変更できる。
　本態様の一態様において、制御部は、同じ画像に対応する前記位相画像が設定された複数のタイルを同じ解像度に変更する。本態様によれば、投射光によって形成される画像を検出する装置の時間分解能を超える程度に高速で解像度を切り替えることで、画像を構成する複数のドット間の隙間が検出されにくくなる。
　本態様の一態様において、制御部は、同じ画像に対応する前記位相画像が設定された複数のタイルの各々を異なる解像度に変更する。本態様によれば、投射光によって形成される画像を検出する装置の空間分解能を超える程度の精度で解像度を切り替えれば、画像を構成する複数のドット間の隙間が検出されにくくなる。
　（第４の実施形態）
　次に、第４の実施形態に係る投射装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の投射装置は、第１～第３の実施形態の投射装置を簡略化した構成である。
　（構成）
　図２８は、本実施形態の投射装置４０の構成の一例を示すブロック図である。投射装置４０は、光源４１、空間光変調器４３、制御部４５、および投射光学系４７を有する。光源４１、空間光変調器４３、および投射光学系４７は、投射部４００を構成する。図２８は、投射装置４０の内部構成を横方向から見た図である。図２８には、光の軌跡を示す線を図示する。図２８は、概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の進行方向などを正確に表したものではない。
　光源４１は、平行光４０２を出射する。空間光変調器４３は、光源から出射された平行光４０２の位相を変調する変調部４３０を有する。制御部４５は、投射光４０７によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを変調部４３０にタイリングする。制御部４５は、タイリングされた複数のタイルの各々に位相画像を設定する。制御部４５は、位相画像が設定された変調部４３０に向けて平行光４０２が照射されるように光源４１を制御する。投射光学系４７は、空間光変調器４３によって変調された光を投射光４０７として投射する。
　本実施形態の投射装置によれば、空間光変調器に設定される複数のタイルの解像度を調整することによって、機械的に作動する機構を用いずに、投射光によって表示される画像を構成するドット間の隙間を補完できる。
　（ハードウェア）
　ここで、本開示の各実施形態に係る制御部の処理を実行するハードウェア構成について、図２９の制御装置９０を一例として挙げて説明する。例えば、制御装置９０は、マイクロコンピュータの形態で実現される。なお、図２９の制御装置９０は、各実施形態の制御部の処理を実行するための構成例であって、本開示の範囲を限定するものではない。
　図２９のように、制御装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６を備える。図２９においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、および通信インターフェース９６は、バス９８を介して、互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。
　プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを、主記憶装置９２に展開する。プロセッサ９１は、主記憶装置９２に展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、制御装置９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る制御部による処理を実行する。
　主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２には、プロセッサ９１によって、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムが展開される。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリによって実現される。また、主記憶装置９２として、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリが構成／追加されてもよい。
　補助記憶装置９３は、プログラムなどの種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって実現される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。
　入出力インターフェース９５は、規格や仕様に基づいて、制御装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。
　制御装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器が接続されてもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成としてもよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。
　また、制御装置９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、制御装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介して制御装置９０に接続すればよい。
　また、制御装置９０には、ドライブ装置が備え付けられてもよい。ドライブ装置は、プロセッサ９１と記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータやプログラムの読み込み、制御装置９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。ドライブ装置は、入出力インターフェース９５を介して制御装置９０に接続すればよい。
　以上が、本発明の各実施形態に係る制御部を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図２９のハードウェア構成は、各実施形態に係る制御部の演算処理を実行するためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施形態に係る制御部に関する処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、各実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体によって実現されてもよい。また、記録媒体は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現されてもよい。プロセッサが実行するプログラムが記録媒体に記録されている場合、その記録媒体はプログラム記録媒体に相当する。
　各実施形態の制御部の構成要素は、任意に組み合わせてもよい。また、各実施形態の制御部の構成要素は、ソフトウェアによって実現されてもよいし、回路によって実現されてもよい。
　以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０２１年３月２２日に出願された日本出願特願２０２１－０４７５６２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１０、２０、３０、４０　　投射装置
　１１、２１、３１、４１　　光源
　１３、２３、３３、４３　　空間光変調器
　１５、２５、３５、４５　　制御部
　１７、２７、３７、４７　　投射光学系
　１１１、２１１、３１１　　出射器
　１１２、２１２、３１２　　コリメータ
　１７１、２７１、３７１　　フーリエ変換レンズ
　１７３、２７３、３７３　　アパーチャ
　１７５、２７５、３７５　　投射レンズ

Claims (10)

  1. 　平行光を出射する光源と、
    　前記光源から出射された前記平行光の位相を変調する変調部を有する空間光変調器と、
    　投射光によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを前記変調部にタイリングし、前記タイリングされた複数のタイルの各々に前記位相画像を設定し、前記位相画像が設定された前記変調部に向けて前記平行光が照射されるように前記光源を制御する制御手段と、
    　前記空間光変調器によって変調された光を前記投射光として投射する投射光学系と、を備える投射装置。
  2. 　前記制御手段は、
    　行数と列数が同じである第１解像度の複数のタイルと、前記第１解像度とは行数が異なる第２解像度の複数のタイルとを、前記空間光変調器の前記変調部に設定する請求項１に記載の投射装置。
  3. 　前記制御手段は、
    　行数と列数が同じである第１解像度の複数のタイルと、前記第１解像度とは列数が異なる第３解像度の複数のタイルとを、前記空間光変調器の前記変調部に設定する請求項１に記載の投射装置。
  4. 　前記制御手段は、
    　行数と列数が同じである第１解像度の複数のタイルと、前記第１解像度とは行数が異なる第２解像度の複数のタイルと、前記第１解像度とは列数が異なる第３解像度の複数のタイルと、前記第１解像度とは行数および列数が異なる第４解像度の複数のタイルとを、前記空間光変調器の前記変調部に設定する請求項１に記載の投射装置。
  5. 　前記投射光学系は、
    　前記空間光変調器の前記変調部に設定された前記位相画像によって形成される画像のアスペクト比を変更して投射する投射レンズを含み、
    　前記制御手段は、
    　前記投射レンズによって投射される前記投射光によって表示される画像が拡張される方向に対して垂直な方向の画素数が調整された複数のタイルを、前記空間光変調器の前記変調部に設定する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投射装置。
  6. 　前記制御手段は、
    　前記空間光変調器の前記変調部に設定された複数のタイルの解像度を変更して、前記投射光によって表示される画像の表示位置を変更させる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の投射装置。
  7. 　前記制御手段は、
    　同じ画像に対応する前記位相画像が設定された複数のタイルを同じ解像度に変更する請求項６に記載の投射装置。
  8. 　前記制御手段は、
    　同じ画像に対応する前記位相画像が設定された複数のタイルの各々を異なる解像度に変更する請求項６に記載の投射装置。
  9. 　コンピュータが、
    　投射光によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを空間光変調器の変調部にタイリングし、
    　タイリングされた複数の前記タイルの各々に前記位相画像を設定し、
    　前記位相画像が設定された前記変調部に向けて、平行光が照射されるように光源を制御する制御方法。
  10. 　投射光によって表示される画像に対応する位相画像が設定される少なくとも二つの解像度のタイルを空間光変調器の変調部にタイリングする処理と、
    　タイリングされた複数の前記タイルの各々に前記位相画像を設定する処理と、
    　前記位相画像が設定された前記変調部に向けて、平行光が照射されるように光源を制御する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムが記録された非一過性の記録媒体。
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