画像投影装置
【課題】視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる画像投影装置を提供する。
【解決手段】画像投影装置１０は、スクリーン３２に第一の画像と重ね合わせて投影することによって、スクリーン３２に投影される画像を第一の画像とは異なる第二の画像とするための第三の画像を生成する。画像投影装置１０は、第一の画像と第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として又は時分割して、重ねて投影することによって、スクリーン３２に第二の画像を視認可能に表示させる。眼鏡１８は、第二の画像から第一の画像を視認可能に抽出する。
【解決手段】画像投影装置１０は、スクリーン３２に第一の画像と重ね合わせて投影することによって、スクリーン３２に投影される画像を第一の画像とは異なる第二の画像とするための第三の画像を生成する。画像投影装置１０は、第一の画像と第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として又は時分割して、重ねて投影することによって、スクリーン３２に第二の画像を視認可能に表示させる。眼鏡１８は、第二の画像から第一の画像を視認可能に抽出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置に関するものであり、特に、光を投影面に投影することによって所定の画像を表示させる画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像投影装置には、光を投影面に投影し、所定の画像を表示させるプロジェクタなどが含まれる。このようなプロジェクタをはじめとする画像投影装置には、光を出射する光源や、その光源の制御を行う制御部などが含まれている。
【０００３】
具体的には、液晶表示装置やＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）表示素子等からなる電気光学素子を内蔵した画像投影装置が普及している。この種の画像投影装置は持ち運びが手軽であり、例えば、特許文献１に示すように、携帯性の優れた携帯電話等の携帯機器に、光を投影させる投影手段を設けたものが開示されており、小さな装置によって、大きな画像を視認可能に表示させることができ、簡便である。
【特許文献１】特開２００３−２３５０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような画像投影装置では、表示された画像をユーザ自身などが視認するのはよいが、視認されたくない人が視認することは、プライバシーの問題や、個人情報の漏洩などの原因となりかねない。また、例えば、投影面にホログラムスクリーンを採用することも可能であるが、ユーザなどの視認したい人の画像の視認角度が少し変わるだけで、画像が視認し難くなるだけでなく、高価となるおそれもあった。
【０００５】
本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる画像投影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】
【０００６】
以上のような目的を達成するために、本発明は、以下のようなものを提供する。
【０００７】
すなわち、請求項１記載の本発明では、光を投影面に投影することによって所定の画像を表示させる画像投影装置において、前記投影面に第一の画像と重ね合わせて投影することによって、前記投影面に投影される画像を当該第一の画像とは異なる第二の画像とするための第三の画像を生成する画像生成部と、前記第一の画像と前記第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として又は時分割して、重ねて投影することによって、前記投影面に前記第二の画像を視認可能に表示させる投影部と、前記第二の画像から前記第一の画像を視認可能に抽出する画像抽出部と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２記載の本発明では、請求項１に記載の発明において、前記画像抽出部は、視認者の眼の前方に配置されることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３記載の本発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記第二の画像は、静止画像であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項４記載の本発明では、請求項３に記載の発明において、前記第二の画像は、均質な白色の画像であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項５記載の本発明では、請求項３に記載の発明において、前記第二の画像は、所定の模様又は所定のパターンの画像であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項６記載の本発明では、請求項１から５のいずれかに記載の発明において、前記第三の画像の各画素は、前記第一の画像の対応する画素の補色であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項７記載の本発明では、請求項１から６のいずれかに記載の発明において、前記投影部は、前記第一の画像と前記第三の画像とを、異なる偏光特性として重ねて投影する機能を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項８記載の本発明では、請求項７に記載の発明において、前記投影部は、前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを時分割で重ねて出射する光学系を有することを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項９記載の本発明では、請求項８に記載の発明において、前記光学系は、光を出射する光源と、前記光源からの光を変調して映像光を出射する光変調素子と、前記光源からの光を異なる偏光特性として出射させるとともに、所定の色として透過させる複数の領域が設けられた可動体と、前記可動体の変位制御を行う可動制御部と、を有し、前記可動制御部は、前記可動体を変位させる制御を行うことによって、前記光変調素子によって変調された前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として時分割で重ねて投影させる機能を有することを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項１０記載の本発明では、請求項８に記載の発明において、前記光学系は、所定の色の光を出射する光源と、前記光源からの光を変調することによって、前記第一の光と前記第三の光とを時分割で出射する光変調素子と、前記光源からの光を異なる偏光特性として出射させる偏光板と、を有し、前記偏光板は、前記光変調素子によって時分割で変調された前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として重ねて投影させる機能を有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項１１記載の本発明では、請求項１から１０のいずれかに記載の発明において、前記投影部と前記画像抽出部との間で同期信号の送信又は受信を行う通信部を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１又は２に記載の発明によれば、投影面に第一の画像と重ね合わせて投影することによって、投影面に投影される画像を第二の画像とするための第三の画像を生成し、第一の画像と前記第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として又は時分割して、重ねて投影することによって、投影面に第二の画像を視認可能に表示させ、第二の画像から第一の画像を視認可能に抽出する。従って、第二の画像を視認可能に表示させるとともに、第二の画像から第一の画像を抽出することによって、第一の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明によれば、第二の画像は、静止画像である。従って、第三の画像を生成し易くなる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明によれば、第二の画像は、均質な白色の画像である。従って、第三の画像を生成し易くなる。また、第二の画像としては最も自然な違和感のない画像である。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明によれば、第二の画像は、所定の模様又は所定のパターンの画像である。従って、第三の画像を生成し易くなる。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明によれば、第三の画像の各画素は、第一の画像の対応する画素の補色である。従って、第三の画像を生成し易くなる。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明によれば、第一の画像と第三の画像とを、異なる偏光特性として重ねて投影する。従って、第一の画像を抽出し易く、画像抽出部により抽出される場合には第一の画像を視認可能に、抽出されない場合には第二の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明によれば、第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを時分割で重ねて出射する光学系を備えた。従って、第一の画像を抽出し易く、画像抽出部により抽出される場合には第一の画像を視認可能に、抽出されない場合には第二の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明によれば、光を出射する光源と、光源からの光を変調して映像光を出射する光変調素子と、光源からの光を異なる偏光特性として出射させるとともに、所定の色として透過させる複数の領域が設けられた可動体と、を有し、可動体を変位させる制御を行うことによって、光変調素子によって変調された第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として時分割で重ねて投影させる。従って、光源が一つであっても、可動体の変位によって、所定の色としてだけでなく異なる偏光特性でも透過可能であり、複数の光源がなくても、カラー画像等、各種の画像を簡易に表示可能となる。
【００２６】
また、請求項１０に記載の発明によれば、所定の色の光を出射する光源と、光源からの光を変調することによって、第一の光と第三の光とを時分割で出射する光変調素子と、光源からの光を異なる偏光特性として出射させる偏光板と、を有し、偏光板は、光変調素子によって時分割で変調された第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として重ねて投影させる。従って、偏光板を用いることによって、第一の光と第三の光とを、異なる偏光特性として容易に出射させることができる。
【００２７】
また、請求項１１に記載の発明によれば、投影部と画像抽出部との間で同期信号の送信又は受信を行う通信部を備えた。従って、投影部と画像抽出部との間で同期が取れるため、偏光を行わない場合であっても、時分割のみで、画像抽出部により抽出される場合には第一の画像を視認可能に、抽出されない場合には第二の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００２９】
［画像投影装置の構成］
本実施形態における画像投影装置の概観について図１を用いて説明する。
【００３０】
画像投影装置１０は、画像光を投影面に投影することによって所定の画像を表示させる装置である。この画像投影装置１０は、図１に示すように、本体部１２と、その本体部１２からの画像光が出射する出射部１４と、画像投影装置１０の制御操作を行う制御パネル１６と、から構成されている。本体部１２には、画像光を投影するための光学系２０（図２参照）が内蔵されており、光源からの光を変調させることによって、画像光を生成し、出射部１４に導く。出射部１４は、本体部１２において生成された画像光を出射し、画像光を投影面に投影することによって、画像光に基づく所定の画像を表示させることとなる。
【００３１】
［投影光学系の構成］
本体部１２に内蔵されている光学系について具体的に図２を用いて説明する。
【００３２】
図２に示すように、光学系２０には、赤色、青色、緑色の光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、それら光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの照明光を光変調素子２６に導く照明光学系２４と、照明光学系２４によって導かれた照明光が照射される光変調素子２６と、照明光学系２４と光変調素子２６との間において光を偏光させ、その偏光特性が切替可能な偏光板２８と、光変調素子２６からのオン光を画像光として、スクリーン（投影面）３２に向かって投射する投射レンズ等の結像光学系３０と、が含まれる。尚、このスクリーン３２としては、光の拡散が少ないものが好ましい。
【００３３】
光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂには、赤色、青色、緑色のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が採用されており、それぞれ、照明光学系２４を介して、光変調素子２６に対して照明することとなる。つまり、本実施形態において、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、赤色、青色、緑色等の所定の色の光を出射することとなる。
【００３４】
照明光学系２４は、３つの光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂのそれぞれから照明される光を集光するためのレンズ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂと、２つの光源２２Ｇ，２２Ｂのそれぞれから照明される光を光変調素子２６に向かって反射させるミラー２４Ａ，２４Ｃと、を含む構成である。尚、ミラー２４Ａは、光源２２Ｒからの光を透過するとともに、光源２２Ｇからの光を反射させ、ミラー２４Ｃは、光源２２Ｒ，２２Ｇからの光を透過するとともに、光源２２Ｂからの光を反射させる。
【００３５】
光変調素子２６には、ＤＭＤ表示素子が採用されている。この光変調素子２６は、半導体基板上に微細なマイクロミラーを２次元配置しており、画像信号に応じて各マイクロミラーの傾斜角度を変化させる制御を行うことによって、入射した光を異なる二方向に反射させ、その一方向の反射光のみを画像光として形成する。つまり、この光変調素子２６は、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの光を画像信号に応じて変調して映像光を出射することとなる。
【００３６】
偏光板２８は、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの光を偏光させる機能を有する。また、偏光板２８は、例えば、液晶素子などによって構成されており、その偏光特性が切替可能に制御される。特に、この偏光板２８は、偏光特性を垂直方向に切替可能である。このように偏光特性が切替可能であるため、詳しくは後述するが、第一の画像と第三の画像とを異なる偏光特性で表示することによって、第一の画像が抽出可能に表示されることとなる。つまり、偏光板２８は、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの光を異なる偏光特性として出射させることとなる。また、偏光板２８は、第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として重ねて投影させることとなる。
【００３７】
［画像投影装置の電気的構成］
本実施形態における画像投影装置１０の制御回路を示すブロック図を図３に示す。
【００３８】
画像投影装置１０は、図３に示すように、制御部４２、制御パネル１６、映像信号入力回路４４、光源制御回路４６、画像処理回路４８、光変調素子ドライブ回路５０、偏光板ドライブ回路５２、上述した光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、照明光学系２４、光変調素子である光変調素子２６、偏光板２８、結像光学系３０、が含まれる。
【００３９】
制御部４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）等から構成され、画像投影装置１０全体を制御する機能を有する。特に、制御部４２は、制御パネル１６からの操作信号に応じて画像を表示させる場合には、光源制御回路４６に、所定周期（例えば、１／１８０秒など）で、各色の光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを入れ替わりに発光させる指示等を行う。また、制御部４２は、制御パネル１６からの操作信号に応じて第一の画像と第三の画像とを異なる偏光特性で表示させる場合には、偏光板ドライブ回路５２に対して、偏光板２８を稼動させる指示や、所定周期（例えば、１／６０秒など）で偏光特性を垂直方向に切り替える指示を行う。また、制御部４２は、画像処理回路４８に、画像を表示させる旨の指示や、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの発光タイミング、偏光板２８の切替タイミングと同期を取るための同期指示を行う。
【００４０】
制御パネル１６は、操作者の操作に応じて制御部４２に操作信号を供給する機能を有する。
【００４１】
映像信号入力回路４４は、画像投影装置１０の外部から入力される映像信号が入力され、その映像信号を画像処理回路４８に出力する回路である。
【００４２】
画像処理回路４８は、制御部４２からの指示に応じて、映像信号入力回路４４からの映像信号に基づく画像処理を行う回路である。特に、この画像処理回路４８は、光変調素子ドライブ回路５０に対して、各種の指示信号を供給することによって、スクリーン３２に画像を表示させる制御を行う。
【００４３】
この画像処理回路４８は、画像データを記憶するメモリを有しており、受け取った映像信号に基づく第一の画像をフレーム毎（例えば、１／３０秒毎）に記憶する。具体的な第一の画像の一例としては、図４に示すように、夜空に三日月が昇っている画像に相当する。また、画像処理回路４８におけるメモリには、予め第二の画像データが記憶されている。この第二の画像データは、図４に示すように、均質な白色の静止画像に相当する。
【００４４】
また、画像処理回路４８は、入力された映像信号に基づく第一の画像と、予め記憶されている第二の画像と、に基づいて、第三の画像を生成する。この第三の画像は、図４に示すように、第一の画像と時分割で表示させることによって第二の画像を視認可能に表示させるための画像であり、第一の画像に対応する補色となる。具体的には、第三の画像の各画素は、図５に示すように、第二の画像の各画素におけるそれぞれの色成分（赤色成分、緑色成分、青色成分）と、第一の画像の各画素における色成分と、の差であり、第一の画像データに基づく画像光と、第三の画像データに基づく画像光が所定周期（例えば、１／６０秒など）で時分割に投影されることによって、第二の画像データに基づく画像光が視認可能に表示されることとなる。つまり、画像処理回路４８は、スクリーン３２（投影面）に第一の画像と重ね合わせて投影することによって、スクリーン３２に投影される画像をその第一の画像とは異なる第二の画像とするための第三の画像を生成することとなる。このように生成することによって、第三の画像を生成し易くなる。また、第二の画像としては最も自然な違和感のない画像である。尚、本実施形態において、このような処理を実行する画像処理回路４８は、画像生成部に相当する。
【００４５】
また、画像処理回路４８は、第一の画像に基づく第一の画像データや第三の画像に基づく第三の画像データに対応して、光変調素子２６を制御するための指示を行う。これによって、第一の画像と第三の画像とを、異なる偏光特性として、かつ、時分割して重ねて表示させる場合には、所定周期（例えば、１／６０秒など）内で、第一の画像データに基づく表示指示と、第三の画像データに基づく表示指示と、を交互に行うこととなる。
【００４６】
光変調素子ドライブ回路５０は、画像処理回路４８からの指示に応じて、光変調素子２６の駆動制御を行う。特に、光変調素子ドライブ回路５０は、画像処理回路４８からの指示に応じて、所定周期（例えば、１／６０秒など）内で、第一の画像データに基づく制御と、第三の画像データに基づく制御と、を交互に行うこととなる。これによって、光変調素子２６は、光源からの光を変調することによって、第一の光と第三の光とを時分割で出射することとなる。
【００４７】
光源制御回路４６は、制御部４２からの指示に応じて、所定周期（例えば、１／１８０秒など）で、各色の光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを発光させる制御など、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの発光制御を行うこととなる。
【００４８】
偏光板ドライブ回路５２は、制御部４２からの指示に応じて、偏光板２８を稼動させるとともに、所定周期（例えば、１／６０秒など）内で偏光特性を垂直方向に切り替える制御を行う。つまり、偏光板２８は、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの光を異なる偏光特性として出射させることとなる。また、偏光板２８は、第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として重ねて投影させることとなる。
【００４９】
このように、制御部４２、光源制御回路４６、画像処理回路４８、光変調素子ドライブ回路５０、偏光板ドライブ回路５２の制御によって、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂから時分割で照射された照射光が、光変調素子２６、偏光板２８等によって、第一の画像データに対応する第一の光、第三の画像データに対応する第三の光として、異なる偏光特性として、かつ、時分割として出射されることとなる。また、照明光学系２４や結像光学系３０によって、第一の光と第三の光とが重ねて投影されることによって、スクリーン３２に第二の画像が視認可能に表示されることとなる。このような光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、照明光学系２４、光変調素子２６、偏光板２８、結像光学系３０を含む光学系２０は、第一の画像と第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として、かつ、時分割して、重ねて投影することによって、スクリーン３２に第二の画像を視認可能に表示させることとなる。尚、本実施形態において、このような光学系２０は、投影部に相当する。
【００５０】
そして、このようにスクリーン３２に時分割（例えば、１／６０秒など）で表示された第一の画像と第三の画像とは、第二の画像として視認可能であるが、例えば、図６に示すように、第一の画像における偏光特性のみを透過する眼鏡１８が用いられることによって、第二の画像から第一の画像が視認可能に抽出され、第二の画像としてではなく、第一の画像として視認可能となる。従って、第二の画像をスクリーン３２に視認可能に表示させるとともに、眼鏡１８などにより第二の画像から第一の画像を抽出することによって、第一の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。また、このような構成において第一の画像を抽出し易くなる。また、偏光板２８を用いることによって、第一の光と第三の光とを、異なる偏光特性として容易に出射させることができる。尚、本実施形態において、このような眼鏡１８は、視認者の眼の前方に配置される画像抽出部に相当する。
【００５１】
尚、上述した実施形態においては、偏光板２８の配置位置を、光源と光変調素子との間に設けたが、これに限らず、例えば、結像光学系とスクリーンとの間に配置してもよい。
【００５２】
［第二の実施形態］
尚、上述した実施形態においては、３つの光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと偏光板２８とを用いることによって、第一の画像と前記第三の画像とを、異なる偏光特性として、かつ、時分割して、重ねて投影させたが、これに限らず、例えば、１つの光源を用いた構成であってもよい。
【００５３】
具体的な一実施形態について図７から図９を用いて説明する。尚、上述した実施形態と同じような構成については理解を容易とするための説明を省略する。
【００５４】
この画像投影装置１０は、図７に示すように、１つの光源２２と、その光源から照射される光をカラーホイール６０へ導くライトパイプ６２と、ライトパイプ６２から光が照射され、複数色の透過領域を有するカラーホイール６０と、カラーホイール６０を介した光を光変調素子２６に導く照明光学系２４と、照明光学系２４によって導かれた照明光が照射される光変調素子２６と、光変調素子２６からのオン光を画像光として、スクリーン（投影面）３２に向かって投射する投射レンズ等の結像光学系３０と、が含まれる。
【００５５】
カラーホイール６０は、回転軸を中心に回転可能に制御される。このカラーホイール６０は、図８に示すように、６つの透過領域に区切られている。これら６つの透過領域は、所定方向の偏光特性を有し、赤色光として透過する領域６０ＲＡ、緑色光として透過する領域６０ＧＡ、青色光として透過する領域６０ＧＢと、所定方向とは垂直方向の偏光特性を有し、赤色光として透過する領域６０ＲＢ、緑色光として透過する領域６０ＧＢ、青色光として透過する領域６０ＧＢとから構成されている。このため、カラーホイール６０が回転されることによって、カラー画像の表示を可能とするとともに、第一の画像と第三の画像とが偏光特性が切り替えられ、異なる偏光特性で重ねて表示されることとなる。つまり、カラーホイール６０は、光源２２からの光を異なる偏光特性として出射させるとともに、所定の色として透過させる複数の領域が設けられた可動体に相当する。また、図８に示すように、カラーホイール６０の回転変位に対応して、カラーホイール６０の中心（回転軸）に向かって、所定方向（水平方向）、所定方向とは垂直方向（垂直方向）に偏光特性が設定されている。
【００５６】
また、画像投影装置１０は、図９に示すように、カラーホイール６０の回転駆動の制御を行うカラーホイールドライブ回路５４が配置されている。このカラーホイールドライブ回路５４は、制御部４２の指示に応じて、カラーホイール６０を所定周期（例えば、１／３０秒で１回転など）で回転制御させる。つまり、カラーホイールドライブ回路５４は、カラーホイール６０を変位させる制御を行うことによって、光変調素子２６によって変調された第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として時分割で重ねて投影させることとなる。尚、本実施形態において、カラーホイールドライブ回路５４は、可動制御部に相当する。また、光源制御回路４６は、制御部４２からの指示に応じて、光源２２を発光させる制御を行う。
【００５７】
このように、制御部４２、光源制御回路４６、画像処理回路４８、光変調素子ドライブ回路５０、カラーホイールドライブ回路５４の制御によって、光源２２から照射された照射光が、光変調素子２６、カラーホイール６０等によって、第一の画像データに対応する第一の光、第三の画像データに対応する第三の光として、異なる偏光特性として、かつ、時分割として出射されることとなる。また、照明光学系２４や結像光学系３０によって、第一の光と第三の光とが重ねて投影されることによって、スクリーン３２に第二の画像が視認可能に表示されることとなる。このような光源２２、照明光学系２４、光変調素子２６、結像光学系３０、カラーホイール６０を含む光学系２０は、第一の画像と第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として、かつ、時分割して、重ねて投影することによって、スクリーン３２に第二の画像を視認可能に表示させることとなる。このように、光源が一つであっても、可動体の変位によって、所定の色としてだけでなく異なる偏光特性でも透過可能であり、複数の光源がなくても、カラー画像等、各種の画像を簡易に表示可能となる。
【００５８】
尚、上述した実施形態においては、結像光学系３０とスクリーン３２との間にカラーホイール６０を配置したが、これに限らず、例えば、光源２２と光変調素子２６との間に配置してもよい。また、上述した実施形態においては、円形状のカラーホイール６０を採用したが、これに限らず、例えば、矩形状のカラーホイールを採用してもよい。
【００５９】
［第三の実施形態］
尚、上述した実施形態においては、１系統の照明光学系を用いて第一の画像と第三の画像とを投影させたが、これに限らず、例えば、複数系統の照明光学系を用いて第一の画像と第三の画像とを投影させてもよい。
【００６０】
具体的な実施形態について図１０及び図１１を用いて説明する。尚、上述した実施形態と同じような構成については理解を容易とするための説明を省略する。
【００６１】
図１０及び図１１に示すように、第一の光学系は、光源２２Ｘ（３つの光源２２ＸＲ，２２ＸＧ，２２ＸＢ）と、照明光学系２４Ｘ（レンズ２４ＸＲ，２４ＸＧ，２４ＸＢ、ミラー２４ＸＡ，２４ＸＣ）と、偏光板２８Ｘと、を含む構成であり、第一の画像に基づく照明光が光変調素子２６に照射されることとなる。一方、第二の光学系は、光源２２Ｙ（３つの光源２２ＹＲ，２２ＹＧ，２２ＹＢ）と、照明光学系２４Ｙ（レンズ２４ＹＲ，２４ＹＧ，２４ＹＢ、ミラー２４ＹＡ，２４ＹＣ）と、偏光板２８Ｙと、を含む構成であり、第三の画像に基づく照明光が光変調素子２６に照射されることとなる。また、上述した偏光板２８Ｘと偏光板２８Ｙとは、異なる偏光特性を有し、偏光板２８Ｘは、偏光板２８Ｙの偏光特性と垂直方向に異なる偏光特性である。また、第一の光学系における第一の画像に基づく第一の画像光と、第二の光学系における第三の画像に基づく第三の画像光と、が、所定周期（例えば、１／６０秒など）毎に切替が行われる。このように、第一の画像を表示させる第一の光学系と、第三の画像を表示させる第二の光学系と、が配置されることによって、異なる偏光特性を実現可能である。
【００６２】
尚、上述した実施形態においては、異なる偏光特性であり、かつ、時分割により、第一の画像と第三の画像とを、所定の偏光特性の画像光を抽出する眼鏡１８により分別可能なように表示したが、第一の画像と第三の画像とから第一の画像を抽出可能であればこれに限らず、例えば、第一の画像と第三の画像とが時分割しない構成であってもよい。また、例えば、第一の画像と第三の画像とが偏光特性が同じであってもよい。つまり、第一の画像と第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として又は時分割して、重ねて投影することによって、スクリーン３２に第二の画像を視認可能に表示させるように構成できればよい。
【００６３】
具体的には、第一の画像と第三の画像とを相互に独立した光学系を用いて、時分割することなく同時に出射させる場合であっても、異なる偏光特性であれば、眼鏡１８で第一の画像を抽出可能となる。この場合においては、光変調素子を２系統備えることが好ましい。
【００６４】
また、図１２に示すように、画像投影装置１０（投影部）と画像抽出装置１９（画像抽出部）とは、ケーブル１７などで通信可能に接続されており、それらの間で同期信号の送信又は受信を行えるよう構成されている。そのため、画像抽出装置１９では、受信した同期信号に基づいて第一の画像と第三の画像の各表示タイミングを決め、液晶シャッタなどを用いて、第一の画像を表示しているタイミングのみ視認可能とし、第三の画像を表示しているタイミングにおいては視認困難とすることができるようになる。従って、偏光を行わない場合であっても、投影部と画像抽出部との間で同期が取れるため、時分割のみで、画像抽出部により抽出される場合には第一の画像を視認可能に、抽出されない場合には第二の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。このような画像投影装置１０や画像抽出装置１９は、互いに通信可能な通信部を備えている。
【００６５】
尚、上述した実施形態においては、光変調素子としてＤＭＤ表示素子が採用されているが、これに限らず、例えば、液晶表示素子などを採用してもよい。
【００６６】
尚、上述した実施形態においては、カラー画像の第一の画像と第三の画像とを重ねて表示させたが、これに限らず、例えば、モノクロ画像の第一の画像と第三の画像とを重ねて表示させてもよい。
【００６７】
尚、上述した実施形態においては、第三の画像の各画素は、第一の画像の対応する画素の補色としたが、これに限らず、補色でなくてもよい。
【００６８】
尚、上述した実施形態においては、投影面に視認可能に表示される第二の画像として均質な白色の画像を採用したが、これに限らず、例えば、図１３に示す市松模様（チェック柄）のように、所定の模様又は所定のパターンの画像であってもよく、第三の画像を生成し易くなる。
【００６９】
尚、上述した実施形態においては、眼鏡１８や画像抽出装置１９など、視認者が直接的に視認するための装置を用いたが、これに限らず、例えば、第一の画像のみを撮像する撮像装置を用いて、間接的に視認するための装置を用いてもよい。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態の画像投影装置における概観を示す外観図である。
【図２】本発明の一実施形態の画像投影装置における光学系を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の画像投影装置において構成される電気回路を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態の画像投影装置において表示される画像に関する概念を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態の画像投影装置において表示される画像に関する概念を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態の画像投影装置において表示される画像に関する概念を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態の画像投影装置における光学系を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態の画像投影装置におけるカラーホイールを示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態の画像投影装置において構成される電気回路を示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態の画像投影装置において表示される画像に関する概念を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態の画像投影装置において構成される電気回路を示すブロック図である。
【図１２】本発明の一実施形態の画像投影装置における概観を示す外観図である。
【図１３】本発明の一実施形態の画像投影装置において表示される画像に関する概念を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 画像投影装置
２２ 光源
２６ 光変調素子
２８ 偏光板
４８ 画像処理回路
６０ カラーホイール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置に関するものであり、特に、光を投影面に投影することによって所定の画像を表示させる画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像投影装置には、光を投影面に投影し、所定の画像を表示させるプロジェクタなどが含まれる。このようなプロジェクタをはじめとする画像投影装置には、光を出射する光源や、その光源の制御を行う制御部などが含まれている。
【０００３】
具体的には、液晶表示装置やＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）表示素子等からなる電気光学素子を内蔵した画像投影装置が普及している。この種の画像投影装置は持ち運びが手軽であり、例えば、特許文献１に示すように、携帯性の優れた携帯電話等の携帯機器に、光を投影させる投影手段を設けたものが開示されており、小さな装置によって、大きな画像を視認可能に表示させることができ、簡便である。
【特許文献１】特開２００３−２３５０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような画像投影装置では、表示された画像をユーザ自身などが視認するのはよいが、視認されたくない人が視認することは、プライバシーの問題や、個人情報の漏洩などの原因となりかねない。また、例えば、投影面にホログラムスクリーンを採用することも可能であるが、ユーザなどの視認したい人の画像の視認角度が少し変わるだけで、画像が視認し難くなるだけでなく、高価となるおそれもあった。
【０００５】
本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる画像投影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】
【０００６】
以上のような目的を達成するために、本発明は、以下のようなものを提供する。
【０００７】
すなわち、請求項１記載の本発明では、光を投影面に投影することによって所定の画像を表示させる画像投影装置において、前記投影面に第一の画像と重ね合わせて投影することによって、前記投影面に投影される画像を当該第一の画像とは異なる第二の画像とするための第三の画像を生成する画像生成部と、前記第一の画像と前記第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として又は時分割して、重ねて投影することによって、前記投影面に前記第二の画像を視認可能に表示させる投影部と、前記第二の画像から前記第一の画像を視認可能に抽出する画像抽出部と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２記載の本発明では、請求項１に記載の発明において、前記画像抽出部は、視認者の眼の前方に配置されることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３記載の本発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記第二の画像は、静止画像であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項４記載の本発明では、請求項３に記載の発明において、前記第二の画像は、均質な白色の画像であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項５記載の本発明では、請求項３に記載の発明において、前記第二の画像は、所定の模様又は所定のパターンの画像であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項６記載の本発明では、請求項１から５のいずれかに記載の発明において、前記第三の画像の各画素は、前記第一の画像の対応する画素の補色であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項７記載の本発明では、請求項１から６のいずれかに記載の発明において、前記投影部は、前記第一の画像と前記第三の画像とを、異なる偏光特性として重ねて投影する機能を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項８記載の本発明では、請求項７に記載の発明において、前記投影部は、前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを時分割で重ねて出射する光学系を有することを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項９記載の本発明では、請求項８に記載の発明において、前記光学系は、光を出射する光源と、前記光源からの光を変調して映像光を出射する光変調素子と、前記光源からの光を異なる偏光特性として出射させるとともに、所定の色として透過させる複数の領域が設けられた可動体と、前記可動体の変位制御を行う可動制御部と、を有し、前記可動制御部は、前記可動体を変位させる制御を行うことによって、前記光変調素子によって変調された前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として時分割で重ねて投影させる機能を有することを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項１０記載の本発明では、請求項８に記載の発明において、前記光学系は、所定の色の光を出射する光源と、前記光源からの光を変調することによって、前記第一の光と前記第三の光とを時分割で出射する光変調素子と、前記光源からの光を異なる偏光特性として出射させる偏光板と、を有し、前記偏光板は、前記光変調素子によって時分割で変調された前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として重ねて投影させる機能を有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項１１記載の本発明では、請求項１から１０のいずれかに記載の発明において、前記投影部と前記画像抽出部との間で同期信号の送信又は受信を行う通信部を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１又は２に記載の発明によれば、投影面に第一の画像と重ね合わせて投影することによって、投影面に投影される画像を第二の画像とするための第三の画像を生成し、第一の画像と前記第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として又は時分割して、重ねて投影することによって、投影面に第二の画像を視認可能に表示させ、第二の画像から第一の画像を視認可能に抽出する。従って、第二の画像を視認可能に表示させるとともに、第二の画像から第一の画像を抽出することによって、第一の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明によれば、第二の画像は、静止画像である。従って、第三の画像を生成し易くなる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明によれば、第二の画像は、均質な白色の画像である。従って、第三の画像を生成し易くなる。また、第二の画像としては最も自然な違和感のない画像である。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明によれば、第二の画像は、所定の模様又は所定のパターンの画像である。従って、第三の画像を生成し易くなる。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明によれば、第三の画像の各画素は、第一の画像の対応する画素の補色である。従って、第三の画像を生成し易くなる。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明によれば、第一の画像と第三の画像とを、異なる偏光特性として重ねて投影する。従って、第一の画像を抽出し易く、画像抽出部により抽出される場合には第一の画像を視認可能に、抽出されない場合には第二の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明によれば、第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを時分割で重ねて出射する光学系を備えた。従って、第一の画像を抽出し易く、画像抽出部により抽出される場合には第一の画像を視認可能に、抽出されない場合には第二の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明によれば、光を出射する光源と、光源からの光を変調して映像光を出射する光変調素子と、光源からの光を異なる偏光特性として出射させるとともに、所定の色として透過させる複数の領域が設けられた可動体と、を有し、可動体を変位させる制御を行うことによって、光変調素子によって変調された第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として時分割で重ねて投影させる。従って、光源が一つであっても、可動体の変位によって、所定の色としてだけでなく異なる偏光特性でも透過可能であり、複数の光源がなくても、カラー画像等、各種の画像を簡易に表示可能となる。
【００２６】
また、請求項１０に記載の発明によれば、所定の色の光を出射する光源と、光源からの光を変調することによって、第一の光と第三の光とを時分割で出射する光変調素子と、光源からの光を異なる偏光特性として出射させる偏光板と、を有し、偏光板は、光変調素子によって時分割で変調された第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として重ねて投影させる。従って、偏光板を用いることによって、第一の光と第三の光とを、異なる偏光特性として容易に出射させることができる。
【００２７】
また、請求項１１に記載の発明によれば、投影部と画像抽出部との間で同期信号の送信又は受信を行う通信部を備えた。従って、投影部と画像抽出部との間で同期が取れるため、偏光を行わない場合であっても、時分割のみで、画像抽出部により抽出される場合には第一の画像を視認可能に、抽出されない場合には第二の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００２９】
［画像投影装置の構成］
本実施形態における画像投影装置の概観について図１を用いて説明する。
【００３０】
画像投影装置１０は、画像光を投影面に投影することによって所定の画像を表示させる装置である。この画像投影装置１０は、図１に示すように、本体部１２と、その本体部１２からの画像光が出射する出射部１４と、画像投影装置１０の制御操作を行う制御パネル１６と、から構成されている。本体部１２には、画像光を投影するための光学系２０（図２参照）が内蔵されており、光源からの光を変調させることによって、画像光を生成し、出射部１４に導く。出射部１４は、本体部１２において生成された画像光を出射し、画像光を投影面に投影することによって、画像光に基づく所定の画像を表示させることとなる。
【００３１】
［投影光学系の構成］
本体部１２に内蔵されている光学系について具体的に図２を用いて説明する。
【００３２】
図２に示すように、光学系２０には、赤色、青色、緑色の光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、それら光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの照明光を光変調素子２６に導く照明光学系２４と、照明光学系２４によって導かれた照明光が照射される光変調素子２６と、照明光学系２４と光変調素子２６との間において光を偏光させ、その偏光特性が切替可能な偏光板２８と、光変調素子２６からのオン光を画像光として、スクリーン（投影面）３２に向かって投射する投射レンズ等の結像光学系３０と、が含まれる。尚、このスクリーン３２としては、光の拡散が少ないものが好ましい。
【００３３】
光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂには、赤色、青色、緑色のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が採用されており、それぞれ、照明光学系２４を介して、光変調素子２６に対して照明することとなる。つまり、本実施形態において、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、赤色、青色、緑色等の所定の色の光を出射することとなる。
【００３４】
照明光学系２４は、３つの光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂのそれぞれから照明される光を集光するためのレンズ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂと、２つの光源２２Ｇ，２２Ｂのそれぞれから照明される光を光変調素子２６に向かって反射させるミラー２４Ａ，２４Ｃと、を含む構成である。尚、ミラー２４Ａは、光源２２Ｒからの光を透過するとともに、光源２２Ｇからの光を反射させ、ミラー２４Ｃは、光源２２Ｒ，２２Ｇからの光を透過するとともに、光源２２Ｂからの光を反射させる。
【００３５】
光変調素子２６には、ＤＭＤ表示素子が採用されている。この光変調素子２６は、半導体基板上に微細なマイクロミラーを２次元配置しており、画像信号に応じて各マイクロミラーの傾斜角度を変化させる制御を行うことによって、入射した光を異なる二方向に反射させ、その一方向の反射光のみを画像光として形成する。つまり、この光変調素子２６は、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの光を画像信号に応じて変調して映像光を出射することとなる。
【００３６】
偏光板２８は、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの光を偏光させる機能を有する。また、偏光板２８は、例えば、液晶素子などによって構成されており、その偏光特性が切替可能に制御される。特に、この偏光板２８は、偏光特性を垂直方向に切替可能である。このように偏光特性が切替可能であるため、詳しくは後述するが、第一の画像と第三の画像とを異なる偏光特性で表示することによって、第一の画像が抽出可能に表示されることとなる。つまり、偏光板２８は、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの光を異なる偏光特性として出射させることとなる。また、偏光板２８は、第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として重ねて投影させることとなる。
【００３７】
［画像投影装置の電気的構成］
本実施形態における画像投影装置１０の制御回路を示すブロック図を図３に示す。
【００３８】
画像投影装置１０は、図３に示すように、制御部４２、制御パネル１６、映像信号入力回路４４、光源制御回路４６、画像処理回路４８、光変調素子ドライブ回路５０、偏光板ドライブ回路５２、上述した光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、照明光学系２４、光変調素子である光変調素子２６、偏光板２８、結像光学系３０、が含まれる。
【００３９】
制御部４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）等から構成され、画像投影装置１０全体を制御する機能を有する。特に、制御部４２は、制御パネル１６からの操作信号に応じて画像を表示させる場合には、光源制御回路４６に、所定周期（例えば、１／１８０秒など）で、各色の光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを入れ替わりに発光させる指示等を行う。また、制御部４２は、制御パネル１６からの操作信号に応じて第一の画像と第三の画像とを異なる偏光特性で表示させる場合には、偏光板ドライブ回路５２に対して、偏光板２８を稼動させる指示や、所定周期（例えば、１／６０秒など）で偏光特性を垂直方向に切り替える指示を行う。また、制御部４２は、画像処理回路４８に、画像を表示させる旨の指示や、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの発光タイミング、偏光板２８の切替タイミングと同期を取るための同期指示を行う。
【００４０】
制御パネル１６は、操作者の操作に応じて制御部４２に操作信号を供給する機能を有する。
【００４１】
映像信号入力回路４４は、画像投影装置１０の外部から入力される映像信号が入力され、その映像信号を画像処理回路４８に出力する回路である。
【００４２】
画像処理回路４８は、制御部４２からの指示に応じて、映像信号入力回路４４からの映像信号に基づく画像処理を行う回路である。特に、この画像処理回路４８は、光変調素子ドライブ回路５０に対して、各種の指示信号を供給することによって、スクリーン３２に画像を表示させる制御を行う。
【００４３】
この画像処理回路４８は、画像データを記憶するメモリを有しており、受け取った映像信号に基づく第一の画像をフレーム毎（例えば、１／３０秒毎）に記憶する。具体的な第一の画像の一例としては、図４に示すように、夜空に三日月が昇っている画像に相当する。また、画像処理回路４８におけるメモリには、予め第二の画像データが記憶されている。この第二の画像データは、図４に示すように、均質な白色の静止画像に相当する。
【００４４】
また、画像処理回路４８は、入力された映像信号に基づく第一の画像と、予め記憶されている第二の画像と、に基づいて、第三の画像を生成する。この第三の画像は、図４に示すように、第一の画像と時分割で表示させることによって第二の画像を視認可能に表示させるための画像であり、第一の画像に対応する補色となる。具体的には、第三の画像の各画素は、図５に示すように、第二の画像の各画素におけるそれぞれの色成分（赤色成分、緑色成分、青色成分）と、第一の画像の各画素における色成分と、の差であり、第一の画像データに基づく画像光と、第三の画像データに基づく画像光が所定周期（例えば、１／６０秒など）で時分割に投影されることによって、第二の画像データに基づく画像光が視認可能に表示されることとなる。つまり、画像処理回路４８は、スクリーン３２（投影面）に第一の画像と重ね合わせて投影することによって、スクリーン３２に投影される画像をその第一の画像とは異なる第二の画像とするための第三の画像を生成することとなる。このように生成することによって、第三の画像を生成し易くなる。また、第二の画像としては最も自然な違和感のない画像である。尚、本実施形態において、このような処理を実行する画像処理回路４８は、画像生成部に相当する。
【００４５】
また、画像処理回路４８は、第一の画像に基づく第一の画像データや第三の画像に基づく第三の画像データに対応して、光変調素子２６を制御するための指示を行う。これによって、第一の画像と第三の画像とを、異なる偏光特性として、かつ、時分割して重ねて表示させる場合には、所定周期（例えば、１／６０秒など）内で、第一の画像データに基づく表示指示と、第三の画像データに基づく表示指示と、を交互に行うこととなる。
【００４６】
光変調素子ドライブ回路５０は、画像処理回路４８からの指示に応じて、光変調素子２６の駆動制御を行う。特に、光変調素子ドライブ回路５０は、画像処理回路４８からの指示に応じて、所定周期（例えば、１／６０秒など）内で、第一の画像データに基づく制御と、第三の画像データに基づく制御と、を交互に行うこととなる。これによって、光変調素子２６は、光源からの光を変調することによって、第一の光と第三の光とを時分割で出射することとなる。
【００４７】
光源制御回路４６は、制御部４２からの指示に応じて、所定周期（例えば、１／１８０秒など）で、各色の光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを発光させる制御など、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの発光制御を行うこととなる。
【００４８】
偏光板ドライブ回路５２は、制御部４２からの指示に応じて、偏光板２８を稼動させるとともに、所定周期（例えば、１／６０秒など）内で偏光特性を垂直方向に切り替える制御を行う。つまり、偏光板２８は、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの光を異なる偏光特性として出射させることとなる。また、偏光板２８は、第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として重ねて投影させることとなる。
【００４９】
このように、制御部４２、光源制御回路４６、画像処理回路４８、光変調素子ドライブ回路５０、偏光板ドライブ回路５２の制御によって、光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂから時分割で照射された照射光が、光変調素子２６、偏光板２８等によって、第一の画像データに対応する第一の光、第三の画像データに対応する第三の光として、異なる偏光特性として、かつ、時分割として出射されることとなる。また、照明光学系２４や結像光学系３０によって、第一の光と第三の光とが重ねて投影されることによって、スクリーン３２に第二の画像が視認可能に表示されることとなる。このような光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、照明光学系２４、光変調素子２６、偏光板２８、結像光学系３０を含む光学系２０は、第一の画像と第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として、かつ、時分割して、重ねて投影することによって、スクリーン３２に第二の画像を視認可能に表示させることとなる。尚、本実施形態において、このような光学系２０は、投影部に相当する。
【００５０】
そして、このようにスクリーン３２に時分割（例えば、１／６０秒など）で表示された第一の画像と第三の画像とは、第二の画像として視認可能であるが、例えば、図６に示すように、第一の画像における偏光特性のみを透過する眼鏡１８が用いられることによって、第二の画像から第一の画像が視認可能に抽出され、第二の画像としてではなく、第一の画像として視認可能となる。従って、第二の画像をスクリーン３２に視認可能に表示させるとともに、眼鏡１８などにより第二の画像から第一の画像を抽出することによって、第一の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。また、このような構成において第一の画像を抽出し易くなる。また、偏光板２８を用いることによって、第一の光と第三の光とを、異なる偏光特性として容易に出射させることができる。尚、本実施形態において、このような眼鏡１８は、視認者の眼の前方に配置される画像抽出部に相当する。
【００５１】
尚、上述した実施形態においては、偏光板２８の配置位置を、光源と光変調素子との間に設けたが、これに限らず、例えば、結像光学系とスクリーンとの間に配置してもよい。
【００５２】
［第二の実施形態］
尚、上述した実施形態においては、３つの光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと偏光板２８とを用いることによって、第一の画像と前記第三の画像とを、異なる偏光特性として、かつ、時分割して、重ねて投影させたが、これに限らず、例えば、１つの光源を用いた構成であってもよい。
【００５３】
具体的な一実施形態について図７から図９を用いて説明する。尚、上述した実施形態と同じような構成については理解を容易とするための説明を省略する。
【００５４】
この画像投影装置１０は、図７に示すように、１つの光源２２と、その光源から照射される光をカラーホイール６０へ導くライトパイプ６２と、ライトパイプ６２から光が照射され、複数色の透過領域を有するカラーホイール６０と、カラーホイール６０を介した光を光変調素子２６に導く照明光学系２４と、照明光学系２４によって導かれた照明光が照射される光変調素子２６と、光変調素子２６からのオン光を画像光として、スクリーン（投影面）３２に向かって投射する投射レンズ等の結像光学系３０と、が含まれる。
【００５５】
カラーホイール６０は、回転軸を中心に回転可能に制御される。このカラーホイール６０は、図８に示すように、６つの透過領域に区切られている。これら６つの透過領域は、所定方向の偏光特性を有し、赤色光として透過する領域６０ＲＡ、緑色光として透過する領域６０ＧＡ、青色光として透過する領域６０ＧＢと、所定方向とは垂直方向の偏光特性を有し、赤色光として透過する領域６０ＲＢ、緑色光として透過する領域６０ＧＢ、青色光として透過する領域６０ＧＢとから構成されている。このため、カラーホイール６０が回転されることによって、カラー画像の表示を可能とするとともに、第一の画像と第三の画像とが偏光特性が切り替えられ、異なる偏光特性で重ねて表示されることとなる。つまり、カラーホイール６０は、光源２２からの光を異なる偏光特性として出射させるとともに、所定の色として透過させる複数の領域が設けられた可動体に相当する。また、図８に示すように、カラーホイール６０の回転変位に対応して、カラーホイール６０の中心（回転軸）に向かって、所定方向（水平方向）、所定方向とは垂直方向（垂直方向）に偏光特性が設定されている。
【００５６】
また、画像投影装置１０は、図９に示すように、カラーホイール６０の回転駆動の制御を行うカラーホイールドライブ回路５４が配置されている。このカラーホイールドライブ回路５４は、制御部４２の指示に応じて、カラーホイール６０を所定周期（例えば、１／３０秒で１回転など）で回転制御させる。つまり、カラーホイールドライブ回路５４は、カラーホイール６０を変位させる制御を行うことによって、光変調素子２６によって変調された第一の画像に対応する第一の光と、第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として時分割で重ねて投影させることとなる。尚、本実施形態において、カラーホイールドライブ回路５４は、可動制御部に相当する。また、光源制御回路４６は、制御部４２からの指示に応じて、光源２２を発光させる制御を行う。
【００５７】
このように、制御部４２、光源制御回路４６、画像処理回路４８、光変調素子ドライブ回路５０、カラーホイールドライブ回路５４の制御によって、光源２２から照射された照射光が、光変調素子２６、カラーホイール６０等によって、第一の画像データに対応する第一の光、第三の画像データに対応する第三の光として、異なる偏光特性として、かつ、時分割として出射されることとなる。また、照明光学系２４や結像光学系３０によって、第一の光と第三の光とが重ねて投影されることによって、スクリーン３２に第二の画像が視認可能に表示されることとなる。このような光源２２、照明光学系２４、光変調素子２６、結像光学系３０、カラーホイール６０を含む光学系２０は、第一の画像と第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として、かつ、時分割して、重ねて投影することによって、スクリーン３２に第二の画像を視認可能に表示させることとなる。このように、光源が一つであっても、可動体の変位によって、所定の色としてだけでなく異なる偏光特性でも透過可能であり、複数の光源がなくても、カラー画像等、各種の画像を簡易に表示可能となる。
【００５８】
尚、上述した実施形態においては、結像光学系３０とスクリーン３２との間にカラーホイール６０を配置したが、これに限らず、例えば、光源２２と光変調素子２６との間に配置してもよい。また、上述した実施形態においては、円形状のカラーホイール６０を採用したが、これに限らず、例えば、矩形状のカラーホイールを採用してもよい。
【００５９】
［第三の実施形態］
尚、上述した実施形態においては、１系統の照明光学系を用いて第一の画像と第三の画像とを投影させたが、これに限らず、例えば、複数系統の照明光学系を用いて第一の画像と第三の画像とを投影させてもよい。
【００６０】
具体的な実施形態について図１０及び図１１を用いて説明する。尚、上述した実施形態と同じような構成については理解を容易とするための説明を省略する。
【００６１】
図１０及び図１１に示すように、第一の光学系は、光源２２Ｘ（３つの光源２２ＸＲ，２２ＸＧ，２２ＸＢ）と、照明光学系２４Ｘ（レンズ２４ＸＲ，２４ＸＧ，２４ＸＢ、ミラー２４ＸＡ，２４ＸＣ）と、偏光板２８Ｘと、を含む構成であり、第一の画像に基づく照明光が光変調素子２６に照射されることとなる。一方、第二の光学系は、光源２２Ｙ（３つの光源２２ＹＲ，２２ＹＧ，２２ＹＢ）と、照明光学系２４Ｙ（レンズ２４ＹＲ，２４ＹＧ，２４ＹＢ、ミラー２４ＹＡ，２４ＹＣ）と、偏光板２８Ｙと、を含む構成であり、第三の画像に基づく照明光が光変調素子２６に照射されることとなる。また、上述した偏光板２８Ｘと偏光板２８Ｙとは、異なる偏光特性を有し、偏光板２８Ｘは、偏光板２８Ｙの偏光特性と垂直方向に異なる偏光特性である。また、第一の光学系における第一の画像に基づく第一の画像光と、第二の光学系における第三の画像に基づく第三の画像光と、が、所定周期（例えば、１／６０秒など）毎に切替が行われる。このように、第一の画像を表示させる第一の光学系と、第三の画像を表示させる第二の光学系と、が配置されることによって、異なる偏光特性を実現可能である。
【００６２】
尚、上述した実施形態においては、異なる偏光特性であり、かつ、時分割により、第一の画像と第三の画像とを、所定の偏光特性の画像光を抽出する眼鏡１８により分別可能なように表示したが、第一の画像と第三の画像とから第一の画像を抽出可能であればこれに限らず、例えば、第一の画像と第三の画像とが時分割しない構成であってもよい。また、例えば、第一の画像と第三の画像とが偏光特性が同じであってもよい。つまり、第一の画像と第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として又は時分割して、重ねて投影することによって、スクリーン３２に第二の画像を視認可能に表示させるように構成できればよい。
【００６３】
具体的には、第一の画像と第三の画像とを相互に独立した光学系を用いて、時分割することなく同時に出射させる場合であっても、異なる偏光特性であれば、眼鏡１８で第一の画像を抽出可能となる。この場合においては、光変調素子を２系統備えることが好ましい。
【００６４】
また、図１２に示すように、画像投影装置１０（投影部）と画像抽出装置１９（画像抽出部）とは、ケーブル１７などで通信可能に接続されており、それらの間で同期信号の送信又は受信を行えるよう構成されている。そのため、画像抽出装置１９では、受信した同期信号に基づいて第一の画像と第三の画像の各表示タイミングを決め、液晶シャッタなどを用いて、第一の画像を表示しているタイミングのみ視認可能とし、第三の画像を表示しているタイミングにおいては視認困難とすることができるようになる。従って、偏光を行わない場合であっても、投影部と画像抽出部との間で同期が取れるため、時分割のみで、画像抽出部により抽出される場合には第一の画像を視認可能に、抽出されない場合には第二の画像を視認可能に表示させることができ、視認を許された人が視認可能となり、それ以外の人が視認困難となる画像を表示させることができる。このような画像投影装置１０や画像抽出装置１９は、互いに通信可能な通信部を備えている。
【００６５】
尚、上述した実施形態においては、光変調素子としてＤＭＤ表示素子が採用されているが、これに限らず、例えば、液晶表示素子などを採用してもよい。
【００６６】
尚、上述した実施形態においては、カラー画像の第一の画像と第三の画像とを重ねて表示させたが、これに限らず、例えば、モノクロ画像の第一の画像と第三の画像とを重ねて表示させてもよい。
【００６７】
尚、上述した実施形態においては、第三の画像の各画素は、第一の画像の対応する画素の補色としたが、これに限らず、補色でなくてもよい。
【００６８】
尚、上述した実施形態においては、投影面に視認可能に表示される第二の画像として均質な白色の画像を採用したが、これに限らず、例えば、図１３に示す市松模様（チェック柄）のように、所定の模様又は所定のパターンの画像であってもよく、第三の画像を生成し易くなる。
【００６９】
尚、上述した実施形態においては、眼鏡１８や画像抽出装置１９など、視認者が直接的に視認するための装置を用いたが、これに限らず、例えば、第一の画像のみを撮像する撮像装置を用いて、間接的に視認するための装置を用いてもよい。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態の画像投影装置における概観を示す外観図である。
【図２】本発明の一実施形態の画像投影装置における光学系を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の画像投影装置において構成される電気回路を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態の画像投影装置において表示される画像に関する概念を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態の画像投影装置において表示される画像に関する概念を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態の画像投影装置において表示される画像に関する概念を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態の画像投影装置における光学系を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態の画像投影装置におけるカラーホイールを示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態の画像投影装置において構成される電気回路を示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態の画像投影装置において表示される画像に関する概念を示す説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態の画像投影装置において構成される電気回路を示すブロック図である。
【図１２】本発明の一実施形態の画像投影装置における概観を示す外観図である。
【図１３】本発明の一実施形態の画像投影装置において表示される画像に関する概念を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 画像投影装置
２２ 光源
２６ 光変調素子
２８ 偏光板
４８ 画像処理回路
６０ カラーホイール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を投影面に投影することによって所定の画像を表示させる画像投影装置において、
前記投影面に第一の画像と重ね合わせて投影することによって、前記投影面に投影される画像を当該第一の画像とは異なる第二の画像とするための第三の画像を生成する画像生成部と、
前記第一の画像と前記第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として又は時分割して、重ねて投影することによって、前記投影面に前記第二の画像を視認可能に表示させる投影部と、
前記第二の画像から前記第一の画像を視認可能に抽出する画像抽出部と、を備えたことを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記画像抽出部は、視認者の眼の前方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記第二の画像は、静止画像であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記第二の画像は、均質な白色の画像であることを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記第二の画像は、所定の模様又は所定のパターンの画像であることを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記第三の画像の各画素は、前記第一の画像の対応する画素の補色であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記投影部は、前記第一の画像と前記第三の画像とを、異なる偏光特性として重ねて投影する機能を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像投影装置。
【請求項８】
前記投影部は、前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを時分割で重ねて出射する光学系を有することを特徴とする請求項７に記載の画像投影装置。
【請求項９】
前記光学系は、
光を出射する光源と、
前記光源からの光を変調して映像光を出射する光変調素子と、
前記光源からの光を異なる偏光特性として出射させるとともに、所定の色として透過させる複数の領域が設けられた可動体と、
前記可動体の変位制御を行う可動制御部と、を有し、
前記可動制御部は、前記可動体を変位させる制御を行うことによって、前記光変調素子によって変調された前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として時分割で重ねて投影させる機能を有することを特徴とする請求項８に記載の画像投影装置。
【請求項１０】
前記光学系は、
所定の色の光を出射する光源と、
前記光源からの光を変調することによって、前記第一の光と前記第三の光とを時分割で出射する光変調素子と、
前記光源からの光を異なる偏光特性として出射させる偏光板と、を有し、
前記偏光板は、前記光変調素子によって時分割で変調された前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として重ねて投影させる機能を有することを特徴とする請求項８に記載の画像投影装置。
【請求項１１】
前記投影部と前記画像抽出部との間で同期信号の送信又は受信を行う通信部を備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の画像投影装置。
【請求項１】
光を投影面に投影することによって所定の画像を表示させる画像投影装置において、
前記投影面に第一の画像と重ね合わせて投影することによって、前記投影面に投影される画像を当該第一の画像とは異なる第二の画像とするための第三の画像を生成する画像生成部と、
前記第一の画像と前記第三の画像とを、少なくとも異なる偏光特性として又は時分割して、重ねて投影することによって、前記投影面に前記第二の画像を視認可能に表示させる投影部と、
前記第二の画像から前記第一の画像を視認可能に抽出する画像抽出部と、を備えたことを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
前記画像抽出部は、視認者の眼の前方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
【請求項３】
前記第二の画像は、静止画像であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投影装置。
【請求項４】
前記第二の画像は、均質な白色の画像であることを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
【請求項５】
前記第二の画像は、所定の模様又は所定のパターンの画像であることを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
【請求項６】
前記第三の画像の各画素は、前記第一の画像の対応する画素の補色であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像投影装置。
【請求項７】
前記投影部は、前記第一の画像と前記第三の画像とを、異なる偏光特性として重ねて投影する機能を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像投影装置。
【請求項８】
前記投影部は、前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを時分割で重ねて出射する光学系を有することを特徴とする請求項７に記載の画像投影装置。
【請求項９】
前記光学系は、
光を出射する光源と、
前記光源からの光を変調して映像光を出射する光変調素子と、
前記光源からの光を異なる偏光特性として出射させるとともに、所定の色として透過させる複数の領域が設けられた可動体と、
前記可動体の変位制御を行う可動制御部と、を有し、
前記可動制御部は、前記可動体を変位させる制御を行うことによって、前記光変調素子によって変調された前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として時分割で重ねて投影させる機能を有することを特徴とする請求項８に記載の画像投影装置。
【請求項１０】
前記光学系は、
所定の色の光を出射する光源と、
前記光源からの光を変調することによって、前記第一の光と前記第三の光とを時分割で出射する光変調素子と、
前記光源からの光を異なる偏光特性として出射させる偏光板と、を有し、
前記偏光板は、前記光変調素子によって時分割で変調された前記第一の画像に対応する第一の光と、前記第三の画像に対応する第三の光とを、異なる偏光特性として重ねて投影させる機能を有することを特徴とする請求項８に記載の画像投影装置。
【請求項１１】
前記投影部と前記画像抽出部との間で同期信号の送信又は受信を行う通信部を備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の画像投影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−１６５０７７（Ｐ２００８−１６５０７７Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５６６０４（Ｐ２００６−３５６６０４）
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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