(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
上記光源からの出射光により２次元画像を形成する２次元画像形成部と、
上記２次元画像形成部により形成された２次元画像を拡大投影する拡大投影部と、
上記光源からの出射光の光路を、上記２次元画像形成部及び拡大投影部を含む第１の光路と、上記２次元画像形成部及び拡大投影部の少なくとも一方を含まない第２の光路とのいずれかに切り替える光路切り替え部とを備え、
上記第２の光路は、上記２次元画像形成部を含まないものである、
ことを特徴とする２次元画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の２次元画像形成装置において、
上記光路切り替え部は、上記光源を、該光源からの出射光の方向が変わるよう回転させる回転機構である、
ことを特徴とする２次元画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の２次元画像形成装置において、
上記光路切り替え部は、
ミラーと、
該ミラーを、上記光源からの出射光の光路上の、該出射光を該ミラーが反射する位置と、上記光源からの出射光の光路上以外の位置との間で移動させる移動機構とを有する、
ことを特徴とする２次元画像形成装置。
【請求項４】
請求項１記載の２次元画像形成装置において、
上記第２の光路は、拡大光学系あるいは拡散光学系を含み、
上記光源からの出射光の光路を、該出射光が該第２の光路を伝搬するよう切り替えたとき、該出射光が上記拡大光学系あるいは拡散光学系を介して装置外部に照射される、
ことを特徴とする２次元画像形成装置。
【請求項５】
請求項１に記載の２次元画像形成装置において、
上記第２の光路は、液晶パネルを含み、
上記光源からの出射光の光路を、該出射光が該第２の光路を伝搬するよう切り替えたとき、該出射光が上記液晶パネルのバックライトとして用いられる、
ことを特徴とする２次元画像形成装置。
【請求項６】
請求項１に記載の２次元画像形成装置において、
上記光源は、ＬＥＤである、
ことを特徴とする２次元画像形成装置。
【請求項７】
請求項１に記載の２次元画像形成装置において、
上記光源は、レーザである、
ことを特徴とする２次元画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元画像形成装置に関するものであり、特に、２次元画像の投影に加えてそれ以外の用途での光源出射光の利用が可能となる２次元画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタに代表される２次元画像形成装置は、背面投写型や拡大投影型など、大画面画像表示が容易であることから研究開発および商品化が進み用途が広がっている。
【０００３】
このような２次元画像形成装置に対する従来の研究開発の主眼は、装置の小型化、高輝度高照度化、高コントラスト化、高解像度化など、性能面でのアプローチにあった。そして、この研究開発の成果として、拡大投影型の液晶プロジェクタにおいては、例えば非常にコンパクトで数１０００ＡＮＳＩルーメンという高輝度のものが実用化されている。
【０００４】
一方、背面投写型のプロジェクションモニタにおいては、装置の大きさによりスクリーンの大きさがほぼ固定されてしまうため、高輝度化、高コントラスト化という装置の性能面での開発とともに、装置の使い方の多様化を可能にする２次元画像表示方法についての開発が進められている。特に、２次元画像形成装置の表示切り替え技術は、装置の用途を多様化させ、様々なニーズに答えることができることから、研究開発が盛んに行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、投射型表示装置において、複数のスクリーンを有し、任意のスクリーン上に画像を表示するものが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２では、複数のスクリーンとＲＧＢ投射管を用いて画像の表示切り替え、例えば、１画像、複数画像、高輝度画像、拡大画像等の表示切り替えを可能とする方法が提案されている。
【０００７】
また、特許文献３では、プロジェクタ装置として、透過型スクリーンと投影レンズとを備えた装置により光路を切り替えることにより画像表示位置・画面サイズを選択することが可能なものが提案されている。
【特許文献１】
特開平３−９８０３７号公報
【特許文献２】
特開平４−７００８２号公報
【特許文献３】
特開平７−４９５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術におけるものは、いずれも２次元画像の表示形態を切り替えるものであるため、光源から出射される光を２次元画像表示以外の用途に使用することは本質的に困難であるという課題を有していた。
【０００９】
また、従来の２次元画像形成装置における表示切り替え方法に関する提案は、２次元画像形成装置が、決められた場所にほぼ固定された状態で使用される形態が想定されているため、例えば携帯可能な小型の２次元画像形成装置には適用が困難であるという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光源から出射される光を、２次元画像表示以外の用途に利用可能であり、しかも携帯用として小型化することもできる２次元画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の２次元画像形成装置は、光源と、上記光源からの出射光により２次元画像を形成する２次元画像形成部と、上記２次元画像形成部により形成された２次元画像を拡大投影する拡大投影部と、上記光源からの出射光の光路を、上記２次元画像形成部及び拡大投影部を含む第１の光路と、上記２次元画像形成部及び拡大投影部の少なくとも一方を含まない第２の光路とのいずれかに切り替える光路切り替え部とを備えた、ものである。
【００１２】
これにより、２次元画像形成装置の光源を、２次元画像の投影表示以外の用途に使用できる。
【００１３】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記第２の光路は、上記２次元画像形成部を含まないものとした、ものである。
【００１４】
これにより、２次元画像の投影表示以外の用途に使用する光源光が、上記２次元画像形成部にて減衰されるのを防ぐことができる。
【００１５】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記第２の光路は、上記拡大投影部を含まないものである、ものである。
【００１６】
これにより、２次元画像の投影表示以外の用途に使用する光源光が、上記拡大投影部にて減衰されるのを防ぐことができる。
【００１７】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記光路切り替え部は、上記光源を、該光源からの出射光の方向が変わるよう回転させる回転機構である、ものである。
【００１８】
これにより、光路切り替え部を簡単な構成で実現することができ、低コストで、当該２次元画像形成装置の利用範囲を大幅に拡大することができる。
【００１９】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記光路切り替え部は、上記拡大投影部を、上記光源からの出射光の光路上の位置と、該光路以外の位置との間で移動させる移動機構である、ものである。
【００２０】
これにより、光路切り替え部を簡単な構成で実現することができ、当該２次元画像形成装置の利用範囲を、低コストで、大幅に拡大することができる。
【００２１】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記光路切り替え部は、ミラーと、該ミラーを、上記光源からの出射光の光路上の、該出射光を該ミラーが反射する位置と、上記光源からの出射光の光路上以外の位置との間で移動させる移動機構とを有する、ものである。
【００２２】
これにより、光学系の光軸を変化させずに、光源からの出射光の光路を切り替えることができ、光路切り替えに伴って光軸のずれが発生するのを防止することができる。
【００２３】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記第２の光路は、拡大光学系あるいは拡散光学系を含み、上記光源からの出射光の光路を、該出射光が該第２の光路を伝搬するよう切り替えたとき、該出射光が上記拡大光学系あるいは拡散光学系を介して装置外部に照射される、ものである。
【００２４】
これにより、２次元画像の投影表示以外の用途に使用する光源光を、照明光として安全な発散光束の光あるいは拡散光として取り出すことができる。
【００２５】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記第２の光路は、液晶パネルを含み、上記光源からの出射光の光路を、該出射光が該第２の光路を伝搬するよう切り替えたとき、該出射光が上記液晶パネルのバックライトとして用いられる、ものである。
【００２６】
これにより、当該２次元画像形成装置に、２次元画像表示機能に加えて、他の画像表示機能をもたせることが可能となり、当該２次元画像形成装置の利用範囲を大幅に拡大させることができる。
【００２７】
また、本発明の２次元画像形成装置は、光源と、上記光源からの出射光により２次元画像を形成する２次元画像形成部と、上記２次元画像形成部により形成された２次元画像を拡大投影する拡大投影部と、上記光源からの出射光の光路を、該出射光の一部分が上記２次元画像形成部及び拡大投影部を含む第１の光路を、該出射光の他の部分が、上記２次元画像形成部及び拡大投影部の少なくとも一方を含まない第２の光路を伝搬するよう分岐する光路分岐部を備えた、ものである。
【００２８】
これにより、光源からの出射光を、２次元画像の投影表示と、それ以外の用途に同時に使用できる。
【００２９】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記光路分岐部は、上記光源と上記２次元画像形成部との間に配置した、ものである。
【００３０】
これにより、光源からの出射光を、２次元画像の投影表示と、該投影表示以外の用途に同時に使用することができ、当該２次元画像形成装置の利用範囲を大幅に拡大することができる。
【００３１】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記光路分岐部を、上記２次元画像形成部と上記拡大投影部との間に配置した、ものである。
【００３２】
これにより、光源からの出射光を、２次元画像の投影表示と、演出効果用の照明光の照射とに、同時に使用できる。
【００３３】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記光路分岐部は、ハーフミラーである、ものである。
【００３４】
これにより、光源からの出射光を、２次元画像の投影表示と、それ以外の用途とに、光量を任意の割合に分配して同時に使用することを実現でき、当該２次元画像形成装置の利用範囲を大幅に拡大することができる。
【００３５】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記光源は、ＬＥＤである、ものである。
【００３６】
これにより、当該２次元画像形成装置を、さらにコンパクトに構成することが可能となると共に、低消費電力化が可能という利点がある。
【００３７】
さらに、本発明の２次元画像形成装置は、上記２次元画像形成装置において、上記光源は、レーザである、ものである。
【００３８】
これにより、当該２次元画像形成装置を、さらにコンパクトに構成することが可能となると共に、低消費電力化が可能で、さらに格段に高い色再現性が得られるという利点もある。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の２次元画像形成装置によれば、当該装置に非常にコンパクトかつ簡便な光路切り替え部を備えることで、光源からの出射光を２次元画像表示の他に、照明光として利用することができるという効果がある。
【００４０】
また、本発明の２次元画像形成装置によれば、当該２次元画像形成装置に液晶パネルを一体化することにより、照明光を液晶パネルのバックライトとして利用することができるという効果がある。
【００４１】
また特に、光源としてＬＥＤやレーザを用いることにより、コンパクトな２次元画像形成装置が達成できるため、高輝度照明機能を付加した可搬性の高い２次元画像形成装置が実現できるという効果がある。また、光源として、ＬＥＤやレーザを用いた場合には、ハロゲンランプ等を利用した場合に比べて表示可能な色範囲が拡大され、さらに任意の色調に調整選択することができるため、照明としての利用範囲が大きく拡大するという効果がある。
【００４２】
また、本発明の２次元画像形成装置によれば、光路切り替え部のかわりに、ハーフミラー等の光路を分岐する光路分岐部を設けるようにすれば、光源からの出射光を２次元画像表示と、照明光として、同時に利用することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００４６】
（実施の形態１）
本発明は、２次元画像形成装置の有する２次元画像の表示機能に加え、該２次元画像形成装置が本来有する特性を利用して、簡便な方法で、当該装置に画像表示以外の新たな機能を付加した２次元画像形成装置の構成を提案し、その実用性を検証したものである。
【００４７】
まず、本実施の形態１においては、２次元画像形成装置内に、光源から出射された光の出射方向を切り替える光路切り替え部を備えることで、光源からの光を、２次元画像の表示に加えて、照明光として利用可能としたものについて説明する。
【００４８】
図１は、本発明の実施の形態１にかかる２次元画像形成装置の構成の一例を示す図であり、図(a)は光源から出射される光を２次元画像表示に使用する状態を示し、図(b)は光源出射光を照明光として使用する状態を示す。
【００４９】
図１において、１０は本実施の形態１の２次元画像形成装置、１はハロゲンランプからなる光源、２は光インテグレータ光学系、３ａ，３ｂ，３ｃはそれぞれ赤、緑、青の波長領域の光のみを反射する機能を有するダイクロイックミラー、４ａ，４ｂはミラー、５ａ，５ｂ，５ｃはいずれも２次元空間光変調デバイスからなる２次元画像形成部、６は上記各２次元画像形成部５ａ〜５ｃで変調された光を合波するダイクロイックプリズム、７は組レンズから構成される拡大投影部である。そして、１１は光源１の光出射の向きを変化させる回転機構であり、１１ａは光源１を設置可能な設置台、１１ｂは当該装置１０側面に設けられているレバー、１１ｃは設置台とレバーをつなぐリンク機構である。
【００５０】
上記光源の回転機構１１は、例えば図１に示すように、設置台１１ａと、レバー１１ｂと、リンク機構１１ｃとからなるものであり、上記光源１を該設置台１１ａに固定し、該設置台１１ａを、当該装置１０外部からの力学的手法、例えばレバー１１ｂを使用者が操作する等、により、図１（ａ）の位置から図１（ｂ）の位置に、あるいは図１（ｂ）の位置から図１（ａ）の位置に回転移動させるようにすることで、容易に光源１からの光出射方向を切り替えることが可能となる。なお、光源の回転機構１１は上述した構成に限るものではなく、上記設置台１１ａ内部にモーター等を内蔵し、電気的な入力により、上記設置台１１ａを回転させて、上記光源１からの光出射方向を切り替えるようにすることも可能である。
【００５１】
以下、本構成における２次元画像形成装置の機能と効果について説明する。
【００５２】
まず、２次元画像形成装置１０が有する、２次元画像の拡大表示機能について述べる。図１（ａ）において、光源１から出射された光はほぼ平行光であり、光インテグレータ光学系２により面内光強度分布の均一化がなされる。ここで、光インテグレータ光学系２と、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃとの距離は、上記２次元画像形成部５ａ〜５ｃの各面上で面内光強度分布がほぼ一様になるように最適化されている。
【００５３】
また、上記光インテグレータ光学系２と、上記各２次元画像形成部５ａ〜５ｃとの間の光路内には、光源１から出射された白色光をＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの波長領域の光にフィルタリングするためのダイクロイックミラー３ａ，３ｂ，３ｃが配置されている。例えば、最も光源１に近い位置に配置されたダイクロイックミラー３ａでは、赤色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、該ダイクロイックミラー３ａで反射された赤色領域の光は、ミラー４ａを経て２次元画像形成部５ａに照射される。上記ダイクロイックミラー３ａを透過した光は、その次に光源１に近いダイクロイックミラー３ｂで緑色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、上記ダイクロイックミラー３ｂで反射された緑色領域の光は、２次元画像形成部５ｂに照射される。さらに、上記ダイクロイックミラー３ｂを透過した光は、ダイクロイックミラー３ｃで青色領域の光のみが反射され、該反射された青色領域の光は、ミラー４ｂを経て２次元画像形成部５ｃに照射される。その後、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃを透過した光は、ダイクロイックプリズム６で再び合波され、上記２次元画像形成部５ａ〜５ｃにおいて形成された２次元画像を１対１に投影する拡大投影部７により出射光ＬＡとして装置１０外へ出射され、装置外スクリーン（図示せず）上に拡大投影される。
【００５４】
次に、当該２次元画像形成装置１０が有する照明機能について述べる。
図１（ｂ）においては、回転機構１１により、光源１からの光出射方向が切り替えられ、出射光ＬＢが当該装置１０より出力される。この出射光ＬＢは、光源であるハロゲンランプから直接出射された光であり、例えば、数１００Ｗクラスの高出力白色光である。
【００５６】
このようにして、光源１からの光出射方向を切り替えることにより、当該２次元画像形成装置１０は、２次元画像の拡大表示機能とは異なる、照明装置としての機能を発揮することとなる。
【００５７】
一般に、２次元画像形成装置に用いられている光源は、数１００Ｗクラスの高出力白色光源であるので、照明装置として利用することは容易であり、その利便性も高い。この結果、当該２次元画像形成装置１０をメイン照明、あるいは間接照明として広く使用することが可能といえる。また、現在のごく一般的なプロジェクションタイプの２次元画像形成装置の使用方法が、ホームシアターに代表されるように室内の照明を落として大画面映像を楽しむといったものであることを考えると、プロジェクションタイプの２次元画像形成装置１０を、図１（ａ）に示すように２次元画像を拡大投影表示装置として使用しながら、図１（ｂ）に示すように照明装置としても使用する、ということは考えにくい。このことから、２次元画像形成装置１０が、２次元画像を拡大表示する機能に加えて、照明機能を持つことは、有用な付加機能を有していると言え、当該２次元画像形成装置１０の使用者にとってのメリットは大きいものである。
【００５８】
以上のように、本実施の形態１によれば、当該装置１０において、光源１を、その光出射方向が変化するよう回転させる回転機構１１を備えたので、２次元画像形成装置の光源からの出射光を照明光として取り出すことが可能となる。これにより、２次元画像形成装置を、低コストで照明装置を兼ねたものとでき、２次元画像形成装置１０の利用範囲を大幅に拡大させることができる。
【００５９】
なお、本実施の形態１においては、光路切り替え部は、光源１を、該光源からの光出射方向が切り替わるよう回転させる回転機構１１である場合を例に挙げて説明したが、光路切り替え部はこれに限定されるものではなく、例えば光源１を、その出射光の方向が切り替わるよう移動させるものでもよく、この場合も同様の効果が達成できる。
【００６０】
さらに、上記光路切り替え部は、光源１自体を回転させたり移動させたりするものではなく、光源からの出射光を光出射方向が切り替わるよう反射するものでもよい。
【００６１】
（実施の形態２）
以下、本実施の形態２では、光路切り替え部を、光源からの出射光を反射する位置と、該出射光を反射しない位置との間を移動するよう設けられた可動ミラーと、該可動ミラーを移動させる移動機構とで構成した２次元画像形成装置について説明する。
【００６２】
図２は、本発明の実施の形態２にかかる２次元画像形成装置の構成の一例を示す図であり、図（ａ）は光源から出射される光を２次元画像表示に使用する状態を示し、図（ｂ）は光源出射光を照明光として使用する状態を示す。
【００６３】
図２において、２０は本実施の形態２の２次元画像形成装置、２１はハロゲンランプからなる光源、２は光インテグレータ光学系、３ａ〜３ｃはそれぞれ赤、緑、青の波長領域の光のみを反射する機能を有するダイクロイックミラー、４ａ，４ｂはミラー、５ａ〜５ｃはいずれも２次元空間光変調デバイスからなる２次元画像形成部、６は上記各２次元画像形成部５ａ〜５ｃで変調された光を合波するダイクロイックプリズム、７は組レンズから構成される拡大投影部、２２は可動ミラー、２３は可動ミラーをユーザ操作により移動させる移動機構である。
【００６４】
上述したように、本実施の形態２では、可動ミラー２２及び移動機構２３が光出射方向を切り替える光路切り替え部を構成し、該可動ミラー２２を、移動機構２３により、光源２１と２次元画像形成部５ａ〜５ｃとを結ぶ光路上の位置（図２（ｂ）に示す位置）と、同光路上外の位置（図２（ａ）に示す位置）との間で移動させることで、光源２１から出射される光の方向を切り替えることが可能となる。
【００６５】
上記可動ミラー２２の移動機構２３は、例えば、図２に示すように、設置台２３ａと、操作レバー２３ｂと、これらをつなぐリンク機構２３ｃとからなる。設置台２３ａに可動ミラー２２を設置し、該設置台を、装置２０外部からの力学的手法、例えば、装置２０側面に設けられたレバー２３ｂを使用者が操作する方法等、により、該可動ミラー２２を図２（ａ）の位置から図２（ｂ）の位置へ、あるいは図２（ｂ）の位置から図２（ａ）の位置へ移動させることで、容易に光源１からの光出射方向を切り替えることが可能である。また、可動ミラー２２の移動機構２３は上述した構成に限るものではなく、上記設置台２３ａを内部にモーター等を内蔵したものとし、モータ等の動力により、上記設置台２３ａを移動させて、上記光源１からの光出射方向を切り替えることも可能である。
【００６６】
以下、本構成における２次元画像形成装置２０の機能と効果について説明する。
【００６７】
まず、２次元画像形成装置２０が有する、２次元画像の拡大表示機能について述べる。
【００６８】
上述した実施の形態１と同様、図２（ａ）において、可動ミラー２２が光源２１と２次元画像形成部５ａ〜５ｃとを結ぶ光路上でない位置に配置されている場合（図２（ａ）に示す位置）、光源２１から出射された光は、光インテグレータ光学系２により面内光強度分布の均一化がなされる。ここで、光インテグレータ光学系２と、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃとの距離は、上記２次元画像形成部５ａ〜５ｃの各面上で面内光強度分布がほぼ一様になるように最適化されている。
【００６９】
また、上記光インテグレータ光学系２と、２次元画像形成部５ａ〜５ｃとの間の光路上には、光源２１から出射された白色光をＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの波長領域の光にフィルタリ
【００７０】
ングするためのダイクロイックミラー３ａ，３ｂ，３ｃが配置されている。例えば、最も光源２１に近い位置に配置されたダイクロイックミラー３ａでは、赤色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、該ダイクロイックミラー３ａで反射された赤色領域の光は、ミラー４ａを経て２次元画像形成部５ａに照射される。上記ダイクロイックミラー３ａを透過した光は、その次に光源２１に近いダイクロイックミラー３ｂで緑色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、上記ダイクロイックミラー３ｂで反射された緑色領域の光は、２次元画像形成部５ｂに照射される。さらに、上記ダイクロイックミラー３ｂを透過した光は、ダイクロイックミラー３ｃで青色領域の光のみが反射され、該反射された青色領域の光は、ミラー４ｂを経て２次元画像形成部５ｃに照射される。その後、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃを透過した光は、ダイクロイックプリズム６で合波され、上記２次元画像形成部５ａ〜５ｃにおいて形成された２次元画像を１対１に投影する拡大投影部７により出射光ＬＡとして装置２０外へ出射され、装置外スクリーン（図示せず）上に拡大投影される。
【００７１】
次に、当該２次元画像形成装置２０が有する照明機能について述べる。
図２（ｂ）においては、可動ミラー２２を、該移動機構により、光源２１と２次元画像形成部５ａ〜５ｃとを結ぶ光路上に位置するよう移動させた場合（図２（ｂ）に示す位置）、光源２１からの出射光は可動ミラー２２で反射され出射光ＬＣとして装置２０外に照射される。本実施の形態２では、上記可動ミラー２２が、光インテグレータ光学系２を構成している２組のレンズアレイの間に設置されているため、出射光ＬＣは、平行光ではなく、光源２１であるハロゲンランプから出射された光が、上記光インテグレータ光学系２を構成する１枚の光学部品（フライレンズアレイ）の通過光、すなわち、該１枚のフライレンズアレイを構成する各レンズより形成される２次元ビーム列が重なった白色光となる。このようにして、光源２１からの光出射方向を光路切り替え部２２により切り替えることにより、当該２次元画像形成装置２０は、２次元画像の拡大表示機能とは異なる、照明機能を発揮することになる。
【００７３】
以上のように、本実施の形態２によれば、２次元画像形成装置２０において、光インテグレータ光学系２の光路上の位置と、その光路上以外の位置との間で移動可能な可動ミラーと、該可動ミラーを移動させる移動機構とを備え、光源からの出射光の光路を、２次元画像を形成するための光学系を通る光路と、この光学系を通らない光路とで切り替えるようにしたので、２次元画像形成装置の光源からの出射光を照明光として取り出すことが可能となる。これにより、２次元画像形成装置を、低コストで照明装置を兼ねたものとでき、２次元画像形成装置２０の利用範囲を大幅に拡大させることができる。
【００７４】
また、本実施の形態２では、２次元画像形成装置の光源からの出射光の光路を、２次元画像を形成するための光学系の光路上に可動ミラーを配置したり取り除いたりして切り替えるので、２次元画像を形成するための光学系の構成部品を移動させる必要がない。このため、２次元画像形成装置２０を構成する光学部品の光軸がずれる可能性を低減して、光軸のずれによる画像の表示品質の劣化を抑えることができるという効果がある。
【００７５】
なお、本実施の形態２では、可動ミラー２２を、光インテグレータ光学系２を構成する２つの光学部品（フライレンズアレイ）の間に挿入するようにしたが、上記可動ミラー２２の挿入位置はこれに限るものではなく、例えば光源２１と光インテグレータ光学系２との間や、光インテグレータ光学系２とダイクロイックミラー３ａとの間等に挿入するようにしてもよい。
【００７６】
但し、基本的に、プロジェクタ装置においてはコンパクト性の観点から、光インテグレータ光学系２から空間光変調器までの距離をできるだけ短くする必要がある。このことを考慮すると、可動ミラー２２を、光インテグレータ光学系２の後（２次元画像形成部５側）に挿入するようにするのは好ましくない。従って、上記可動ミラー２２は、光インテグレータ光学系２の前、すなわち、図２に示すように光インテグレータ光学系２を構成している２組のレンズアレイの間か、あるいは光源２１と光インテグレータ光学系２との間に挿入するようにすることが望ましい。
【００７７】
また、光源２１と光インテグレータ光学系２との間に大きな距離が存在すると、光源２１からの出射光を効率よく光インテグレータ光学系２へ入射させるために、該光インテグレータ光学系２の面積を大きくしたり、上記光インテグレータ光学系２と可動ミラー２２との間に集束レンズを挿入したりする必要が生じ、装置全体の大型化、高コスト化につながるおそれがある。従って、この点も考慮すると、可動ミラー２２は、図２に示すように、光インテグレータ光学系２を構成している２組のレンズアレイの間に挿入するようにすることがより好ましく、このようにすれば、装置２０をよりコンパクトに構成できる効果が得られる。
【００７８】
（実施の形態３）
一般的に、上述した２次元画像形成装置の光源は、高輝度であること望ましく、そのため、例えばハロゲンランプなどでは、発光部であるフィラメントを透明なガラス材料で覆う構造となっている。従って、このような構造を有する光源を照明として用いた場合、使用者が光源を直視する可能性もでてくるため、安全上問題がある。また特に家庭内で使用するメイン照明あるいは間接照明としては、例えば蛍光灯のように広範囲を照らす散乱された光が望ましい。そこで我々は、本実施の形態３では、上述したように２次元画像形成装置を、安全上問題のない照明装置として広く使用可能にする構成を提案する。
【００７９】
本実施の形態３では、上述したように２次元画像形成装置を照明装置として広く使用可能にするために、当該２次元画像形成装置３０に拡散光学系を設ける場合ついて説明する。
【００８０】
図３は、本実施の形態３にかかる２次元画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【００８１】
図３において、３０は本実施の形態３の２次元画像形成装置、２１はハロゲンランプからなる光源、２は光インテグレータ光学系、３ａ，３ｂ，３ｃはそれぞれ赤、緑、青の波長領域の光のみを反射する機能を有するダイクロイックミラー、４ａ，４ｂはミラー、５ａ，５ｂ，５ｃはいずれも２次元空間光変調デバイスからなる２次元画像形成部、６は上記各２次元画像形成部５ａ〜５ｃで変調された光を合波するダイクロイックプリズム、７は組レンズから構成される拡大投影部、２２は可動ミラー、３１は拡散光学系として機能する拡散板である。ここで、拡散板３１は、例えばガラス板表面にランダムな凹凸を形成することにより容易に作製できる。
【００８２】
本実施の形態３では、上記実施の形態２と同様、可動ミラー２２及びその移動機構が光出射方向を切り替える光路切り替え部を構成し、該可動ミラー２２を、移動機構により、光源２１と２次元画像形成部５ａ〜５ｃとを結ぶ光路上の位置（図３の破線で示した位置）と、同光路上外の位置（図３の実線で示した位置）との間で移動させることにより、当該装置３０の光源２１から出射される光の方向を切り替えることが可能となる。そして、上記可動ミラー２２の移動機構は、上記実施の形態２と同様、例えば可動ミラー２２を設置台等に固定し、該設置台を、装置３０外部からの力学的手法、例えば、装置３０側面に設けられたレバーを使用者が操作する等、により、図３中の実線で示した位置から破線で示した位置へ、あるいは破線で示した位置から実線で示した位置へ移動させるようにすることで、容易に達成できる。また、可動ミラーの移動機構は、上記設置台内部にモーター等を内蔵し、電気的な入力により、該設置台を移動させるようにすることによっても実現可能である。
【００８３】
以下、本構成における２次元画像形成装置３０の機能と効果について説明する。
まず、２次元画像形成装置３０が有する、２次元画像の拡大表示機能について述べる。
【００８４】
上述した実施の形態と同様、図３において、可動ミラー２２が、光源２１と２次元画像形成部５ａ〜５ｃとを結ぶ光路上でない位置に配置されている場合（図３の実線で示す位置に配置されている場合）、光源２１から出射された光は、光インテグレータ光学系２により面内光強度分布の均一化がなされる。このとき、上記２次元画像形成部５ａ〜５ｃの各面上で、面内光強度分布がほぼ一様になるように、光インテグレータ光学系２と、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃとの距離は最適化されている。
【００８５】
また、光インテグレータ光学系２と、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃとの光路上には、光源２１から出射された白色光をＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの波長領域の光にフィルタリングするためのダイクロイックミラー３ａ〜３ｃが配置されている。例えば、最も光源２１に近い位置に配置されたダイクロイックミラー３ａでは、赤色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、該ダイクロイックミラー３ａで反射された赤色領域の光は、ミラー４ａを経て２次元画像形成部５ａに照射される。上記ダイクロイックミラー３ａを透過した光は、次に光源２１に近いダイクロイックミラー３ｂで緑色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、上記ダイクロイックミラー３ｂで反射された緑色領域の光は、２次元画像形成部５ｂに照射される。さらに、上記ダイクロイックミラー３ｂを透過した光は、ダイクロイックミラー３ｃで青色領域の光のみが反射され、該反射された青色領域の光は、ミラー４ｂを経て２次元画像形成部５ｃに照射される。その後、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃを透過した光は、ダイクロイックプリズム６で再び合波され、拡大投影部７により出射光ＬＡとして装置３０外へ出射され、装置外スクリーン（図示せず）上に拡大投影される。
【００８６】
次に、当該２次元画像形成装置３０が有する照明機能について述べる。
上記可動ミラー２２が、該移動機構により、光源２１と２次元画像形成部５ａ〜５ｃとを結ぶ光路上に配置された場合（図３中の破線で示す位置に配置されている場合）、光源２１からの出射光は可動ミラー２２で反射され、拡散板３１を介して出射光ＬＤとして装置３０外に照射される。従って、この２次元画像形成装置では、出射光ＬＤは散乱光となり、高出力光源を扱う上での視覚への悪影響を大幅に低減できるという安全上の利点がある。また、拡散板３１は、任意の拡散角度（拡散の度合い）を設計・作製することが可能であるため、用途に応じて照明の状態（例えば広がり角など）を変更することも可能であるという効果がある。
【００８８】
以上のように、本実施の形態３によれば、２次元画像形成装置３０において、光源２１からの出射光の光路を切り替える光路切り替え部２２と、照明光として当該装置３０外に出射する光源光を拡散する拡散板３１とを備えたので、当該装置３０の光源からの出射光を散乱光にすることができ、これにより、２次元画像形成装置の光源光を、安全上も問題なく、且つ広範囲を照らす照明光として利用することができる。この結果、様々な用途に使用可能な照明光を出射することが可能な２次元画像形成装置を得ることができる。
【００８９】
また、本実施の形態３では、上記可動ミラー２２を、光インテグレータ光学系２を構成している２組のレンズアレイの間に配置しているので、当該装置３０をコンパクトにすることができる。
【００９０】
なお、本実施の形態３では、２次元画像形成装置は、照明光として外部に出力する光源の出射光を拡散する、拡散板からなる拡散光学系を有するものとしているが、２次元画像形成装置は、上記拡散光学系に代わる、照明光として外部に出力する光源の出射光を発散光束光に変換する拡大光学系を有するものであってもよい。
【００９１】
また、本実施の形態３では、装置３０側面に拡散板３１を設ける場合を例に挙げたが、拡散板３１は実施の形態３のものに限らず、例えば、図４の２次元画像形成装置４０に示すように、拡散板３１は可動ミラー４２と一体化したものでもよく、同様の効果が得られる。
【００９２】
（実施の形態４）
上述した各実施の形態では、２次元画像形成装置に付加する新たな機能が主に照明機能である場合について説明したが、新たに付加される機能は照明機能に限るものではない。
【００９３】
本実施の形態４では、さらに別の例として、当該装置の外周面に、例えば液晶パネルなどの画像表示部を配置し、当該装置が、装置外部に設けたスクリーン上に２次元画像を拡大投影して表示する拡大投影表示機能と、装置に設けられた画像表示部で画像表示を行う機能とを選択可能としたものについて説明する。
【００９４】
図５は、本実施の形態４にかかる２次元画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【００９５】
図５において、５０は本実施の形態４の２次元画像形成装置、２１はハロゲンランプからなる光源、２は光インテグレータ光学系、３ａ，３ｂ，３ｃはそれぞれ赤、緑、青の波長領域の光のみを反射する機能を有するダイクロイックミラー、４ａ，４ｂはミラー、５ａ，５ｂ，５ｃはいずれも２次元空間光変調デバイスからなる２次元画像形成部、６は上記各２次元画像形成部５ａ〜５ｃで変調された光を合波するダイクロイックプリズム、７は組レンズから構成される拡大投影部、２２は可動ミラー、５１は画像表示機能を有する液晶パネルである。
【００９６】
本実施の形態４では、光源２１からの出射光の光路を切り替える光路切り替え部は、可動ミラー２２と、該可動ミラー２２を移動させる移動機構とにより構成されており、該可動ミラー２２を光源２１と２次元画像形成部５ａ〜５ｃとを結ぶ光路上の位置（図５中の破線で示される位置）と、同光路上外の位置（図５中の実線で示される位置）とのいずれかに位置するように移動させることで、当該装置５０の光源２１から出射される光の方向を切り替えることが可能となる。ここで、移動機構は図示していないが、これは、実施の形態２の移動機構２３と同様なものである。
【００９７】
上記可動ミラー２２は、上記実施の形態２，３とは異なり、光インテグレータ光学系２と、もっとも光源２１に近い位置に配置されたダイクロイックミラー３ａとの間に挿入可能に配置されている。また、ここでは、該可動ミラー２２が図５中の実線で示すように上記光路上外の位置に退避したときの光源２１から２次元画像形成部５ａまでの光路長は、可動ミラー２２が図５中の破線で示すように上記光路上に挿入されたときの光源２１から液晶パネル５１までの光路長と等しくなっている。
【００９８】
以下、本構成における２次元画像形成装置５０の機能と効果について説明する。
まず、２次元画像形成装置５０が有する、２次元画像の拡大表示機能について述べる。
【００９９】
可動ミラー２２が、光源２１と２次元画像形成部５ａ〜５ｃとを結ぶ光路上外の位置に配置されている場合（図５の実線で示す位置に配置されている場合）、光源２１から出射された光は、光インテグレータ光学系２により面内光強度分布の均一化がなされる。ここで、光インテグレータ光学系２と、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃとの距離は、上記２次元画像形成部５ａ〜５ｃの各面上で面内光強度分布がほぼ一様になるように最適化されている。
【０１００】
また、光インテグレータ光学系２と、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃとの間の光路上には、光源２１から出射された白色光をＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの波長領域の光にフィルタリングするためのダイクロイックミラー３ａ〜３ｃが配置されている。例えば、最も光源に近い位置に配置されたダイクロイックミラー３ａでは、赤色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、該ダイクロイックミラー３ａで反射された赤色領域の光は、ミラー４ａを経て２次元画像形成部５ａに照射される。上記ダイクロイックミラー３ａを透過した光は、次に光源２１に近いダイクロイックミラー３ｂで緑色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、上記ダイクロイックミラー３ｂで反射された緑色領域の光は、２次元画像形成部５ｂに照射される。さらに、上記ダイクロイックミラー３ｂを透過した光は、ダイクロイックミラー３ｃで青色領域の光のみが反射され、該反射された青色領域の光は、ミラー４ｂを経て２次元画像形成部５ｃに照射される。その後、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃを透過した光は、ダイクロイックプリズム６で再び合波され、拡大投影部７により出射光ＬＥとして装置５０外へ出射され、装置外スクリーン（図示せず）上に拡大投影される。
【０１０１】
次に、当該２次元画像形成装置５０が有する、画像表示機能について述べる。
上述した移動機構により可動ミラー２２が光源２１と２次元画像形成部５ａ〜５ｃとを結ぶ光路上に配置された場合（図５の破線で示す位置に配置された場合）、光源２１からの出射光は可動ミラー２２で反射され、出射光ＬＥとして装置５０内部の自由空間を伝搬する。このとき、上述したように、光源２１から液晶パネル５１までの光路長を、可動ミラー２２が上記光路上外の位置に退避されたとき（可動ミラーが図５中の実線で示す位置に配置されたとき）の光源２１から２次元画像形成部５ａまでの光路長とほぼ等しくすることにより、液晶パネル５１面上において光強度分布は面内でほぼ均一となり、光源２１からの出射光を液晶パネル５１のバックライトとして用い、画像表示を行うことができる。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態４によれば、２次元画像を外部のスクリーン上に拡大投影する２次元画像形成装置５０において、画像表示可能な液晶パネル５１と、光源からの出射光の光路を切り替える光路切り替え部とを備え、光源２１からの出射光を上記拡大投影を行うための光学系に導く光路と、光源２１からの出射光を上記液晶パネルに導く光路とで光路の切り替えを行うようにしたので、当該装置５０に、装置外部のスクリーン上に２次元画像を拡大投影する拡大表示機能に加えて、液晶パネル５１上に画像を表示する画像表示機能を持たせることが可能となる。
【０１０４】
さらに、上記可動ミラー２２を、光インテグレータ光学系２とダイクロイックミラー３ａとの間で、且つ該可動ミラー２２が上記光路上に配置されたときの光源２１から液晶パネル５１までの光路長と、該可動ミラーが上記光路上外の位置に退避されたときの光源２１から２次元画像形成部５ａまでの光路長とがほぼ等しくなるようにしたので、光源２１から出射される光をほとんど損失することなしに液晶パネル５１のバックライトとして用いることができ、これにより、液晶パネル上での非常に明るく見やすい画像表示が実現可能となる。
【０１０５】
また、このとき例えば可動ミラー２２の反射面の形状を凸状にすることにより、可動ミラーに拡大光学系としての機能を持たせることができ、２次元画像形成部５ａに比べて遙かに大きなサイズの液晶パネル５１を均一照明することができるという利点も得られる。
【０１０６】
（実施の形態５）
上述した各実施の形態では、２次元画像形成装置の光源が、光源として一般的なハロゲンランプである場合を例に挙げて説明したが、２次元画像形成装置の光源は、これに限るものではなく、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色をそれぞれ発振する発光ダイオード（ＬＥＤ）や、レーザを用いたものでもよく、この場合にも、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１０７】
本実施の形態５では、光源が、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色をそれぞれ出射するレーザである場合を説明する。
【０１０８】
図６は、本実施の形態５にかかる２次元画像形成装置６０の構成の一例を示す図である。
【０１０９】
図６において、６０は本実施の形態５の２次元画像形成装置、６１ａ，６１ｂ，６１ｃはそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色をそれぞれ出射するレーザ、６３ａ，６３ｂ，６３ｃはそれぞれ赤色、緑色、青色領域の光を反射するダイクロイックミラー、２は光インテグレータ光学系、５は２次元空間光変調デバイスからなる２次元画像形成部、７は組レンズから構成される拡大投影部、２２は光源６１ａ〜６１ｃから出射された光の方向を切り替える可動ミラー、３１は拡散光学系として機能する拡散板である。ここで、拡散板３１は、例えばガラス板表面にランダムな凹凸を形成することにより容易に作製できる。
【０１１０】
この実施の形態では、可動ミラー２２とこれを移動させる移動機構（図示せず）とにより、光源からの出射光の光路を切り替える光路切り替え部が構成されており、移動機構は実施の形態２のものと同様なものである。従って、上述した実施の形態と同様、移動機構により、可動ミラー２２を、光源６１ａ〜６１ｃと２次元画像形成部５とを結ぶ光路上の位置（図６中に破線で示される位置）と、同光路上外の位置（図６中に実線で示される位置）との間で移動させることで、当該装置６０の光源２１から出射される光の方向を切り替えることが可能となる。
【０１１１】
以下、本構成における２次元画像形成装置６０の機能と効果について説明する。
まず、２次元画像形成装置６０が有する、２次元画像の拡大表示機能について述べる。
【０１１２】
図６において、可動ミラー２２が光源６１ａ〜６１ｃと２次元画像形成部５とを結ぶ光路上外の位置に配置されている場合（図６中に実線で示される位置）、光源である赤色レーザ６１ａ、緑色レーザ６１ｂ、青色レーザ６１ｃからの出射光はそれぞれダイクロイックミラー６３ａ〜６３ｃにより同一光軸となるように反射され、光インテグレータ光学系２に入射される。光インテグレータ光学系２を透過した光は、２次元画像形成部５上で均一な面内強度分布を有する光となり、２次元画像形成部５を照明する。さらに該２次元画像形成部５を透過した光は、強度分布情報を有し、拡大投影部７により出射光ＬＦとして装置６０外に出射され、装置外スクリーン（図示せず）に拡大投影される。このとき、赤色レーザ６１ａ、緑色レーザ６１ｂ、青色レーザ６１ｃの出射タイミング、及び出射時間を調整して、２次元画像形成部５上への各色の光による照射を時分割で行うことにより、単一の２次元画像形成部５によって、フルカラーの２次元画像形成が可能となる。例えば、一秒間に６０フレームで２次元画像を形成する場合には、各色１／１８０秒ずつの照射を繰り返すことで、上記のフルカラー画像形成が可能になる。
【０１１３】
次に、当該２次元画像形成装置６０が有する照明機能について述べる。
図６において、移動機構により可動ミラー２２が光源６１ａ〜６１ｃと２次元画像形成部５とを結ぶ光路上に配置された場合（図６中に破線で示される位置）、該光源６１ａ〜６１ｃからの出射光は、可動ミラー２２で反射され、拡散板３１を介して出射光ＬＧとして装置６０外に照射される。この出射光ＬＧは、拡散板３１を透過することで光源６１ａ〜６１ｃから出射される光の散乱光となり、レーザ光源を扱う上での視覚への悪影響を大幅に低減できるという安全上の利点を確保できる。また、拡散板３１は、任意の拡散角度（拡散の度合い）を設計・作製することが可能であるため、用途に応じて照明の状態（例えば広がり角など）を変更することも可能であるという効果がある。
【０１１５】
本実施の形態５によれば、２次元画像形成装置において、光源として、レーザを用いるようにしたので、上述したハロゲンランプ等の白色光源を光源として用いる場合に比べて、２次元画像形成部５等の部品点数を少なくすることができ、当該２次元画像形成装置の小型化やコストの大幅な低減が可能となる。
【０１１６】
なお、図６に示すように、２次元画像形成部５を、赤、緑、青のレーザ光源６１ａ〜６１ｃから出射された光で照明して２次元画像の表示を行うのではなく、図７に示すよう、赤、緑、青のレーザ光源６１ａ〜６１ｃから出射された光を、ポリゴンミラー７１に入射し、該ポリゴンミラー７１において高速回転により適当な広がりを持った１次元の領域に連続的に反射し、該ポリゴンミラー７１によって反射された線状の光を、ガルバノミラー７２で２次元領域に反射投影することで、２次元画像形成を行うようにしてもよい。
【０１１７】
具体的に述べると、図７において、７０は、ポリゴンミラー７１を用いた２次元画像形成装置であり、可動ミラー２２が、光源６１ａ〜６１ｃとポリゴンミラー７１とを結ぶ光路上外の位置に配置されている場合（図７中の実線で示される位置）、光源である赤色レーザ６１ａ、緑色レーザ６１ｂ、青色レーザ６１ｃからの出射光は、それぞれダイクロイックミラー６３ａ〜６３ｃにより同一光軸となるように反射され、ポリゴンミラー７１に入射される。ポリゴンミラー７１は各面がミラーである正多面体構造を有し、高速回転させることによりミラー面に入射された光を１次元方向にスキャンすることができる。よって、例えばレーザ光源６１ａ〜６１ｃでの強度変調により、１次元画像を得ることができる。また、ガルバノミラー７２は電気的にミラー面の角度を制御することができるため、入射された光を上記ポリゴンミラー７１のスキャン方向と独立な方向に１次元スキャンすることが可能である。従って、ポリゴンミラー７１のスキャン方向と、ガルバノミラー７２のスキャン方向とが垂直な関係になるように配置することにより、２次元画像を容易に形成することが可能である。このようにして得られた２次元画像は、拡大投影部７により出射光ＬＦとして装置７０外部に出射され、装置外スクリーン（図示せず）に拡大投影される。
【０１１８】
また、図７に示すように、移動機構により、可動ミラー２２が光源６１ａ〜６１ｃとポリゴンミラー７１とを結ぶ光路上に配置された場合（図７中の破線で示される位置）、光源６１ａ〜６１ｃからの出射光は可動ミラー２２で反射され、拡散板３１を介して出射光ＬＧとして装置７０外に照射される。
【０１１９】
なお、本実施の形態５では、光源としてレーザを用いた場合について説明してきたが、赤、緑、青、各色のＬＥＤを光源として用いてもよく、この場合においても同様の効果がある。
【０１２０】
上述したレーザやＬＥＤは、小型で高出力なデバイスが開発されており、また特にレーザは出射光の指向性が高いため、光源としてレーザを用いれば、２次元画像形成装置の各構成部品のサイズをさらに小さくすることが可能となり、この結果、当該装置を、非常に小型で可搬性に優れた大画面プロジェクション装置として、様々なシーンでの利用が期待できる。
【０１２１】
また、ＬＥＤやレーザは投入電力に対する発光効率がランプよりも高いので、ランプと同等の輝度を確保する２次元画像形成装置を実現するときに、低消費電力化が可能であるという利点もある。また特に、レーザ光源は単色性が高い点と、ランプ出力では得られない波長帯の光を発生できる点とに特長があるため、これらの特性を利用することにより、例えば人間の目で認識できる色範囲（例えば色度図で表される色範囲）のかなりの領域をカバーすることができる。従って、本実施の形態５のようにレーザ光源を用いれば、ランプ光源からなる２次元画像形成装置に比べ、格段に高い色再現性が得られるという利点も有している。
【０１２２】
また、光源６１ａ〜６１ｃからの出射光を照明光として用いる場合にも、本実施の形態５に示すように光源としてレーザを用いれば、様々な色調を任意に選択することができるという利点が得られる。例えば白色光として昼白色、昼光色、白色、電球色など現在一般的に使用されている蛍光灯色の全てを出力することができることに加え、色照明も容易に実現可能である。
【０１２３】
また、本実施の形態５では、出射光ＬＧの光路上に、拡散光学系として拡散板３１を配置しているので、光源６１ａ〜６１ｃから出射される光を散乱光に変換し、視覚への悪影響を大幅に低減できるという安全上の利点を確保することができる。
【０１２４】
なお、本実施の形態５では、装置６０の外周部に拡散板３１を設けたが、上記実施の形態３で図５を用いて示したように、可動ミラー２２と拡散板３１とを一体化させたものを用いてもよく、この場合も同様の効果が得られる。
【０１２５】
また、上記実施の形態４で図５を用いて説明したように、出射光ＬＧの光路上である２次元画像形成装置６０の外周面に、例えば液晶パネルなどの画像表示部を配置すれば、光源６１ａ〜６１ｃからの出射光を液晶パネルのバックライトとして用い、画像表示を行うことができる。このような構成による利点は、光源から出射される光をほとんど損失することなしでバックライトとして用いることにあり、これにより、非常に明るく見やすい画像表示が可能である。また、このとき例えば可動ミラー２２の反射面の形状を凸状にすることにより拡大光学系としての機能を持たせることができ、任意のサイズの液晶パネルに対して、均一照明することができるという利点も有している。
【０１２６】
さらに、上記各実施の形態２〜５においては、光路切り替え部を可動ミラーと、これを移動させる移動機構とで構成し、光路切り替え部により、光源から出射される光の光路を切り替えることで、該光源からの出射光を、２次元画像の表示に使用するか、あるいは照明光あるいは液晶パネルのバックライトとして使用するかを選択することが可能であることを説明したが、上記光路切り替え部において光源からの出射光路を切り替えるのではなく、光路を分岐することで、その一方を光源からの出射光を、２次元画像の拡大投影表示に使用すると同時に、その他方を照明光あるいは液晶パネルのバックライトとして使用するようにすることも可能である。
【０１２７】
（実施の形態６）
図８は、上述したような構成を有する、本発明の実施の形態６にかかる２次元画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【０１２８】
図８において、８０は本実施の形態６の２次元画像形成装置、２１はハロゲンランプからなる光源、２は光インテグレータ光学系、３ａ〜３ｃはそれぞれ赤、緑、青の波長領域の光のみを反射する機能を有するダイクロイックミラー、４ａ，４ｂはミラー、５ａ〜５ｃはいずれも２次元空間光変調デバイスからなる２次元画像形成部、６は上記各２次元画像形成部５ａ〜５ｃで変調された光を合波するダイクロイックプリズム、７は組レンズから構成される拡大投影部、８２はハーフミラーである。
【０１２９】
そして、この実施の形態では、ハーフミラー８２は光路上に固定されており、上記光源２１からの出射光を、該ハーフミラー８２を透過する光と、反射される光との２つに分岐することで、当該装置８０の光源２１から出射される光を分岐する光路分岐部となっている。
【０１３０】
以下、本構成における２次元画像形成装置８０の機能と効果について説明する。
まず、光源２１から出射された光は、光インテグレータ光学系２により面内光強度分布の均一化がなされる。ここで、光インテグレータ光学系２と、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃとの距離は、上記２次元画像形成部５ａ〜５ｃの各面上で面内光強度分布がほぼ一様になるように最適化されている。
【０１３２】
上記光インテグレータ光学系２の一方のレンズアレイから出射された光は、ハーフミラー８２により、出射光Ｌ１と出射光Ｌ２とに分岐される。そして、出射光Ｌ２は装置８０外部に出射される。この出射光Ｌ２は例えば、手元灯や間接照明として使用することが可能となる。
【０１３３】
一方、上記ハーフミラー８２にて分岐されたもう一方の出射光Ｌ１は、まず最も光源２１に近い位置に配置されたダイクロイックミラー３ａで、赤色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、該ダイクロイックミラー３ａで反射された赤色領域の光は、ミラー４ａを経て２次元画像形成部５ａに照射される。上記ダイクロイックミラー３ａを透過した光は、その次に光源２１に近いダイクロイックミラー３ｂで緑色領域の光のみが反射され、その他の波長領域の光は透過される。そして、上記ダイクロイックミラー３ｂで反射された緑色領域の光は、２次元画像形成部５ｂに照射される。さらに、上記ダイクロイックミラー３ｂを透過した光は、ダイクロイックミラー３ｃで青色領域の光のみが反射され、該反射された青色領域の光は、ミラー４ｂを経て２次元画像形成部５ｃに照射される。その後、各２次元画像形成部５ａ〜５ｃを透過した光は、ダイクロイックプリズム６で合波され、上記２次元画像形成部５ａ〜５ｃにおいて形成された２次元画像を１対１に投影する拡大投影部７により出射光Ｌａとして装置８０外へ出射され、装置外スクリーン（図示せず）上に拡大投影される。
【０１３４】
以上のように、本実施の形態６によれば、２次元画像を外部のスクリーン上に拡大投影する２次元画像形成装置８０において、光源出射光を２つの光路に分岐する光路分岐部を備えたので、光源２１からの出射光を、２次元画像の拡大投影表示に使用すると同時に、照明光としても使用することが可能となる。
【０１３５】
また、ハーフミラー８２の透過率を、装置外部より任意に調整可能にしておけば、２次元画像の投影表示と同時に、照明光として使用者が必要とする光量を簡単に取り出すことができる効果がある。
【０１３６】
また、本実施の形態６によれば、上記ハーフミラー８２を、光インテグレータ光学系２を構成する２組のレンズアレイの間に設置したが、ハーフミラーの設置位置はこれに限るものではない。例えば、光路分岐部であるハーフミラーを、２次元画像形成部と上記拡大投影部との間に設置してもよい。但し、本実施の形態６のように、ハーフミラー８２を２組のレンズアレイの間に設置すれば、２次元画像形成装置８０をよりコンパクトにすることが可能となる。
【０１３７】
なお、本実施の形態６では、光源がハロゲンランプである場合を例に挙げたが、光源はレーザやＬＥＤであってもよく、同様の効果が得られる。
【０１３８】
また、上記２次元画像形成装置８０を、その外側面に配置された、画面表示部である液晶パネルを有するものとするすれば、ハーフミラー８２で分岐された、光源からの出射光Ｌ２を、上記液晶パネルのバックライトとして使用することもできる。
【０１３９】
（実施の形態７）
上述した実施の形態２〜４では、光路切り替え部を、光源と２次元画像形成部との間に配置し、光源から出射される光を、２次元画像の表示以外の用途に利用可能としたものを示したが、本実施の形態７では、光源からの出射光の光路を、拡大投影部を含む光路と、拡大投影部を含まない光路との間で切り替える光路切り替え部を備えた２次元画像形成装置について説明する。
【０１４０】
図９は、本発明の実施の形態７にかかる２次元画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【０１４１】
図９において、９０は実施の形態７の２次元画像形成装置、６１ａ，６１ｂ，６１ｃはそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色をそれぞれ出射するレーザ、６３ａ，６３ｂ，６３ｃはそれぞれ赤色、緑色、青色領域の光を反射するダイクロイックミラー、２は光インテグレータ光学系、５は２次元空間光変調デバイスからなる２次元画像形成部、９７は、組レンズから構成される移動可能な拡大投影部である。ここで、拡大投影部９７は、図示しない移動機構により、光源からの出射光の光路上の位置と、光源からの出射光の光路上外の位置との間で移動するものである。ここで、移動機構は、実施の形態２の移動機構２３と同様な構成となっている。
【０１４２】
具体的には、上記拡大投影部９７は、設置台等に固定され、該設置台を、当該装置９０外部からの力学的手法、例えば、装置９０側面に設けられたレバーを使用者が操作する等、により、図９の実線に示される位置から破線で示される位置に、あるいは破線で示される位置から実線で示される位置に移動するものである。また、上記移動機構は、上記のように手動のものに限らず、例えば、設置台１１内部にモーター等を内蔵し、電気的な入力により、上記設置台を移動させるようにしたものでもよい。
【０１４３】
以下、本構成における２次元画像形成装置９０の機能と効果について説明する。
まず、２次元画像形成装置９０が有する、２次元画像の拡大表示機能について述べる。
【０１４４】
図９において、拡大投影部９７が出射光路上に配置されている場合（図９中の実線で示された位置）、光源である赤色レーザ６１ａ、緑色レーザ６１ｂ、青色レーザ６１ｃからの出射光は、それぞれダイクロイックミラー６３ａ〜６３ｃにより同一光軸となるように反射され、光インテグレータ光学系２に入射される。光インテグレータ光学系２を透過した光は、２次元画像形成部５上で均一な面内強度分布を有する光となり、該２次元画像形成部５を照明する。さらに、２次元画像形成部５を透過した光は強度分布情報を有し、拡大投影部９７により出射光ＬＨとして装置９０外に出射され、装置外スクリーン（図示せず）に拡大投影される。
【０１４５】
次に、当該２次元画像形成装置９０が有する照明機能について述べる。
図９に示すように、移動機構により、拡大投影部９７が２次元画像形成部５からの出射光路上外の位置（図９中の破線で示された位置）に退避された場合、光源からの出射光は拡大投影部９７を通過しない出射光ＬＩとして装置９０外に照射される。
【０１４７】
この出射光ＬＩは、拡大投影部９７により拡大される前の２次元画像であり、例えば、この２次元画像は、演出照明の用途に用いることが可能である。一般的な演出照明として、例えば細かい粒子模様や水玉模様などの照明が用いられているが、従来では演出照明は、光源からの光を遮る開口を用いたり、また大小複数の光源を組み合わせて投影したりする方法により実現されている。従って、従来では、演出効果用の照明光を得るために、大パワーの光源システムや複数の光源を制御するシステムが必要であったため、該演出照明装置は、そのサイズが大きく、且つ高価格であった。
【０１４８】
本実施の形態７では、光源からの出射光の光路を、拡大投影部を含む光路と、拡大投影部を含まない光路との間で切り替える光路切り替え部を備えたので光路切り替え部により、２次元画像形成部５からの出射光を、拡大投影部９７を透過させずに装置９０外に出射させることができる。このため、２次元画像形成部５から出射された光量を損失させることなく、様々な模様を任意に表示可能な照明が可能となり、小規模且つ低コストの演出照明装置を実現可能となる。
【０１４９】
ここで、拡大投影部９７を透過し、拡大された出射光を演出効果用の照明光として使用することも考えられる。しかし、２次元画像形成部５からの出射光が拡大投影部９７を透過すると、２次元画像形成部５において得られる２次元画像が投影面に一対一で拡大投影されるため、上記２次元画像形成部５として矩形のものを用いた場合には、その拡大投影面も矩形となる。しかしながら、一般的に演出照明は、矩形出力の照明として用いるケースは少ない。
【０１５０】
従って、本実施の形態７に示すように、移動機構により、拡大投影部９７を光路上から退避させ、上記２次元画像形成部５から出射される、矩形の出力枠が気にならない出射光を、演出照明光として用いることができる効果は大きい。
【０１５１】
また、例えば、光源からの出射光を装置外部に出力する出射窓の形状を様々な形に切り替えたり、該出射窓に拡散板やレンズを装着して出力光の加工を行ったりすることも可能であるので、業務用としてのみではなく、一般家庭での２次元画像形成装置の使用の幅も広げることができるという利点も有している。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明は、２次元画像形成装置において、その光源からの出射光を２次元画像形成と異なる用途に使用可能としたものであり、テレビ受像器、映像プロジェクタなどの画像表示装置を、例えば照明装置としても利用可能なものであり、光源光を多目的に利用できる有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】  図１は本発明の実施の形態１における、２次元画像形成装置の構成を示す図であり、図（ａ）は回転機構により光源の出射方向を切り替える前の光照射の一例を示し、図（ｂ）は光源の出射方向を切り替えた際の光照射の一例を模式的に示す。
【図２】  図２は本発明の実施の形態２における、２次元画像形成装置の構成を示す図であり、図（ａ）は可動ミラーにより光出射方向を切り替える前の光照射の一例を示し、図（ｂ）は光源の出射方向を切り替えた際の光照射の一例を模式的に示す。
【図３】  図３は本発明の実施の形態３における、拡散光学系を備えた２次元画像形成装置の構成を示す図である。
【図４】  図４は本発明の実施の形態３における、可動ミラーと拡散板が一体化された２次元画像形成装置の構成を示す図である。
【図５】  図５は本発明の実施の形態４における、画像表示部を備える２次元画像形成装置の構成を示す図である。
【図６】  図６は本発明の実施の形態５における、光源としてレーザを用いた２次元画像形成装置の構成を示す図である。
【図７】  図７は本発明の実施の形態５における、２次元画像形成装置の別の構成を示す図である。
【図８】  図８は本発明の実施の形態６における、光路分岐部を備えた２次元画像形成装置の構成を示す図である。
【図９】  図９は本発明の実施の形態７における、２次元画像形成装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  光源
２  光インテグレータ光学系
３ａ，３ｂ，３ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃ  ダイクロイックミラー
４ａ，４ｂ  ミラー
５，５ａ，５ｂ，５ｃ  ２次元画像形成部
６  ダイクロイックプリズム
７，９７    拡大投影部
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０  ２次元画像形成装置
１１  回転機構
１１ａ，２３ａ  設置台
１１ｂ，２３ｂ  レバー
１１ｃ，２３ｃ  リンク機構
２２，４２  可動ミラー
３１  拡散板
５１  液晶パネル
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ  レーザ
７１  ポリゴンミラー
７２  ガルバノミラー
８２  ハーフミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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