專利名稱：二維圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二維圖像形成裝置，特別是涉及能夠在除了二維圖像的投影、還在其以外的用途中利用光源出射光的二維圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
以液晶投影儀為代表的二維圖像形成裝置由于容易進(jìn)行背投型或者放大投影型等大畫面圖像顯示，因此正在進(jìn)行研究開發(fā)以及商品化，用途日益廣泛。
對(duì)于這種二維圖像形成裝置的當(dāng)前研究開發(fā)的著眼點(diǎn)在于裝置的小型化、高亮度高照度、高對(duì)比度、高分辨率的性能方面的方法上。而且，作為其研究開發(fā)的成果，在放大投影型液晶投影儀中，例如正在實(shí)用非常緊湊的1000ANSI流明這樣的高亮度裝置。
另一方面，在背投型的投影監(jiān)視器中，由于根據(jù)裝置的大小幾乎固定屏幕的大小，因此在開發(fā)高亮度、高對(duì)比度這樣的裝置性能的同時(shí)，還進(jìn)行了能夠使裝置的使用方法多樣化的二維圖像顯示方法的開發(fā)。特別是，二維圖像形成裝置的顯示切換技術(shù)由于能夠使裝置的用途多樣化，適于各種需要，因此正在大力地進(jìn)行研究開發(fā)。
例如，在專利文獻(xiàn)1中，提出了在投射型顯示裝置中，具有多個(gè)屏幕，在任意的屏幕上顯示圖像的技術(shù)。
另外，在專利文獻(xiàn)2中，提出了使用多個(gè)屏幕與RGB投射管進(jìn)行圖像的顯示切換，例如，能夠進(jìn)行一個(gè)圖像、多個(gè)圖像、高亮度圖像、放大圖像等的顯示切換的方法。
另外，在專利文獻(xiàn)3中，作為投影裝置，提出了通過由具備透射型屏幕和投影鏡頭的裝置切換光路，能夠選擇圖像顯示位置和畫面尺寸的裝置。
專利文獻(xiàn)1特開平3-98037號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平4-70082號(hào)公報(bào)專利文件3特開平7-49533號(hào)公報(bào)然而，上述現(xiàn)有技術(shù)中的裝置由于每一個(gè)都切換二維圖像的顯示狀態(tài)，因此存在本質(zhì)上難以在二維圖像顯示以外的用途中使用從光源出射的光這樣的課題。
另外，在現(xiàn)有的有關(guān)二維圖像形成裝置中的顯示切換方法的提案中，由于假定在所決定的場(chǎng)所以幾乎固定的狀態(tài)使用二維圖像形成裝置的形態(tài)，因此存在例如在可攜帶的小型二維圖像形成裝置中難以適用這樣的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，目的在于提供能夠在二維圖像顯示以外的用途中利用從光源出射的光，而且，還能夠作為便攜用而小型化的二維圖像形成裝置。
為解決上述課題，本發(fā)明方案1的二維圖像形成裝置具備，光源、通過來自上述光源的出射光來形成二維圖像的二維圖像形成單元、對(duì)由上述二維圖像形成單元形成的二維圖像進(jìn)行放大投影的放大投影單元、把來自上述光源的出射光的光路切換成包括上述二維圖像形成單元以及放大投影單元的第1光路、和不包括上述二維圖像形成單元以及放大投影單元的至少一方的第2光路、中的某一個(gè)的光路切換單元。
由此，能夠在二維圖像的投影顯示以外的用途中使用二維圖像形成裝置的光源。
進(jìn)而，本發(fā)明方案2的二維圖像形成裝置在方案1記述的二維圖像形成裝置中，上述第2光路不包括上述二維圖像形成單元。
由此，能夠防止由上述二維圖像形成單元衰減在二維圖像的投影顯示以外的用途中使用的光源光。
進(jìn)而，本發(fā)明方案3的二維圖像形成裝置在方案1記述的二維圖像形成裝置中，上述第2光路不包括上述放大投影單元。
由此，能夠防止由上述放大投影單元衰減在二維圖像的投影顯示以外的用途中使用的光源光。
進(jìn)而，本發(fā)明方案4的二維圖像形成裝置在方案2記述的二維圖像形成裝置中，上述光路切換單元是旋轉(zhuǎn)上述光源以改變來自該光源的出射光方向的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
由此，能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光路切換單元，能夠以低成本大幅度地?cái)U(kuò)大該二維圖像形成裝置的利用范圍。
進(jìn)而，本發(fā)明方案5的二維圖像形成裝置在方案3記述的二維圖像形成裝置中，上述光路切換單元是使上述放大投影單元在來自上述光源的出射光的光路上的位置與該光路以外的位置之間移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
由此，能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光路切換單元，能夠以低成本大幅度地?cái)U(kuò)大該二維圖像形成單元的利用范圍。
本發(fā)明方案6的二維圖像形成裝置在方案1記述的二維圖像形成裝置中，上述光路切換單元具有反射鏡、使該反射鏡在來自上述光源的出射光的光路上的、該反射鏡反射該出射光的位置與來自上述光源的出射光的光路上以外的位置之間移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
由此，能夠使光學(xué)系統(tǒng)的光軸不發(fā)生變化，切換來自光源的出射光的光路，能夠防止伴隨著光路切換而發(fā)生光軸的偏移。
進(jìn)而，本發(fā)明方案7的二維圖像形成裝置在方案1記述的二維圖像形成裝置中，上述第2光路包括放大光學(xué)系統(tǒng)或者擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)把來自上述光源的出射光的光路切換成沿著該第2光路傳輸該出射光時(shí)，該出射光經(jīng)過上述放大光學(xué)系統(tǒng)或者擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)照射到裝置外部。
由此，作為照明光，作為安全的發(fā)散光束的光或擴(kuò)散光，能夠取出二維圖像的投影顯示以外的用途中使用的光源光。
進(jìn)而，本發(fā)明方案8的二維圖像形成裝置在方案1記述的二維圖像形成裝置中，上述第2光路包括液晶屏、當(dāng)把來自上述光源的出射光的光路切換成該出射光沿著該第2光路傳輸時(shí)，該出射光用作為上述液晶屏的背光。
由此，能夠使該二維圖像形成裝置除去二維圖像顯示功能以外，還具有其它的圖像顯示功能，能夠大幅度地?cái)U(kuò)大該二維圖像形成裝置的利用范圍。
進(jìn)而，本發(fā)明方案9的二維圖像形成裝置具備光源、通過來自上述光源的出射光來形成二維圖像的二維圖像形成單元、對(duì)由上述二維圖像形成單元形成的二維圖形進(jìn)行放大投影的放大投影單元、把來自上述光源的出射光的光路分離成該出射光的一部分沿著包括上述第2圖像形成單元以及放大投影單元的第1光路被傳輸、該出射光的另一部分沿著不包括上述二維圖像形成單元以及放大投影單元的至少一方的第2光路被傳輸、的光路分離單元。
由此，能夠在二維圖像的投影顯示及其以外的用途中同時(shí)使用來自光源的出射光。
進(jìn)而，本發(fā)明方案10的二維圖像形成裝置在方案9記述的二維圖像形成裝置中，把上述光路分離單元配置在上述光源與上述二維圖像形成單元之間。
由此，能夠在二維圖像的投影顯示及其該投影顯示以外的用途中同時(shí)使用來自光源的出射光，能夠大幅度地?cái)U(kuò)大該二維圖像形成裝置的利用范圍。
進(jìn)而，本發(fā)明方案11的二維圖像形成裝置在方案9記述的二維圖像形成裝置中，把上述光路分離單元配置在上述二維圖像形成單元與上述放大投影單元之間。
由此，能夠在二維圖像的投影顯示以及演出效果用的照明光的照射時(shí)，同時(shí)使用來自光源的出射光。
進(jìn)而，本發(fā)明方案12的二維圖像形成裝置在方案10或者11記述的二維圖像形成裝置中，上述光路分離單元是半反射鏡。
由此，能夠?qū)崿F(xiàn)在二維圖像的投影顯示及其以外的用途中，任意地分割光量，同時(shí)使用來自光源的出射光，能夠大幅度地?cái)U(kuò)大該二維圖像形成裝置的利用范圍。
進(jìn)而，本發(fā)明方案13的二維圖像形成裝置在方案1或者9記述的二維圖像形成裝置中，上述光源是LED。
由此，具有能夠更緊湊地構(gòu)成該二維圖像形成單元形成裝置的同時(shí)，能夠降低功耗的優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)而，本發(fā)明方案14的二維圖像形成裝置在方案1或9記述的二維圖像形成裝置中，上述光源是激光器。
由此，具有能夠更緊湊地構(gòu)成該二維圖像形成裝置的同時(shí)，能夠降低功耗，進(jìn)而可以得到格外高的顏色再現(xiàn)性的優(yōu)點(diǎn)。
依據(jù)本發(fā)明的二維圖像形成裝置，通過在該裝置中具備非常緊湊而且簡(jiǎn)便的光路切換單元，具有除去二維圖像顯示以外，還能夠把來自光源的出射光利用為照明光的效果。
另外，依據(jù)本發(fā)明的二維圖像形成裝置，通過在該二維圖像形成裝置中把液晶屏構(gòu)成為一體，具有能夠把照明光利用為液晶屏的背燈的效果。
另外，特別是，通過作為光源使用LED或者激光器，能夠構(gòu)成緊湊的二維圖像形成裝置，因此具有能夠?qū)崿F(xiàn)附加了高亮度照明功能的可搬運(yùn)性高的二圖像形成裝置的效果。另外，作為光源在使用了LED或者激光器的情況下，與利用了鹵燈等的情況相比較，由于擴(kuò)大可顯示的顏色范圍，進(jìn)而能夠調(diào)整選擇為任意的色調(diào)，因此具有極大地?cái)U(kuò)大了作為照明的利用范圍的效果。
另外，依據(jù)本發(fā)明的二維圖像形成裝置，如果代替光路切換單元，設(shè)置半反射器等分離光路的光路分離單元，則具有能夠把來自光源的出射光同時(shí)利用為二維圖像顯示和照明光的效果。


圖1表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)，圖(a)表示由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)切換光源的出射方向之前的光照射的一個(gè)例子，圖(b)模式地表示切換了光源的出射方向時(shí)的光照射的一個(gè)例子。
圖2表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)，圖(a)表示由可動(dòng)反射鏡切換光出射方向之前的光照射的一個(gè)例子，圖(b)模式地表示切換了光源的出射方向時(shí)的光照射的一個(gè)例子。
圖3表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3中的具備了擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)。
圖4表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3中的把可動(dòng)反射鏡與擴(kuò)散板構(gòu)成為一體的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)。
圖5表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4中的具備圖像顯示單元的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)。
圖6表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5中的作為光源使用了激光器的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)。
圖7表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5中的二維圖像形成裝置的其它結(jié)構(gòu)。
圖8表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6中的具備了光束分離單元的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)。
圖9表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7中的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)。
符號(hào)的說明1光源2光積分儀光學(xué)系統(tǒng)3a、3b、3c、63a、63b、63c二向色反射鏡4a、4b反射鏡5、5a、5b、5c二維圖像形成單元6二向色棱鏡7、97放大投影單元10、20、30、40、50、60、70、80、90二維圖像形成裝置11旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11a、23a設(shè)置臺(tái)11b、23b桿11c、23c連接機(jī)構(gòu)
22、42可動(dòng)反射鏡31擴(kuò)散板51液晶屏61a、61b、61c激光器71多面反射鏡72電反射鏡82半反射鏡具體實(shí)施方式
下面，使用

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
(實(shí)施形態(tài)1)本發(fā)明提出了在二維圖像形成裝置具有的二維圖像的顯示功能的基礎(chǔ)上，利用該二維圖像形成裝置本來具有的特性，以簡(jiǎn)便的方法，在該裝置中附加了圖像顯示以外的新功能的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)，并且驗(yàn)證了其實(shí)用性。
首先，在實(shí)施形態(tài)1中，說明通過在二維圖像形成裝置內(nèi)具備把從光源出射的光的出射方向進(jìn)行切換的光路切換單元，在顯示二維圖像的基礎(chǔ)上，還能夠把來自光源的光利用為照明光的形態(tài)。
圖1表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的二維圖像裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子，圖(a)表示在二維圖像顯示中使用從光源出射的光的狀態(tài)，圖(b)表示把光源出射光作為照明光使用的狀態(tài)。
圖1中，10是本實(shí)施形態(tài)1的二維圖像形成裝置，1是由鹵燈構(gòu)成的光源，2是光積分儀光學(xué)系統(tǒng)，3a、3b、3c是分別具有僅反射紅、綠、藍(lán)波長(zhǎng)區(qū)的光的功能的二向色反射鏡，4a、4b是反射鏡，5a、5b、5c每一個(gè)都是由二維空間光調(diào)制器件構(gòu)成的二維圖像形成單元，6是把由上述各二維圖像形成單元5a～5c調(diào)制了的光合波的二向色棱鏡，7是由組透鏡構(gòu)成的放大投影單元。而且，11是使光源1的光出射的朝向變化的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，11a是能夠放置光源1的設(shè)置臺(tái)，11b是設(shè)置在該裝置10側(cè)面的桿，11c是連接設(shè)置臺(tái)與桿的連接機(jī)構(gòu)。
上述光源的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11例如，如圖1所示，由設(shè)置臺(tái)11a、桿11b、連接機(jī)構(gòu)11c構(gòu)成，把上述光源1固定在該設(shè)置臺(tái)11a上，通過來自該裝置10外部的力學(xué)方法，例如，通過由使用者操作桿11b等，從而使該設(shè)置臺(tái)11a從圖1(a)的位置旋轉(zhuǎn)移動(dòng)到圖1(b)的位置，或者從圖1(b)的位置旋轉(zhuǎn)移動(dòng)到圖1(a)的位置，這樣能夠容易地切換來自光源1的光出射方向。另外，光源的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11并不限于上述的結(jié)構(gòu)，還能夠在上述設(shè)置臺(tái)11a內(nèi)部安裝馬達(dá)等，經(jīng)過電輸入，使上述設(shè)置臺(tái)11a旋轉(zhuǎn)，切換來自上述光源1的光出射方向。
下面，說明本結(jié)構(gòu)的二維圖像形成裝置的功能和效果。
首先，敘述二維圖像形成裝置101所具有的二維圖像的放大顯示功能。圖1(a)中，從光源1出射的光幾乎是平行光，由光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2完成面內(nèi)光強(qiáng)度分布的均勻化。這里，光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與各二維圖像形成單元5a～5c的距離最優(yōu)化成使得在上述二維圖像形成單元5a～5c的各面上，面內(nèi)光強(qiáng)度分布幾乎一致。
另外，在上述光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與上述各二維圖像形成單元5a～5c之間的光路內(nèi)，配置用于把從光源1出射的白色光濾光為R、G、B各個(gè)波長(zhǎng)區(qū)的光的二向色反射鏡3a、3b、3c。例如，由配置在最接近光源1的位置的二向色反射鏡3a僅反射紅色區(qū)的光，透過其它波長(zhǎng)區(qū)的光。而且，由該二向色反射鏡3a反射了的紅色區(qū)的光經(jīng)過反射鏡4a照射到二維圖像形成單元5a。透過了上述二向色反射鏡3a的光由次一個(gè)接近光源1的二向色反射鏡3b僅反射綠色區(qū)的光，透過其它波長(zhǎng)區(qū)的光。而且，由上述二向色反射鏡3b反射了的綠色區(qū)的光照射到二維圖像形成單元5b。進(jìn)而，透過了上述二向色反射鏡3b的光由二向色反射鏡3c僅反射藍(lán)色區(qū)的光，該被反射的藍(lán)色區(qū)的光經(jīng)過反射鏡4b照射到二維圖像形成單元5c。然后，透過了各二維圖像形成單元5a～5c的光由二向色棱鏡6再次合波，由把在上述二維圖像形成單元5a～5c中形成的二維圖像一對(duì)一地投影的放大投影單元7作為出射光LA出射到裝置10外，在裝置外屏幕(未圖示)上放大投影。
下面，說明該二維圖像形成裝置10所具有的照明功能。
在圖1(b)中，由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11切換來自光源1的光出射方向，由該裝置10輸出出射光LB。該出射光LB是從作為光源的鹵燈直接出射的光，例如是數(shù)100W等級(jí)的高輸出白色光。
這樣，通過切換來自光源1的光出射方向，該二維圖像形成裝置10發(fā)揮與二維圖像的放大顯示功能不同的作為照明裝置的功能。
一般，在二維圖像形成裝置中使用的光源由于是數(shù)100W等級(jí)的高輸出白色光源，因此容易利用為照明裝置，其方便性也很高。其結(jié)果，可以說能夠把該二維圖像形成裝置10廣泛地使用為主照明或者間接照明。另外，如果考慮到當(dāng)前最一般的投影類型的二維圖像形成裝置的使用方法，如以家庭影院為代表的那樣使室內(nèi)的照明暗淡觀看大屏幕影像，則難以考慮把投影類型的二維圖像形成裝置10如圖1(a)所示那樣作為放大投影單元二維圖像的顯示裝置使用的同時(shí)，如圖1(b)所示那樣還作為照明裝置使用這樣的情形。由此，二維圖像形成裝置10在放大顯示二維圖像的功能的基礎(chǔ)上具有照明功能這一點(diǎn)可以說具有有用的附加功能，對(duì)于該二維圖像形成裝置10的使用者的益處很大。
如上所述，依據(jù)本實(shí)施形態(tài)1，則由于在該裝置10中具備使光源1旋轉(zhuǎn)改變其光出射方向的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11，因此能夠把來自二維圖像形成裝置的光源的出射光取出為照明光。由此，能夠以低成本使二維圖像形成裝置兼做照明裝置，能夠大幅度地?cái)U(kuò)大二維圖像形成裝置10的利用范圍。
另外，在本實(shí)施形態(tài)1中，以光路切換單元是使光源1旋轉(zhuǎn)以切換來自該光源的光出射方向的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11的情況為例進(jìn)行了說明，而光路切換單元并不限于該結(jié)構(gòu)，例如，也可以使光源1移動(dòng)以切換其出射光的方向，這種情況下也能夠得到同樣的效果。
進(jìn)而，上述光路切換單元還可以不是使光源1自身旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，而是反射來自光源的出射光以切換光的出射方向。
(實(shí)施形態(tài)2)下面，在本實(shí)施形態(tài)2中，說明用在反射來自光源的出射光的位置與不反射該出射光的位置之間移動(dòng)那樣設(shè)置的可動(dòng)反射鏡、和使該可動(dòng)反射鏡移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)來構(gòu)成光路切換單元的二維圖像形成裝置。
圖2表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2中的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子，圖(a)表示把從光源出射的光在二維圖像顯示中使用的狀態(tài)，圖(b)表示把光源出射光作為照明光使用的狀態(tài)。
圖2中，20是本實(shí)施形態(tài)2的二維圖像形成裝置，21是由鹵燈構(gòu)成的光源，2是光積分儀光學(xué)系統(tǒng)，3a～3c是分別具有僅反射紅、綠、藍(lán)波長(zhǎng)區(qū)的光的功能二向色反射鏡，4a、4b是反射鏡，5a～5c每一個(gè)都是由二維空間光調(diào)制器件構(gòu)成的二維圖像形成單元，6是把由上述各二維圖像形成單元5a～5c調(diào)制了的光合波的二向色棱鏡，7是由組透鏡構(gòu)成的放大投影單元，22是可動(dòng)反射鏡，23是通過使用者操作移動(dòng)可動(dòng)反射鏡的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
如上述那樣，在本實(shí)施形態(tài)2中，可動(dòng)反射鏡22以及移動(dòng)機(jī)構(gòu)23構(gòu)成切換光出射方向的光路切換單元，通過由移動(dòng)機(jī)構(gòu)23使該可動(dòng)反射鏡22在連接光源21和二維圖像形成單元5a～5c的光路上的位置(圖2(b)所示的位置)與同一條光路上以外的位置(圖2(a)所示的位置)之間移動(dòng)，從而能夠切換從光源21出射的光的方向。
上述可動(dòng)反射鏡22的移動(dòng)機(jī)構(gòu)23例如，如圖2所示，由設(shè)置臺(tái)23a、操作桿23b、連接它們的連接機(jī)構(gòu)23c構(gòu)成。在設(shè)置臺(tái)23a上設(shè)置可動(dòng)反射鏡22，通過來自裝置20外部的力學(xué)方法，例如，通過使用者操作設(shè)置在裝置20側(cè)面的桿23b的方法等，從而使該可動(dòng)反射鏡22從圖2(a)的位置向圖2(b)的位置移動(dòng)，或者從圖2(b)的位置向圖2(a)的位置移動(dòng)，這樣能夠容易地切換來自光源1的光出射方向。另外，可動(dòng)反射鏡22的移動(dòng)機(jī)構(gòu)23并不限于上述的結(jié)構(gòu)，也可以把上述設(shè)置臺(tái)23a做成在內(nèi)部安裝馬達(dá)等的結(jié)構(gòu)，通過馬達(dá)等的動(dòng)力，使上述設(shè)置臺(tái)23移動(dòng)，切換來自上述光源1的光出射方向。
下面，說明本結(jié)構(gòu)中的二維圖像形成裝置20的功能和效果。
首先，敘述二維圖像形成裝置20所具有的二維圖像的放大顯示功能。
與上述的實(shí)施形態(tài)1相同，在圖2(a)中，在可動(dòng)反射鏡22配置于不在連接光源21與二維圖像形成單元5a～5c的光路上的位置的情況下(圖2(a)所示的位置)，從光源21出射的光由光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2完成面內(nèi)光強(qiáng)度分布的均勻化。這里，光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與各二維圖像形成單元5a～5c的距離最優(yōu)化成使得在上述二維圖像形成單元5a～5c的各面上，面內(nèi)光強(qiáng)度分布幾乎一致。
另外，在上述光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與二維圖像形成單元5a～5c之間的光路上，配置用于把從光源21出射的白色光濾光為R、G、B各波長(zhǎng)區(qū)的光的二向色反射鏡3a、3b、3c。例如，由配置在最接近光源21的位置的二向色反射鏡3a僅反射紅色區(qū)的光，透過其它波長(zhǎng)區(qū)的光。而且，由該二向色反射鏡3a反射了的紅色區(qū)的光經(jīng)過反射鏡4a照射到二維圖像形成單元5a。透過了上述二向色反射鏡3a的光由次一個(gè)接近光源21的二向色反射鏡3b僅反射綠色區(qū)的光，透過其它波長(zhǎng)區(qū)的光。而且，由上述二向色反射鏡3b反射了的綠色區(qū)的光照射到二維圖像形成單元5b。進(jìn)而，透過了上述二向色反射鏡3b的光由二向色反射鏡3c僅反射藍(lán)色區(qū)的光，該被反射的藍(lán)色區(qū)的光經(jīng)過反射鏡4b照射到二維圖像形成單元5c。然后，透過了各二維圖像形成單元5a～5c的光由二向色棱鏡6合波，由把在上述二維圖像形成單元5a～5c中形成的二維圖像一對(duì)一地投影的放大投影單元7作為出射光LA出射到裝置20外部，在裝置外屏幕(未圖示)上放大投影。
下面，說明該二維圖像形成裝置20所具有的照明功能。
在圖2(b)中，在由該移動(dòng)機(jī)構(gòu)使可動(dòng)反射鏡22移動(dòng)到位于連接光源21與二維圖像形成單元5a～5c的光路上的情況下(圖2(b)所示的位置)，來自光源21的出射光由可動(dòng)反射鏡22反射，作為出射光LC照射到裝置20外部。在本實(shí)施形態(tài)2中，由于上述可動(dòng)反射鏡22設(shè)置在構(gòu)成光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的兩組透鏡陣列之間，因此出射光LC不是平行光，從作為光源21的鹵燈出射的光成為對(duì)構(gòu)成上述光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的一片光學(xué)部件(復(fù)眼(フライ)透鏡陣列)的通過光，即，成為由構(gòu)成該一片復(fù)眼透鏡陣列的各透鏡形成的二維光束列重疊的白色光。這樣，通過由光路切換單元22切換來自光源21的光出射方向，該二維圖像形成裝置20發(fā)揮與二維圖像的放大顯示功能不同的照明功能。
如上所述，依據(jù)本實(shí)施形態(tài)2，由于在二維圖像形成裝置中，具備在光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的光路上的位置與其光路上以外的位置之間可移動(dòng)的可動(dòng)反射鏡和移動(dòng)該可動(dòng)反射鏡的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，把來自光源的出射光的光路，在通過用于形成二維圖像的光學(xué)系統(tǒng)的光路以及不通過該光學(xué)系統(tǒng)的光路之間切換，因此能夠把二維圖像形成裝置的來自光源的出射光取出為照明光。由此，能夠二維圖像形成裝置以低成本兼做為照明裝置，能夠大幅度地?cái)U(kuò)大二維圖像形成裝置20的利用范圍。
另外，在本實(shí)施形態(tài)2中，由于在用于形成二維圖像的光學(xué)系統(tǒng)的光路上配置或者去除可動(dòng)反射鏡從而切換來自二維圖像形成裝置的光源的出射光的光路，因此不需要移動(dòng)用于形成二維圖像的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成部件。從而，減少構(gòu)成二維圖像形成裝置20的光學(xué)部件的光軸偏離的可能性，具有能夠抑制由于光路偏離引起的圖像顯示品質(zhì)惡化的效果。
另外，在本實(shí)施形態(tài)2中，把可動(dòng)反射鏡22插入在構(gòu)成光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的兩個(gè)光學(xué)部件(復(fù)眼透鏡陣列)之間，而上述可動(dòng)反射鏡2的插入位置不限于此，例如，也可以插入在光源21與光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2之間，或者光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與二向色反射鏡3a之間等。
但是，基本上在投影儀裝置中從緊湊性的觀點(diǎn)出發(fā)，需要盡可能縮短從光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2到空間光調(diào)制器的距離。如果考慮到這一點(diǎn)，則把可動(dòng)反射鏡22插入在光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的后面(二維圖像形成單元5一側(cè))并不理想。從而，希望上述可動(dòng)反射鏡22插入在光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2之前，即，如圖2所示，插入在構(gòu)成光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的兩組透鏡陣列之間，或者光源21與光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2之間。
另外，如果在光源21與光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2之間存在很大的距離，則為了使來自光源21的出射光高效地入射到光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2，需要加大該光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的面積，或者在上述光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與可動(dòng)反射鏡22之間插入聚焦透鏡，有可能帶來裝置整體的大型化和高成本。從而，如果考慮到這一點(diǎn)，則更理想的是可動(dòng)反射鏡2如圖2所示，插入在構(gòu)成光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的兩組透鏡陣列之間，如果這樣做，則可以得到能夠更緊湊地構(gòu)成裝置20的效果。
(實(shí)施形態(tài)3)一般，上述二維圖像形成裝置的光源最好是高亮度，因此，例如在鹵燈等中，成為用透明的玻璃材料覆蓋作為發(fā)光部分的燈絲的構(gòu)造。從而，在把具有這種構(gòu)造的光源用作為照明時(shí)，由于還產(chǎn)生使用者直視光源的可能性因此存在安全上的問題。另外，特別是作為在家庭內(nèi)使用的主照明或者間接照明，例如，希望像熒光燈那樣照亮大范圍的散射的光。為此，我們?cè)诒緦?shí)施形態(tài)3中，提出了如上述那樣，把二維圖像形成裝置作為安全上沒有問題的照明裝置而能夠廣泛使用的結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施形態(tài)3中，說明為了如上述那樣把二維圖像形成裝置能夠廣泛地用作照明裝置，在該二維圖像形成裝置30中設(shè)置擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)的情況。
圖3表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
圖3中，30是本實(shí)施形態(tài)3的二維圖像形成裝置，21是由鹵燈構(gòu)成的光源，2是光積分儀光學(xué)系統(tǒng)，3c、3b、3c是分別具有僅反射紅、綠、藍(lán)波長(zhǎng)區(qū)的光的功能的二向色反射鏡，4a、4b是反射鏡，5a、5b、5c每一個(gè)都是由二維空間光調(diào)制器件構(gòu)成的二維圖像形成單元，6是把由上述各二維圖像形成單元5a～5c調(diào)制了的光合波的二向色棱鏡，7是由組透鏡構(gòu)成的放大投影單元，22是可動(dòng)反射鏡，31是起到擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)作用的擴(kuò)散板。這里，擴(kuò)散板31例如通過在玻璃板表面形成隨機(jī)的凹凸而能夠容易地制作。
在本實(shí)施形態(tài)3中，與上述實(shí)施形態(tài)2相同，可動(dòng)反射鏡22及其移動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成切換光出射方向的光路切換單元，通過由移動(dòng)機(jī)構(gòu)使該可動(dòng)反射鏡在連接光源21與二維圖像形成單元5a～5c的光路上的位置(圖3中用虛線表示的位置)與同一條光路上以外的位置(圖3中用實(shí)線表示的位置)之間移動(dòng)，從而能夠切換從該裝置30的光源21出射的光的方向。而且，與上述實(shí)施形態(tài)2相同，例如把可動(dòng)反射鏡22固定在設(shè)置臺(tái)等上，通過來自裝置30外部的力學(xué)方法，例如，通過使用者操作設(shè)置在裝置30側(cè)面的桿等，從而把該設(shè)置臺(tái)從圖3中用實(shí)線表示的位置向用虛線表示的位置，或者從用虛線表示的位置向用實(shí)線表示的位置移動(dòng)，這樣能夠容易地實(shí)現(xiàn)上述可動(dòng)反射鏡22的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。另外，通過在上述設(shè)置臺(tái)內(nèi)部安裝馬達(dá)等，經(jīng)過電輸入，使該設(shè)置臺(tái)移動(dòng)，也能夠?qū)崿F(xiàn)可動(dòng)反射鏡的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
下面，說明本結(jié)構(gòu)中的二維圖像形成裝置30的功能和效果。
首先，敘述二維圖像形成裝置30所具有的、二維圖像的放大顯示功能。
與上述的實(shí)施形態(tài)相同，圖3中，在可動(dòng)反射鏡22配置于不在連接光源21與二維圖像形成單元5a～5c的光路上的位置的情況下(配置在圖3中用實(shí)線表示的位置的情況下)，從光源21出射的光由光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2完成面內(nèi)光強(qiáng)度分布的均勻化。這時(shí)，光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與各二維圖像形成單元5a～5c的距離最優(yōu)化成使得在上述二維圖像形成單元5a～5c的各面上，面內(nèi)光強(qiáng)度分布幾乎一致。
另外，在上述光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與二維圖像形成單元5a～5c的光路上，配置用于把從光源21出射的白色光濾光為R、G、B各波長(zhǎng)區(qū)的光的二向色反射鏡3a、3b、3c。例如，由配置在最接近光源21的位置的二向色反射鏡3a僅反射紅色區(qū)的光，透過其它波長(zhǎng)區(qū)的光。而且，由該二向色反射鏡3a反射了的紅色區(qū)的光經(jīng)過反射鏡4a照射到二維圖像形成單元5a。透過了上述二向色反射鏡3a的光由次一個(gè)接近光源21的二向色反射鏡3b僅反射綠色區(qū)的光，透過其它波長(zhǎng)區(qū)的光。而且，由上述二向色反射鏡3b反射了的綠色區(qū)的光照射到二維圖像形成單元5b。進(jìn)而，透過了上述二向色反射鏡3b的光由二向色反射鏡3c僅反射藍(lán)色區(qū)的光，該被反射的藍(lán)色區(qū)的光經(jīng)過反射鏡4b照射到二維圖像形成單元5c。然后，透過了各二維圖像形成單元5a～5c的光由二向色棱鏡6再次合波，由放大投影單元7作為出射光LA出射到裝置30外部，在裝置外屏幕(未圖示)上放大投影。
下面，說明該二維圖像形成裝置30所具有的照明功能。
在上述可動(dòng)反射鏡22由該移動(dòng)機(jī)構(gòu)配置在連接光源21與二維圖像形成單元5a～5c的光路上的情況下(配置在圖3中用虛線表示的位置的情況下)，來自光源21的出射光由可動(dòng)反射鏡22反射，經(jīng)過擴(kuò)散板31作為出射光LD照射到裝置30外部。從而，在該二維圖像形成裝置中，出射光LD成為散射光，具有能夠大幅度降低在處理高輸出光源時(shí)的對(duì)于視覺的惡劣影響這樣的安全方面的優(yōu)點(diǎn)。另外，擴(kuò)展板31由于能夠設(shè)計(jì)·制作任意的擴(kuò)散角度(擴(kuò)展的程度)，因此還具有能夠根據(jù)用途變更照明狀態(tài)(例如擴(kuò)展角等)的效果。
如上所述，依據(jù)本實(shí)施形態(tài)3，在二維圖像形成裝置30中，由于具備切換來自光源21的出射光的光路的光路切換單元22，作為照明光把出射到該裝置30以外的光源光進(jìn)行擴(kuò)散的擴(kuò)散板31，因此能夠使來自該裝置30的光源的出射光成為散射光，由此，能夠把二維圖像形成裝置的光源光利用為安全上沒有問題而且照亮大范圍的照明光。其結(jié)果，能夠得到可以出射在各種用途中能夠使用的照明光的二維圖像形成裝置。
另外，在本實(shí)施形態(tài)3中，由于把上述可動(dòng)反射鏡22配置在構(gòu)成光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的兩組透鏡陣列之間，因此能夠使該裝置30緊湊。
另外，在本實(shí)施形態(tài)3中，二維圖像形成裝置具有由作為照明光把向外部輸出的光源的出射光進(jìn)行擴(kuò)散的擴(kuò)散板構(gòu)成的擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)，而二維圖像形成裝置也可以代替上述擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)而具有作為照明光把向外部輸出的光源的出射光變換為發(fā)散光束光的放大光學(xué)系統(tǒng)。
另外，在本實(shí)施形態(tài)3中，作為例子舉出了在裝置30側(cè)面設(shè)置擴(kuò)散板31的情況，但擴(kuò)散板31并不限于實(shí)施形態(tài)3的情況，例如，即使像圖4的二維圖像形成裝置40所示那樣，擴(kuò)散板31與可動(dòng)反射鏡42構(gòu)成為一體，也可以得到同樣的效果。
(實(shí)施形態(tài)4)在上述各實(shí)施形態(tài)中，說明了附加在二維圖像形成裝置中的新的功能主要是照明功能的情況，而新附加的功能并不限于照明功能。
在本實(shí)施形態(tài)4中，進(jìn)而作為其它的例子，說明在該裝置的外周面上，例如配置液晶屏等圖像顯示單元，該裝置能夠選擇把二維圖像放大投影到設(shè)置在裝置外部的屏幕上進(jìn)行顯示的放大投影顯示功能、由設(shè)置在裝置中的圖像顯示單元進(jìn)行圖像顯示的功能的情況。
圖5表示本實(shí)施形態(tài)4的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
圖5中，50是本實(shí)施形態(tài)3的二維圖像形成裝置，21是由鹵燈構(gòu)成的光源，2是光積分儀光學(xué)系統(tǒng)，3c、3b、3c是分別具有僅反射紅、綠、藍(lán)波長(zhǎng)區(qū)的光的功能的二向色反射鏡，4a、4b是反射鏡，5a、5b、5c每一個(gè)都是由二維空間光調(diào)制器件構(gòu)成的二維圖像形成單元，6是把由上述各二維圖像形成單元5a～5c調(diào)制了的光合波的二向色棱鏡，7是由組透鏡構(gòu)成的放大投影單元，22是可動(dòng)反射鏡，51是具有圖像顯示功能的液晶屏。
在本實(shí)施形態(tài)4中，切換來自光源21的出射光的光路的光路切換單元由可動(dòng)反射鏡22和使該可動(dòng)反射鏡22移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，通過使該可動(dòng)反射鏡22移動(dòng)到位于連接光源21和二維圖像形成單元5a～5c的光路上的位置(圖5中用虛線表示的位置)和同一條光路上以外的位置(圖5中用實(shí)線表示的位置)中的任一個(gè)，從而能夠切換從該裝置50的光源21出射的光的方向。這里，雖然沒有圖示移動(dòng)機(jī)構(gòu)，但該機(jī)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)2的移動(dòng)機(jī)構(gòu)23相同。
上述可動(dòng)反射鏡22與上述實(shí)施形態(tài)2、3不同，配置成能夠插入在光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與在最接近光源21的位置配置的二向色反射鏡3a之間。另外，這里，當(dāng)可動(dòng)反射鏡22如圖5中用實(shí)線所示那樣退避到上述光路上以外的位置時(shí)的、從光源21到二維圖像形成單元5a的光路長(zhǎng)度，與當(dāng)可動(dòng)反射鏡22如圖5中用虛線所示那樣插入到上述光路上時(shí)的、從光源21到液晶屏51的光路長(zhǎng)度相等。
下面，說明本結(jié)構(gòu)中的二維圖像形成裝置50的功能和效果。
首先，敘述二維圖像形成裝置50所具有的二維圖像的放大顯示功能。
在可動(dòng)反射鏡22配置在連接光源21與二維圖像形成單元5a～5c的光路上以外的位置的情況下(配置在圖5中用實(shí)線表示的位置的情況下)，從光源21出射的光由光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2完成面內(nèi)光強(qiáng)度分布的均勻化。這里，光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與各二維圖像形成單元5a～5c的距離最優(yōu)化成使得在上述二維圖像形成單元5a～5c的各面上，面內(nèi)光強(qiáng)度分布幾乎一致。
另外，在上述光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與二維圖像形成單元5a～5c之間的光路上，配置用于把從光源21出射的白色光濾光為R、G、B各波長(zhǎng)區(qū)的光的二向色反射鏡3a、3b、3c。例如，由配置在最接近光源的位置的二向色反射鏡3a僅反射紅色區(qū)的光，透過其它波長(zhǎng)區(qū)的光。而且，由該二向色反射鏡3a反射了的紅色區(qū)的光經(jīng)過反射鏡4a照射到二維圖像形成單元5a。透過了上述二向色反射鏡3a的光由次一個(gè)接近光源21的二向色反射鏡3b僅反射綠色區(qū)的光，透過其它波長(zhǎng)區(qū)的光。而且，由上述二向色反射鏡3b反射了的綠色區(qū)的光照射到二維圖像形成單元5b。進(jìn)而，透過了上述二向色反射鏡3b的光由二向色反射鏡3c僅反射藍(lán)色區(qū)的光，該反射了的藍(lán)色區(qū)的光經(jīng)過反射鏡4b照射到二維圖像形成單元5c。然后，透過了各二維圖像形成單元5a～5c的光由二向色棱鏡6再次合波，由放大投影單元7作為出射光LE出射到裝置50外，在裝置外屏幕(未圖示)上放大投影。
下面，說明該二維圖像形成裝置50所具有的圖像顯示功能。
在由上述的移動(dòng)機(jī)構(gòu)把可動(dòng)反射鏡22配置在連接光源21和二維圖像形成單元5a～5c的光路上的情況下(配置在圖5中用虛線表示的位置的情況下)，由可動(dòng)反射鏡22反射來自光源21的出射光，作為出射光LE，在裝置50內(nèi)部的自由空間傳輸。這時(shí)，如上述那樣，通過使從光源21到液晶屏51的光路長(zhǎng)度與當(dāng)可動(dòng)反射鏡22退避到上述光路上以外的位置時(shí)(當(dāng)可動(dòng)反射鏡配置在圖5中用虛線用實(shí)線表示的位置時(shí))的、從光源21到二維圖像形成單元5a的光路長(zhǎng)度幾乎相等，從而在液晶屏51面上，光強(qiáng)度分布在面內(nèi)成為幾乎均勻，能夠把來自光源21的出射光用作為液晶屏51的背光進(jìn)行圖像顯示。
如上所述，依據(jù)本實(shí)施形態(tài)4，在把二維圖像放大投影到外部屏幕上的二維圖像形成裝置50中，具備能夠進(jìn)行圖像顯示的液晶屏51和切換來自光源的出射光的光路的光路切換單元，由于在把來自光源21的出射光導(dǎo)向用于進(jìn)行上述放大投影的光學(xué)系統(tǒng)的光路、和把來自光源21的出射光導(dǎo)向上述液晶屏的光路之間進(jìn)行光路的切換，因此能夠使該裝置50具有在裝置外部的屏幕上放大投影二維圖像的放大顯示功能，使其還具有在液晶屏51上顯示圖像的圖像顯示功能。
進(jìn)而，由于使上述可動(dòng)反射鏡22位于光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與二向色反射鏡3a之間，而且當(dāng)該可動(dòng)反射鏡22配置在上述光路上時(shí)的、從光源21到液晶屏51的光路長(zhǎng)度與該可動(dòng)反射鏡退避到上述光路上以外的位置時(shí)的、從光源21到二維圖像形成單元5a的光路長(zhǎng)度幾乎相等，因此能夠幾乎不損失從光源21出射的光地用作為液晶屏51的背光，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)液晶屏上的非常明亮而且易于觀看的圖像顯示。
另外，這時(shí)例如通過使可動(dòng)反射鏡22的反射面的形狀為凸形，能夠使可動(dòng)反射鏡具有作為放大光學(xué)系統(tǒng)的功能，還能獲得能夠均勻地照亮具有與二維圖像形成單元5a相比大很多的尺寸的液晶屏51的優(yōu)點(diǎn)。
(實(shí)施形態(tài)5)在上述各實(shí)施形態(tài)中，作為例子，說明了二維圖像形成裝置的光源作為光源是一般的鹵燈的情況，而二維圖像形成裝置的光源不限于這種情況，例如，也可以使用分別振蕩紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)三色的發(fā)光二極管(LED)或者激光器，這種情況下，也可以得到與上述各實(shí)施形態(tài)同樣的效果。
在本實(shí)施形態(tài)5中，說明光源是分別出射紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)三色的激光器的情況。
圖6表示本實(shí)施形態(tài)5的二維圖像形成裝置60的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
圖6中，60是本實(shí)施形態(tài)5的二維圖像形成裝置，61a、61b、61c是分別出射紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)三色的激光器，63a、63b、63c是分別反射紅色、綠色、藍(lán)色區(qū)的光的二向色反射鏡，2是光積分儀光學(xué)系統(tǒng)，5是由二維空間光調(diào)制器件構(gòu)成的二維圖像形成單元，7是由組透鏡構(gòu)成的放大投影單元，22是切換從光源61a～61c出射的光的方向的可動(dòng)反射鏡，31是起到擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)作用的擴(kuò)散板。這里，擴(kuò)散板31例如通過在玻璃板表面上形成隨機(jī)的凹凸而能夠容易制作。
在本實(shí)施形態(tài)中，由可動(dòng)反射鏡22和移動(dòng)可動(dòng)反射鏡的移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)來構(gòu)成切換來自光源的出射光的光路的光路切換單元，移動(dòng)機(jī)構(gòu)與上實(shí)施形態(tài)2的結(jié)構(gòu)相同。從而，與上述實(shí)施形態(tài)相同，通過由移動(dòng)機(jī)構(gòu)使可動(dòng)反射鏡22在連接光源61a～61c和二維圖像形成單元5的光路上的位置(圖6中用虛線表示的位置)與同一條光路上以外的位置(圖6中用實(shí)線表示的位置)之間移動(dòng)，從而能夠切換從該裝置60的光源21出射的光的方向。
下面，說明本結(jié)構(gòu)的二維圖像形成裝置60的功能和和效果。
首先，說明二維圖像形成裝置60所具有的二維圖像的放大顯示功能。
圖6中，在可動(dòng)反射鏡22配置在連接光源61a～61c和二維圖像形成單元5的光路上以外的位置的情況下(圖6中用實(shí)線表示的位置)，來自作為光源的紅色激光器61a、綠色激光器61b、藍(lán)色激光器61c的出射光分別由二向色反射鏡63a～63c反射，使得成為同一光軸，入射到光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2。透過了光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的光成為在二維圖像形成單元5上具有均勻的面內(nèi)強(qiáng)度分布的光，照明二維圖像形成單元5。進(jìn)而，透過了該二維圖像形成單元5的光具有強(qiáng)度分布信息，作為出射光LF，由放大投影單元7出射到裝置60外部，在裝置外屏幕(未圖示)上放大投影。這時(shí)，調(diào)整紅色激光器61a、綠色激光器61b、藍(lán)色激光器61c的出射定時(shí)以及出射時(shí)間，以時(shí)分的方式進(jìn)行各色光向二維圖像形成單元5上的照射，從而能夠用單一的二維圖像形成單元5進(jìn)行全彩色的二維圖像形成。例如，在一秒鐘時(shí)間以60幀形成二維圖像的情況下，通過反復(fù)進(jìn)行各顏色1/180秒的照射，能夠進(jìn)行上述全彩色圖像形成。
下面，說明該二維圖像形成裝置60所具有的照明功能。
圖6中，在由移動(dòng)機(jī)構(gòu)把可動(dòng)反射鏡22配置在連接光源61a～61c和二維圖像形成單元5的光路上的情況下(圖6中用虛線表示的位置)，來自該光源61a～61c的出射光由可動(dòng)反射鏡22反射，經(jīng)過擴(kuò)散板31，作為出射光LG照射到裝置60外部。該出射光LG通過透過擴(kuò)散板31成為從光源61a～61c出射的光的散射光，能夠確保可以大幅度地降低在處理激光光光源時(shí)的對(duì)于視覺的惡劣影響這樣的安全方面的優(yōu)點(diǎn)。另外，擴(kuò)散板31由于能夠設(shè)計(jì)·制作任意的擴(kuò)散角(擴(kuò)散的程度)，因此具有能夠根據(jù)用途變更照明狀態(tài)(例如擴(kuò)展角等)的效果。
依據(jù)本實(shí)施形態(tài)5，在二維圖像形成裝置中，由于作為光源使用激光器，因此與作為光源使用上述的鹵燈等白色光源的情況相比較，能夠減少二維圖像形成單元5等的部件數(shù)量，能夠?qū)崿F(xiàn)該二維圖像形成裝置的小型化或者大幅度降低成本。
另外，也可以不是如圖6所示那樣用從紅、綠、藍(lán)激光器光源61a～61c出射的光照明二維圖像形成單元，進(jìn)行二維圖像的顯示，而是如圖7所示那樣，使從紅、綠、藍(lán)激光器光源61a～61c出射的光入射到多面反射鏡71，連續(xù)地反射到在該多面反射鏡71中通過高速旋轉(zhuǎn)而具有適當(dāng)寬度的一維區(qū)域，通過把由該多面反射鏡71反射了的線性光由電反射鏡72反射投影到二維區(qū)域中，進(jìn)行二維圖像形成。
如果具體敘述，則在圖7中，70是使用了多面反射鏡71的二維圖像形成裝置，在可動(dòng)反射鏡22配置在連接光源61a～61c和多面反射鏡71的光路上以外的位置情況下(圖7中用實(shí)線表示的位置)，來自作為光源的紅色激光器61a、綠色激光器61b、藍(lán)色激光器61c的出射光分別由二向色反射鏡63a～63c反射成同一光軸，入射到多面反射鏡71。多面反射鏡71具有各面是反射鏡的正多面體構(gòu)造，通過高速旋轉(zhuǎn)，能夠沿著一維方向掃描入射到反射鏡面上的光。由此，例如，通過激光器光源61a～61c中的強(qiáng)度調(diào)制，能夠得到一維圖像。另外，電反射鏡72由于能夠電控制反射鏡面的角度，因此能夠沿著與上述多面反射鏡71的掃描方向獨(dú)立的方向一維掃描所入射的光。從而，通過把多面反射鏡71的掃描方向與電反射鏡72的掃描方向配置成垂直的關(guān)系，能夠容易地形成二維圖像。這樣得到的二維圖像由放大投影單元7作為出射光LF出射到裝置70外部，在裝置外屏幕(未圖示)上放大投影。
另外，如圖7所示，在由移動(dòng)機(jī)構(gòu)把可動(dòng)反射鏡22配置在連接光源61a～61c和多面反射鏡71的光路上的情況下(圖7中用虛線表示的位置)，來自光源61a～61c的出射光由可動(dòng)反射鏡22反射，經(jīng)過擴(kuò)散板31作為出射光LG照射到裝置70外部。
另外，在本實(shí)施形態(tài)5中，說明了作為光源使用激光器的情況，而作為光源也可以使用紅、綠、藍(lán)各色的LED，這種情況下也具有相同的效果。
作為上述的激光器或者LED開發(fā)了小型、高輸出的器件，另外，特別是由于激光器的出射光的方向性高，因此作為光源如果使用激光器，則能夠進(jìn)一步減小二維圖像形成裝置的各構(gòu)成部件的尺寸，其結(jié)果，作為非常小而且十分便于搬運(yùn)的大畫面投影裝置，能夠期待把該裝置在各種情況下利用。
另外，LED或者激光器由于對(duì)于投入電力的發(fā)光效率比燈泡高，因此當(dāng)實(shí)現(xiàn)確保與燈泡同等亮度的二維圖像形成裝置時(shí)，還具有能夠降低功耗的優(yōu)點(diǎn)。另外，特別是具有由于激光器光源在單色性高以及可以發(fā)生在燈泡輸出中不能夠得到的波長(zhǎng)帶的光的這兩特點(diǎn)，因此通過利用這些特性，例如，能夠覆蓋用人的眼睛可以識(shí)別的彩色范圍(例如，用色度表表示的彩色范圍)的相當(dāng)大的區(qū)域。從而，如果像本實(shí)施形態(tài)5這樣使用激光器光源，則與由燈泡光源構(gòu)成的二維圖像形成裝置相比較，還具有可以得到格外高的顏色再現(xiàn)性的優(yōu)點(diǎn)。
另外，如果在把來自光源61a～61c的出射光用作為照明光的情況下，也像本實(shí)施形態(tài)5這樣作為光源使用激光器，則具有可以得到能夠任意地選擇各種色調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。例如，作為白色光，在能夠輸出晝白色、晝光色、白色、燈泡色等現(xiàn)在一般使用的所有熒光燈色的基礎(chǔ)上，還能夠容易地實(shí)現(xiàn)彩色照明。
另外，在本實(shí)施形態(tài)5中，由于在出射光LG的光路上作為擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)配置擴(kuò)散板31，因此能夠確保把從光源61a～61c出射的光變換為散射光、可以大幅度地降低對(duì)于視覺的惡劣影響這樣安全方面的優(yōu)點(diǎn)。
另外，在本實(shí)施形態(tài)5中，在裝置60的外周部分設(shè)置了擴(kuò)散板31，而也可以如上述實(shí)施形態(tài)3中用圖5所示那樣，使用可動(dòng)反射鏡22與擴(kuò)散板31構(gòu)成為一體后的部件，這種情況下也可以得到相同的效果。
另外，如在上述實(shí)施形態(tài)4中使用圖5說明過的那樣，在出射光LG的光路上即二維圖像形成裝置60的外周面上，如果配置例如液晶屏等圖像顯示單元，則能夠把來自光源61a～61c的出射光用作為液晶屏的背光，進(jìn)行圖像顯示，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠幾乎不損失從光源出射的光而用作為背光，由此，能夠進(jìn)行非常明亮的易于觀看的圖像顯示。另外，這時(shí)例如通過把可動(dòng)反射鏡22的反射面的形狀做成凸形，能夠使其具有作為放大光學(xué)系統(tǒng)的功能，還具有能夠?qū)τ谌我獬叽绲囊壕辆鶆蛘彰鞯膬?yōu)點(diǎn)。
進(jìn)而，在上述各實(shí)施形態(tài)2～5中，說明了用可動(dòng)反射鏡和使其移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成光路切換單元，通過由光路切換單元切換從光源出射的光的光路，能夠選擇把來自該光源的出射光是在二維圖像的顯示中使用，還是作為照明光或液晶屏的背光使用，而在上述光路切換單元中也可以不是切換來自光源的出射光路，而是通過分離光路，把來自光源的出射光的一方在二維圖像的放大投影顯示中使用的同時(shí)，把另一方用作為照明光或者液晶屏的背光。
(實(shí)施形態(tài)6)圖8表示具有上述那樣結(jié)構(gòu)的本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
圖8中，80是本實(shí)施形態(tài)6的二維圖像形成裝置，21是由鹵燈構(gòu)成的光源，2是光積分儀光學(xué)系統(tǒng)，3a～3c分別是具有僅反射紅、綠、藍(lán)波長(zhǎng)區(qū)的光的功能的二向色反射鏡，4a、4c是反射鏡，5a～5c每一個(gè)都是由二維空間光調(diào)制器件構(gòu)成的二維圖像形成單元，6是把由上述各二維圖像形成單元5a～5c調(diào)制了的光合波的二向色棱鏡，7是由組透鏡構(gòu)成的放大投影單元，82是半反射鏡。
而且，在該實(shí)施形態(tài)中，半反射鏡82固定在光路上，通過把來自上述光源21的出射光分離為透過該半反射鏡82的光和被反射的光，成為把從該裝置80的光源21出射的光分離的光路分離單元。
下面，說明本結(jié)構(gòu)的二維圖像形成裝置80的功能和效果。
首先，從光源21出射的光由光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2進(jìn)行面內(nèi)光強(qiáng)度分布的均勻化。這里，光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2與各二維圖像形成單元5a～5c的距離最優(yōu)化成使得在上述二維圖像形成單元5a～5c的各面上，面內(nèi)光強(qiáng)度分布幾乎均勻。
從上述光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的一方透鏡陣列出射的光由半反射鏡82分離為出射光L1和出射光L2。而且，出射光L2出射光到裝置80外部。該出射光L2例如能夠作為手頭燈或者間接照明使用。
另一方面，由上述半反射鏡82分離的另一方出射光L1首先由配置在最接近光源21的位置的二向色反射鏡3a僅反射紅色區(qū)的光，透過其它波長(zhǎng)區(qū)的光。而且，由該二向色反射鏡3a反射了的紅色區(qū)的光經(jīng)過反射鏡4a照射到二維圖像形成單元5a。透過了上述二向色反射鏡3a的光由次一個(gè)接近光源21的二向色反射鏡3b僅反射綠色區(qū)的光，透過其它波長(zhǎng)區(qū)的光。而且，由上述二向色反射鏡3b反射了的綠色區(qū)的光照射到二維圖像形成單元5b。進(jìn)而，透過了上述二向色反射鏡3b的光由二向色反射鏡3c僅反射藍(lán)色區(qū)的光，該反射了的藍(lán)色區(qū)的光經(jīng)過反射鏡4b照射到二維圖像形成單元5c。然后，透過了各二維圖像形成單元5a～5c的光由二向色棱鏡6合波，由把在上述二維圖像形成單元5a～5c中形成的二維圖像一對(duì)一地投影的放大投影單元7作為出射光La出射到裝置80外，在裝置外屏幕(未圖示)上放大投影。
如上所述，依據(jù)本實(shí)施形態(tài)6，在外部屏幕上放大投影二維圖像的二維圖像形成裝置80中，具備把光源出射光分離為兩條光路的光路分離單元，因此把來自光源21的出射光在二維圖像的放大投影顯示中使用的同時(shí)，還能夠作為照明光使用。
另外，如果能夠從裝置外部任意調(diào)整半反射鏡82的透射率，則還具有進(jìn)行二維圖像的圖像顯示的同時(shí)，作為照明光，能夠簡(jiǎn)單地取出使用者所需要的光量的效果。
另外，依據(jù)本實(shí)施形態(tài)6，把上述半反射鏡82配置在構(gòu)成光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的兩組透鏡陣列之間，而半反射鏡的設(shè)置位置并不限于這種情況。例如，也可以把作為光路分離單元的半反射鏡設(shè)置在二維圖像形成單元與上述放大投影單元之間。而如果像本實(shí)施形態(tài)6這樣把半反射鏡82配置在兩組透鏡陣列之間，則能夠使二維圖像形成裝置80更緊湊。
另外，在本實(shí)施形態(tài)6中，作為例子舉出了光源是鹵燈的情況，而光源也可以是激光器或者LED，可以得到同樣的效果。
另外，如果把上述二維圖像形成單元80做成具有配置在其外側(cè)面的作為畫面顯示單元的液晶屏，則能夠把由半反射鏡82分離的來自光源的出射光L2作為上述液晶屏的背光使用。
(實(shí)施形態(tài)7)在上述實(shí)施形態(tài)2～4中，示出把光路切換單元配置在光源與二維圖像形成單元之間，使得從光源出射的光能夠在二維圖像的顯示以外的用途中利用，而在本實(shí)施形態(tài)7中，說明具備把來自光源的出射光的光路在包括放大投影單元的光路與不包括放大投影單元的光路之間切換的光路切換單元的二維圖像形成裝置。
圖9表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的二維圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
圖9中，90是實(shí)施形態(tài)7的二維圖像形成裝置，61a、61b、61c是分別出射紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)的三色的激光器，63a、63b、63c是分別反射紅色、綠色、藍(lán)色區(qū)的光的二向色反射鏡，2是光積分儀光學(xué)系統(tǒng)，5是由二維空間光調(diào)制器件構(gòu)成的二維圖像形成單元，97是由組透鏡構(gòu)成的可移動(dòng)的放大投影單元。這里，放大投影單元97由未圖示的移動(dòng)機(jī)構(gòu)在來自光源的出射光的光路上的位置與來自光源的出射光的光路上以外的位置之間移動(dòng)。這里，移動(dòng)機(jī)構(gòu)成為與實(shí)施形態(tài)2的移動(dòng)機(jī)構(gòu)23同樣的結(jié)構(gòu)。
具體地講，上述放大投影單元97固定在設(shè)置臺(tái)等上，通過來自該裝置90外部的力學(xué)方法，例如，通過使用者操作設(shè)置在裝置90側(cè)面的桿等，使該設(shè)置臺(tái)在從圖9的實(shí)線表示的位置到虛線表示的位置，或者，從虛線表示的位置到實(shí)線表示的位置移動(dòng)。另外，上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)不限于上述那樣手動(dòng)，例如，也可以在設(shè)置臺(tái)11內(nèi)部安裝馬達(dá)等，并通過電輸入使上述設(shè)置臺(tái)移動(dòng)。
下面，說明本結(jié)構(gòu)的二維圖像形成裝置90的功能和效果。
首先，敘述二維圖像形成裝置90所具有的二維圖像放大顯示功能。
圖9中，在放大投影單元97配置在輸出光路上的情況下(圖9中用實(shí)線表示的位置)，來自作為光源的紅色激光器61a、綠色激光器61b、藍(lán)色激光器61c的出射光分別由二向色反射鏡63a～63c反射成同一光軸，入射到光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2。透過了光積分儀光學(xué)系統(tǒng)2的光成為在二維圖像形成單元5上具有均勻的面內(nèi)強(qiáng)度分布的光，照明該二維圖像形成單元5。進(jìn)而，透過了該二維圖像形成單元5的光具有強(qiáng)度分布信息，由放大投影單元97作為出射光LH出射到裝置90外部，在裝置外屏幕(未圖示)上放大投影。
下面，敘述該二維圖像形成裝置90所具有的照明功能。
如圖9所示，在由移動(dòng)機(jī)構(gòu)把放大投影單元97退避到來自二維圖像形成單元5的出射光路上以外的位置(圖9中用虛線表示的位置)的情況下，來自光源的出射光作為沒有通過放大投影單元97的出射光LI，照射到裝置等90外部。
該出射光LI是由放大投影單元97放大之前的二維圖像，例如該二維圖像能夠在演出照明的用途中使用。一般的演出照明，例如，使用微細(xì)粒子花紋或者水珠花紋的照明，而以往，演出照明通過使用遮擋來自光源的光的開口，或者與大小多個(gè)光源一致進(jìn)行投影的方法實(shí)現(xiàn)。從而，以往，由于為了得到演出效果用的照明光，需要控制大功率的光源系統(tǒng)或者多個(gè)光源的系統(tǒng)，因此該演出照明裝置的尺寸大而且價(jià)格高。
在本實(shí)施形態(tài)7中，由于具備把來自光源的出射光的光路在包括放大投影單元的光路與不包括放大投影單元的光路之間切換的光路切換單元，因此能夠由光路切換單元使來自二維圖像形成單元5的出射光不透過放大投影單元97而出射到裝置90外部。從而，能夠不損失從二維圖像形成單元5出射的光量，進(jìn)行可以任意地顯示各種模樣的照明，能夠?qū)崿F(xiàn)小規(guī)模而且低成本的演出照明裝置。
這里，也可以考慮把透過放大投影單元97放大了的出射光作為演出效果用的照明光使用。然而，如果來自二維圖像形成單元5的出射光透過放大投影單元97，則由于可以在二維圖像形成單元5中得到的二維圖像在投影面上一對(duì)一地放大投影，因此在作為上述二維圖像形成單元5使用了矩形的部件的情況下，其放大投影面也成為矩形。然而，一般的演出照明作為矩形輸出的照明使用的情況很少。
從而，如本實(shí)施形態(tài)7所示這樣，由移動(dòng)機(jī)構(gòu)使放大投影單元97從光路上退避，能夠把從上述二維圖像形成單元5出射的、矩形輸出框不被注意到的出射光用作為演出照明的效果很大。
另外，例如，由于還能夠把來自光源的出射光輸出到裝置外部的出射窗的形狀切換為各種形狀，或者在該出射窗上安裝擴(kuò)散板或透鏡進(jìn)行出射光的加工，因此還具有不僅作為業(yè)務(wù)用，而且還可以擴(kuò)展一般家庭中的二維圖像形成裝置的使用范圍的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明在二維圖像形成裝置中，能夠把來自其光源的出射光在與二維圖像形成不同的用途中使用，能夠把電視接收機(jī)、影像投影儀等圖像顯示裝置例如作為照明裝置利用，能夠把光源光在多目的中使用，因此是十分有用的。
權(quán)利要求
1.一種二維圖像形成裝置，其特征在于具備，光源；通過來自上述光源的出射光來形成二維圖像的二維圖像形成單元；對(duì)由上述二維圖像形成單元形成的二維圖像進(jìn)行放大投影的放大投影單元；把來自上述光源的出射光的光路切換成包括上述二維圖像形成單元以及放大投影單元的第1光路、和不包括上述二維圖像形成單元以及放大投影單元的至少一方的第2光路、中的任一個(gè)的光路切換單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，上述第2光路不包括上述二維圖像形成單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，上述第2光路不包括上述放大投影單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，上述光路切換單元是旋轉(zhuǎn)上述光源以改變來自該光源的出射光方向的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，上述光路切換單元是使上述放大投影單元在來自上述光源的出射光的光路上的位置與該光路以外的位置之間移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，上述光路切換單元具有反射鏡；使該反射鏡在來自上述光源的出射光的光路上的、該反射鏡反射該出射光的位置與來自上述光源的出射光的光路上以外的位置之間移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，上述第2光路包括放大光學(xué)系統(tǒng)或者擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)把來自上述光源的出射光的光路切換成沿著該第2光路傳輸該出射光時(shí)，該出射光經(jīng)過上述放大光學(xué)系統(tǒng)或者擴(kuò)散光學(xué)系統(tǒng)照射到裝置外部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，上述第2光路包括液晶屏，當(dāng)把來自上述光源的出射光的光路切換成沿著該第2光路傳輸該出射光時(shí)，該出射光用作為上述液晶屏的背光。
9.一種二維圖像形成裝置，其特征在于具備，光源；通過來自上述光源的出射光來形成二維圖像的二維圖像形成單元；對(duì)由上述二維圖像形成單元形成的二維圖形進(jìn)行放大投影的放大投影單元；把來自上述光源的出射光的光路分離成該出射光的一部分沿著包括上述二維圖像形成單元以及放大投影單元的第1光路被傳輸、該出射光的另一部分沿著不包括上述二維圖像形成單元以及放大投影單元的至少一方的第2光路被傳輸、的光路分離單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，把上述光路分離單元配置在上述光源與上述二維圖像形成單元之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，把上述光路分離單元配置在上述二維圖像形成單元與上述放大投影單元之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，上述光路分離單元是半反射鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，上述光源是LED。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的二維圖像形成裝置，其特征在于，上述光源是激光器。
全文摘要
本發(fā)明提供二維圖像形成裝置(10)，具備光源(1)、由來自上述光源的出射光來形成二維圖像的二維圖像形成單元(5a)～(5c)、把由上述二維圖像形成單元形成的二維圖像放大投影的放大投影單元(6)，其中，具備旋轉(zhuǎn)光源(1)以改變其光出射方向的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(11)，由該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)改變光源的光出射方向，使得作為照明光取出來自光源的出射光。這樣，以低成本實(shí)現(xiàn)兼做照明裝置的二維圖像形成裝置，大幅度地?cái)U(kuò)大二維圖像形成裝置的利用范圍。
文檔編號(hào)H04N9/31GK1926465SQ20058000612
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者杉田知也, 笠澄研一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社