JP7613557B2 - 投射装置および投射方法 - Google Patents

Description

本開示は、空間光信号を投射する投射装置等に関する。

投射装置から投射される投射光は、投射範囲を広がるために投射角を大きくすると、投射光のエネルギー密度が低下して到達距離が制限される。投射範囲が広がりすぎると、表示される画像が粗くなる。それに対し、到達距離を長くするために投射光の投射角を小さくすると、投射範囲が狭くなる。投射範囲が狭くなりすぎると、表示される画像の分解能が低下して不鮮明になる。このようなトレードオフを解消し、広範囲に高精細な画像を表示させることができる投射装置が求められる。

特許文献１には、光源、空間光変調器、制御部、および投射光学系を備える投射装置について開示されている。制御部は、第１方向に長軸を有する複数の領域で、空間光変調器の変調部をタイリングする。制御部は、変調部のタイリングのアスペクト比に合わせて設定された画像に対応する位相画像を、変調部にタイリングされた複数の領域の各々に設定する。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、変調部のタイリングのアスペクト比に合わせて投射する投射レンズを含む。

特願２０２０－２１０９４７号

特許文献１の装置によって投射された投射光は、変調部のタイリングに合わせた投射範囲で投射されるため、より遠方においても高いエネルギー密度を維持できる。また、特許文献１の装置から投射された投射光の投射範囲は、空間光変調器の変調部に設定されたタイリングに合わせて圧縮されるため、その投射光によって形成される画像は歪がない。そのため、特許文献１の装置によれば、遠方の対象に対して、エネルギー密度の高い投射光を歪みなく投射できる。しかしながら、特許文献１には、任意の投射方向に向けて画像を投射する手法については、明確には開示されていない。

本開示の目的は、任意の投射方向に向けて、高精細な画像を投射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、空間光変調器によって変調された変調光が入射する液晶領域を含み、液晶領域に動的に形成されるレンズ領域で変調光を投射光として投射する液晶投射レンズと、液晶レンズの液晶領域の所望の位置にレンズ領域を形成させ、投射対象に向けて投射される投射光に対応する位相画像を空間光変調器の変調部に設定し、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、を備える。

本開示の一態様の投射方法においては、液晶レンズの液晶領域の所望の位置にレンズ領域を形成させ、投射対象に向けて投射される投射光に対応する位相画像を空間光変調器の変調部に設定し、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投射方法。

本開示によれば、任意の投射方向に向けて、高精細な画像を投射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制御例１において、液晶投射レンズの液晶領域に形成されるレンズ領域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制御例１において、液晶投射レンズの液晶領域に形成されるレンズ領域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制御例１における、投射光の投射方向の制御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制御例１における、投射光の投射方向の制御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制御例１における、投射光の投射範囲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制御例１における、投射光の投射範囲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制御例２において、液晶投射レンズの液晶領域に形成されるレンズ領域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制御例２において、液晶投射レンズの液晶領域に形成されるレンズ領域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制御例２における、投射光の投射方向の制御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制御例２における、投射光の投射方向の制御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制御例２における、投射光の投射範囲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制御例２における、投射光の投射範囲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制御例３における、投射光の投射角の制御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制御例３における、投射光の投射角の制御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制御例３における、投射光の投射範囲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制御例３における、投射光の投射範囲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制御例４において、液晶投射レンズの液晶領域に形成されるレンズ領域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制御例４において、液晶投射レンズの液晶領域に形成されるレンズ領域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制御例４における光路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制御例４における光路の別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制御例４における、投射光の投射方向および投射角の制御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制御例４における、投射光の投射方向および投射角の制御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制御例４における、投射光の投射範囲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制御例４における、投射光の投射範囲について説明するための概念図である。 第１の実施形態の変形例１に係る投射装置の構成の一例を示す概念図である。 第１の実施形態の変形例１に係る投射装置における光路の一例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撮像部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適用例１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構成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の光源から出射される平行光の光路の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で変調された変調光の光路の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適用例２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適用例２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適用例３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構成の一例を示す概念図である。 各実施形態の制御部を実現するハードウェア構成の一例を示す概念図である。

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。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。以下の実施形態の説明に用いる全図においては、同様の構成の符号を省略することがある。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。

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測距に用いられる。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、フーリエ変換レンズ１４、アパーチャ１５、液晶投射レンズ１６、および制御部１７を有する。光源１１、空間光変調器１３、フーリエ変換レンズ１４、アパーチャ１５、および液晶投射レンズ１６は、投射部１００を構成する。フーリエ変換レンズ１４、アパーチャ１５、および液晶投射レンズ１６は、投射光学系を構成する。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。出射器１１１は、制御部１７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。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。

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１７の制御に応じて、投射光１０６によっ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で変調された変調光１０３は、フーリエ変換レンズ１４の入射面に向けて進行する。

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１０６を投射する箇所を順次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。

空間光変調器１３の変調部１３０は、複数の領域に分割される（タイリングとも呼ぶ）。例えば、変調部１３０は、所望のアスペクト比の四角形の領域（タイルとも呼ぶ）に分割される。変調部１３０に設定された複数のタイルの各々には、反復フーリエ変換によって生成された位相画像が割り当てられる。複数のタイルの各々は、複数の画素によって構成される。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設定される。複数のタイルの各々に設定される位相画像は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。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。例えば、変調部１３０の全体の画素数が１０８０×１９２０画素であり、各タイルの画素数が２５６×２５６画素である場合、縦方向に４つ、横方向に７つのタイルが変調部１３０に割り当てられる。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、反復フーリエ変換によって生成された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設定される。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。変調部１３０に設定されるタイルが多いほど、鮮明な画像を表示させることができるが、各タイルの画素数が低下すると解像度が低下する。そのため、変調部１３０に設定されるタイルの大きさや数は、用途に応じて設定される。例えば、タイルの数が６個未満の場合、投射される画像が乱れることがあるので、タイルの数は６個以上に設定されることが好ましい。

フーリエ変換レンズ１４は、空間光変調器１３によって変調された変調光１０３をフーリエ変換し、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１５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１４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、フーリエ変換レンズ１４を省略できる。例えば、投射装置１０から投射される投射光１０６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１５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。フーリエ変換レンズ１４によって集光された光は、アパーチャ１５の開口を通過して、液晶投射レンズ１６に入射される。

アパーチャ１５は、フーリエ変換レンズ１４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１５の開口部は、アパーチャ１５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１５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１５の開口部は、矩形状や円形状に形成される。アパーチャ１５は、フーリエ変換レンズ１４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１５は、フーリエ変換レンズ１４の焦点位置からずれていても構わない。アパーチャ１５の位置には、０次光を遮蔽する０次光遮蔽部材（図示しない）を設けてもよい。０次光遮蔽部材は、光を吸収／反射する部分が形成された部材である。０次光遮蔽部材は、０次光の光路上に配置される。例えば、光が透過できないように黒塗りされた部分を有するガラスなどの透明部材を、０次光除去部材として用いることができる。また、アパーチャ１５の開口の内側に、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。

液晶投射レンズ１６は、フーリエ変換レンズ１４によって集束された光を、表示される画像に対応させて拡大するレンズである。液晶投射レンズ１６は、少なくとも一つの液晶レンズを含む。液晶レンズは、投射方向や投射角を動的に変更可能なレンズである。液晶投射レンズ１６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てもよい。例えば、液晶投射レンズ１６は、一つの液晶レンズと、少なくとも一つの光学レンズとを組み合わせた構成を有する。液晶投射レンズ１６を構成するレンズの種類や枚数には、特に限定を加えない。以下においては、液晶投射レンズ１６が一枚の液晶レンズで構成される例をあげて説明するが、液晶投射レンズ１６が一枚の液晶レンズで構成されるように限定するものではない。

液晶投射レンズ１６は、任意の箇所にレンズ領域を形成できる液晶領域１６０を含むレンズである。例えば、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０は、二層の配向膜の間に液晶が封入された液晶レンズ体を、二層の透明導電膜で挟み込んだ構造を含む。液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０は、二層の透明導電膜の間に印加される電圧に応じて、液晶領域１６０の屈折率が変化する。液晶投射レンズ１６の焦点距離の範囲は、液晶投射レンズ１６を構成する材料の屈折率に応じて設定される。

制御部１７の制御に応じて、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０の任意の箇所にレンズ領域が形成される。例えば、電圧が印加される部分を調節することによって、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０の任意の位置にレンズ領域を形成できる。液晶投射レンズ１６に形成されるレンズ領域は、印加される電圧に応じて、投射方向や投射距離、投射角を設定できる。液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０には、複数のレンズ領域を形成できる。液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０に形成される複数のレンズ領域は、印加される電圧を調節することによって、投射方向や投射距離、投射角を個別に設定できる。また、液晶領域１６０には、自由曲面レンズに対応するレンズ領域を形成することができる。自由曲面レンズに対応するレンズ領域を形成すれば、投射方向や投射角をよりフレキシブルに制御できる。

液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０は、制御部１７の制御に応じて、入射面からレンズ領域に入射された変調光１０３を回折し、設定された投射方向および投射角で投射光１０６を投射する。すなわち、液晶投射レンズ１６に入射された光信号は、制御部１７による制御に応じてその投射方向および投射角が制御され、任意の投射対象に向けて投射される。液晶投射レンズ１６によって投射された投射光１０６は、空間光変調器１３の変調部１３０に設定された位相画像に対応する画像を、被投射面において形成させる。

制御部１７は、光源１１、空間光変調器１３、および液晶投射レンズ１６を制御する。制御部１７は、プロセッサとメモリを含むマイクロコンピュータによって実現される。制御部１７は、空間光変調器１３の変調部１３０に設定されたタイリングのアスペクト比に合わせて、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１７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。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けばよい。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１７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。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１７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の屈折率を調節する。変調部１３０の屈折率を調節させれば、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。なお、制御部１７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。

制御部１７は、投射光１０６を投射するためのレンズ領域を液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０に形成する。例えば、制御部１７は、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０におけるレンズ領域の位置を調節することによって、投射光１０６の投射方向を制御する。例えば、制御部１７は、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０に電圧を印可される電圧を制御することによって、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０の所望の位置にレンズ領域を形成する。例えば、制御部１７は、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０におけるレンズ領域の屈折率を増減させることによって、投射光１０６の投射距離や投射角を制御する。制御部１７は、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０に印可する電圧を調節することによって、レンズ領域の屈折率を調節する。液晶領域１６０のレンズ領域の屈折率を調節すれば、液晶投射レンズ１６に入射された空間光信号は、レンズ領域の屈折率に応じて適宜回折される。すなわち、液晶投射レンズ１６に入射された空間光信号は、レンズ領域の光学的特性に応じて回折される。なお、制御部１７による液晶投射レンズ１６の駆動方法はここで挙げた限りではない。

制御部１７は、表示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に設定された位相画像に対応する投射光１０６として、液晶投射レンズ１６から投射される。

〔制御例１〕
図２Ａ～図４Ｂは、制御部１７による液晶投射レンズ１６の投射方向制御の一例について説明するための概念図である。図２Ａおよび図２Ｂは、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０において、図２Ａの変更前の位置から、図２Ｂの変更後の位置に、１次元的にレンズ領域１６５を変化させる例である。図２Ａおよび図２Ｂの例は、空間光変調器１３の視座から、投射方向に向けて液晶投射レンズ１６を見た図である。図２Ａおよび図２Ｂの例では、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０において、中央部分（破線の円で囲った部分）から左側に向けてレンズ領域１６５を移動させる。例えば、制御部１７は、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０におけるレンズ領域１６５の形成範囲を調節することによって、レンズ領域１６５を変化させる。

図３Ａおよび図３Ｂは、図２Ａおよび図２Ｂのように液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０においてレンズ領域１６５を移動させることによる、投射光１０６の投射方向の変化について説明するための概念図である。図３Ａおよび図３Ｂの例は、上方の視座から投射装置１０を見た図である。図３Ａおよび図３Ｂの例では、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０において、図３Ａの変更前の位置から、図３Ｂの変更後の位置に、１次元的にレンズ領域１６５を変化させることによって、投射方向が左側に変更される。

図４Ａおよび図４Ｂは、図２Ａおよび図２Ｂのように液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０においてレンズ領域１６５を移動させることによる、投射光１０６の投射範囲１７０の変化について説明するための概念図である。図４Ａおよび図４Ｂは、投射装置１０を搭載した自動車から、前方に向けて投射光を投射する例である。図４Ａの変更前の投射範囲１７０の内部には、前方を走行する自動車の全体と、前方を走行する自転車の一部が含まれる。図４Ｂの変更後の投射範囲１７０の内部には、前方を走行する自動車および自転車の全体が含まれる。例えば、図４Ｂの変更後の投射範囲１７０のように、自動車の前方に位置する全ての対象物が投射範囲１７０の範囲内に含まれた方が、何らかの事象が発生した際に対応しやすい。

〔制御例２〕
図５Ａ～図７Ｄは、制御部１７による液晶投射レンズ１６の投射方向制御の一例について説明するための概念図である。図５Ａおよび図５Ｂは、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０において、図５Ａの変更前の位置から、図５Ｂの変更後の位置に２次元的にレンズ領域１６５を変化させる例である。図５Ａおよび図５Ｂの例は、空間光変調器１３の視座から、投射方向に向けて液晶投射レンズ１６を見た図である。図５Ａおよび図５Ｂの例では、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０において、中央部分（破線の円で囲った部分）から左上側に向けてレンズ領域１６５を移動させる。例えば、制御部１７は、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０におけるレンズ領域１６５の形成範囲を調節することによって、２次元的にレンズ領域１６５を変化させる。

図６Ａおよび図６Ｂは、図５Ａおよび図５Ｂのように液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０においてレンズ領域１６５を移動させることによる、投射光１０６の投射方向の変化について説明するための概念図である。図６Ａおよび図６Ｂの例は、上方の視座から投射装置１０を見た図である。図６Ａおよび図６Ｂの例では、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０において、図６Ａの変更前の位置から、図６Ｂの変更後の位置に、２次元的にレンズ領域１６５を変化させることによって、投射方向が左上側に変更される。

図７Ａおよび図７Ｂは、図５Ａおよび図５Ｂのように液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０においてレンズ領域１６５を移動させることによる、投射光１０６の投射範囲１７０の変化について説明するための概念図である。図７Ａおよび図７Ｂは、投射装置１０を搭載した自動車から、前方に向けて投射光を投射する例である。図７Ａの変更前の投射範囲１７０の内部には、前方を走行する自動車の全体が含まれる。図７Ｂの変更後の投射範囲１７０の内部には、前方に位置する交通信号機の発光面の全体が含まれる。例えば、通常の道路上で自動車の走行を制御する場合、交通信号機の発光色に従って自動車を走行させる必要がある。そのため、交通信号機の発光面の全体が投射範囲１７０の範囲内に含まれた方が、自動車の走行を安全に制御しやすい。

〔制御例３〕
図８Ａ～図９Ｂは、制御部１７による液晶投射レンズ１６の投射角制御の一例について説明するための概念図である。図８Ａおよび図８Ｂは、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０において、図８Ａの変更前の角度から、図８Ｂの変更後の角度に投射角を変更させる例である。例えば、制御部１７は、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０におけるレンズ領域１６５の屈折率を調節することによって、投射角を変化させる。

図９Ａおよび図９Ｂは、図８Ａおよび図８Ｂのように液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０におけるレンズ領域１６５の屈折率を大きくすることによって、投射光１０６の投射角を小さくする例について説明するための概念図である。図９Ａおよび図９Ｂは、投射装置１０を搭載した自動車から、前方に向けて投射光を投射する例である。図９Ａの変更前の投射範囲１７０の内部には、前方を走行する自動車および自転車の全体が含まれる。図９Ｂの変更後の投射範囲１７０の内部には前方を走行する自動車の全体が含まれ、前方を走行する自転車は含まれない。例えば、自動車の前方に位置する自動車と空間光通信する場合、投射範囲１７０に自転車が含まれずに、自動車のみに投射範囲１７０の範囲内を絞った方が、空間光信号の強度を増大できる。

〔制御例４〕
図１０Ａおよび図１０Ｂは、制御部１７による液晶投射レンズ１６の投射角制御の一例について説明するための概念図である。図１０Ａおよび図１０Ｂは、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０において、図１０Ａの変更前のレンズ領域１６５に替えて、図１０Ｂの変更後の二つのレンズ領域１６５（１６５Ａ、１６５Ｂ）を形成させる例である。

図１１は、二つの同一のレンズ領域１６５（１６５Ａ、１６５Ｂ）が液晶投射レンズ１６に形成される例である。図１１の例では、空間光変調器１３の変調部１３０に、光源１１からの平行光１０２が照射されているものとする。図１１の例では、投射方向が異なり、屈折率が同じレンズ領域１６５Ａとレンズ領域１６５Ｂが、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０に形成される。制御部１７は、空間光変調器１３の変調部１３０に、単一の画像を形成させる位相分布を設定する。

図１１の例において、制御部１７は、単一の投射画像を形成させる位相分布を変調部１３０に設定した状態で、光源１１からの平行光１０２をその変調部１３０に照射させる。その結果、変調部１３０に設定された位相分布に対応する画像を形成する投射光１０６Ａおよび投射光１０６Ｂが、異なる投射方向に向けて投射される。

図１２は、二つの異なるレンズ領域１６５（１６５Ａ、１６５Ｂ）が液晶投射レンズ１６に形成される例である。図１２の例では、空間光変調器１３の変調部１３０に、光源１１からの平行光１０２が照射されているものとする。図１２の例では、投射方向と屈折率が異なるレンズ領域１６５Ａとレンズ領域１６５Ｂが、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０に形成される。図１２の例では、レンズ領域１６５Ａに対応する変調領域１３５Ａと、レンズ領域１６５Ｂに対応する変調領域１３５Ｂとが、空間光変調器１３の変調部１３０に割り当てる。変調領域１３５Ａには、レンズ領域１６５Ａを用いて投射される画像の位相分布が設定される。変調領域１３５Ｂには、レンズ領域１６５Ｂを用いて投射される画像の位相分布が設定される。

図１２の例において、制御部１７は、レンズ領域１６５Ａおよびレンズ領域１６５Ｂの各々を用いて投射される画像を形成させる位相分布を、変調部１３０の変調領域１３５Ａおよび変調領域１３５Ｂの各々に設定する。制御部１７は、変調領域１３５Ａおよび変調領域１３５Ｂの各々に位相分布が設定された状態で、光源１１からの平行光１０２をその変調部１３０に照射させる。その結果、変調領域１３５Ａに設定された位相分布に対応する画像を形成する投射光１０６Ａと、変調領域１３５Ｂに設定された位相分布に対応する画像を形成する投射光１０６Ｂとが投射される。投射光１０６Ａと投射光１０６Ｂは、異なる投射方向に向けて、異なる投射角で投射される。例えば、光源１１が二つの出射器１１１を有し、変調領域１３５Ａと変調領域１３５Ｂに異なる出射器１１１から出射されるレーザ光１０１に基づく平行光１０２を照射するように構成してもよい。このように構成する場合、異なる投射方向に向けて、異なる画像を形成する投射光１０６Ａおよび投射光１０６Ｂを投射できる。光源１１が二つの出射器１１１を有する場合、異なる強度の平行光１０２を光源１１から出射させることもできる。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、投射方向および屈折率が異なるレンズ領域１６５Ａとレンズ領域１６５Ｂを、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０に形成させることによる、投射光１０６の投射方向および投射角の変化について説明するための概念図である。図１３Ａおよび図１３Ｂの例は、右斜め後ろの視座から投射装置１０を見た図である。図１３Ｂの例では、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０にレンズ領域１６５Ａおよびレンズ領域１６５Ｂを形成させることによって、投射方向および投射角が異なる投射光１０６Ａおよび投射光１０６Ｂが投射される。

図１４Ａおよび図１４Ｂは、液晶投射レンズ１６の液晶領域１６０にレンズ領域１６５Ａおよびレンズ領域１６５Ｂを形成させることによる、投射範囲１７０の変化について説明するための概念図である。図１４Ａおよび図１４Ｂは、投射装置１０を搭載した自動車から、前方に向けて投射光を投射する例である。図１４Ａの変更前の投射範囲１７０の内部には、前方を走行する自動車および自転車が含まれる。図１４Ｂの変更後の投射範囲１７０Ａの内部には、前方を走行する自動車が含まれる。また、図１４Ｂの変更後の投射範囲１７０Ｂの内部には、前方を走行する自転車が含まれる。例えば、通常の道路上で自動車の走行を制御する場合、前方を走行する移動体の種類や数に応じて、異なる制御を行う必要がある。そのため、前方を走行する移動体に対して個別に投射光１０６を投射できる方が、自動車の走行を確実に制御しやすい。

〔変形例１〕
図１５は、本実施形態の変形例１に係る投射装置１０－１の構成の一例を示す概念図である。投射装置１０－１は、光源１１、空間光変調器１３、フーリエ変換レンズ１４、アパーチャ１５、第１液晶投射レンズ１６－１、第２液晶投射レンズ１６－２、および制御部１７を有する。光源１１、空間光変調器１３、フーリエ変換レンズ１４、アパーチャ１５、第１液晶投射レンズ１６－１、および第２液晶投射レンズ１６－２は、投射部１００を構成する。フーリエ変換レンズ１４、アパーチャ１５、第１液晶投射レンズ１６－１、および第２液晶投射レンズ１６－２は、投射光学系を構成する。図１５は、投射装置１０－１の内部構成を横方向から見た図である。図１５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。

本変形例（図１５）の投射装置１０－１は、第１液晶投射レンズ１６－１および第２液晶投射レンズ１６－２を含む点において、図１の投射装置１０とは異なる。本変形例（図１５）の投射装置１０－１は、第１液晶投射レンズ１６－１および第２液晶投射レンズ１６－２以外の構成は、図１の投射装置１０の構成と同様である。図１５には、二つの液晶投射レンズ１６が組み合わされる例をあげるが、三つ以上の液晶投射レンズ１６が組み合わされてもよい。

図１６は、第１液晶投射レンズ１６－１と第２液晶投射レンズ１６－２を用いて、投射光１０６を投射する一例を示す概念図である。前段の第１液晶投射レンズ１６－１の液晶領域１６０－１には、投射方向と屈折率が異なるレンズ領域１６５Ａおよびレンズ領域１６５Ｂが形成される。後段の第２液晶投射レンズ１６－２の液晶領域１６０－２には、投射方向と屈折率が異なるレンズ領域１６５Ｃおよびレンズ領域１６５Ｄが形成される。なお、第１液晶投射レンズ１６－１および第２液晶投射レンズ１６－２に形成されるレンズ領域１６５の数には、特に限定を加えない。例えば、第１液晶投射レンズ１６－１および第２液晶投射レンズ１６－２のうちいずれか一方にレンズ領域１６５が形成され、他方にレンズ領域１６５が形成されなくてもよい。

図１６の例では、空間光変調器１３の変調部１３０に、光源１１からの平行光１０２が照射されているものとする。図１６の例において、制御部１７は、レンズ領域１６５Ａに対応する変調領域１３５Ａと、レンズ領域１６５Ｂに対応する変調領域１３５Ｂとを、空間光変調器１３の変調部１３０に割り当てる。変調領域１３５Ａには、レンズ領域１６５Ａを用いて投射される画像の位相分布が設定される。変調領域１３５Ｂには、レンズ領域１６５Ｂを用いて投射される画像の位相分布が設定される。制御部１７は、変調部１３０の変調領域１３５Ａおよび変調領域１３５Ｂの各々に位相分布が設定された状態で、光源１１からの平行光１０２をその変調部１３０に照射させる。

第１液晶投射レンズ１６－１のレンズ領域１６５Ａで回折された光は、第２液晶投射レンズ１６－２の液晶領域１６０－２を透過し、投射光１０６Ａとして投射される。第１液晶投射レンズ１６－１のレンズ領域１６５Ｂで回折された光は、第２液晶投射レンズ１６－２のレンズ領域１６５Ｃおよびレンズ領域１６５Ｄの各々で回折され、投射光１０６Ｃおよび投射光１０６Ｄとして投射される。その結果、変調領域１３５Ａに設定された位相分布に対応する画像を形成する投射光１０６Ａと、変調領域１３５Ｂに設定された位相分布に対応する画像を形成する投射光１０６Ｃおよび投射光１０６Ｄとが、異なる投射方向に向けて、異なる投射角で投射される。

図１６の例では、投射光１０６Ａによって表示される画像（第１画像とも呼ぶ）と、投射光１０６Ｃおよび投射光１０６Ｄによって表示される画像（第２画像とも呼ぶ）とが表示される。本変形例の手法によれば、複数の画像を形成させる投射光を、異なる投射方向に向けて、異なる投射角で投射できる。

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、フーリエ変換レンズ、アパーチャ、および液晶投射レンズを備える。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。フーリエ変換レンズは、変調部によって変調された変調光をフーリエ変換して結像させる。アパーチャは、フーリエ変換レンズの焦点位置の近傍に配置される。アパーチャは、フーリエ変換レンズ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。液晶投射レンズ（液晶レンズとも呼ぶ）は、フーリエ変換レンズによって集束された光が入射する液晶領域を含む。液晶レンズは、液晶領域に動的に形成されるレンズ領域に入射した変調光を投射光として投射する。制御部は、液晶レンズの液晶領域の所望の位置にレンズ領域を形成させる。制御部は、投射対象に向けて投射される投射光に対応する位相画像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。

本実施形態によれば、任意の位置にレンズ領域が形成される液晶領域を含む液晶レンズを投射レンズとして用いることによって、任意の投射方向に向けて、高精細な画像を投射できる。

本実施形態の一態様において、制御部は、液晶投射レンズの液晶領域において、レンズ領域を形成させる位置を２次元的に移動させることによって、投射光の投射方向を制御する。本態様によれば、液晶投射レンズの液晶領域におけるレンズ領域の位置を変更することによって、投射光の投射方向を制御できる。

本実施形態の一態様において、制御部は、液晶投射レンズの液晶領域に形成されるレンズ領域の屈折率を調節することによって、投射光の投射角を制御する。本態様によれば、液晶投射レンズの液晶領域におけるレンズ領域の屈折率を変更することによって、投射光の投射角を制御できる。

本実施形態の一態様において、制御部は、液晶投射レンズの液晶領域に複数のレンズ領域を形成させる。本態様によれば、液晶投射レンズの液晶領域に複数のレンズ領域を形成させることによって、複数の投射方向に投射光を投射できる。

本実施形態の一態様において、制御部は、投射光の投射方向および投射角のうち少なくともいずれかが異なる複数のレンズ領域を、液晶レンズの液晶領域に形成させる。制御部は、異なる投射対象に向けて投射される投射光に対応する複数の位相画像を、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域に、複数のレンズ領域に対応付けて個別に設定する。制御部は、複数の変調領域に異なる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。本態様によれば、異なる投射対象に向けて投射される投射光に対応する複数の位相画像を、空間光変調器の変調部に設定することによって、複数の投射対象に向けて異なる投射光を投射できる。

（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、投射光の投射方向を撮像する撮像部を備える。本実施形態の投射装置は、撮像部によって撮像された投射方向の画像に基づいて、投射光を投射する。

（構成）
図１７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、フーリエ変換レンズ２４、アパーチャ２５、液晶投射レンズ２６、制御部２７、および撮像部２８を有する。光源２１、空間光変調器２３、フーリエ変換レンズ２４、アパーチャ２５、および液晶投射レンズ２６は、投射部２００を構成する。フーリエ変換レンズ２４、アパーチャ２５、および液晶投射レンズ２６は、投射光学系を構成する。図１７は、投射装置２０の内部構成を横方向から見た図である。図１７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。出射器２１１は、制御部２７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は、第１の実施形態の出射器１１１と同様の構成である。コリメータ２１２は、第１の実施形態のコリメータ１１２と同様の構成である。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の変調部２３０には、制御部２７の制御に応じて、投射光２０６によっ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で変調された変調光２０３は、フーリエ変換レンズ２４の入射面に向けて進行する。

フーリエ変換レンズ２４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２５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２４は、第１の実施形態のフーリエ変換レンズ１４と同様の構成である。なお、フーリエ変換レンズ２４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、フーリエ変換レンズ２４を省略できる。フーリエ変換レンズ２４によって集光された光は、アパーチャ２５に向けて進行する。

アパーチャ２５は、フーリエ変換レンズ２４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２５は、第１の実施形態のアパーチャ１５と同様の構成である。アパーチャ２５の開口を通過した光は、液晶投射レンズ２６に入射される。

液晶投射レンズ２６（液晶レンズとも呼ぶ）は、フーリエ変換レンズ２４によって集束された光を、表示される画像に対応させて拡大する光学レンズである。液晶投射レンズ２６は、第１の実施形態の液晶投射レンズ１６と同様の構成である。液晶投射レンズ２６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。

制御部２７は、光源２１、空間光変調器２３、液晶投射レンズ２６、および撮像部２８を制御する。制御部２７は、プロセッサとメモリを含むマイクロコンピュータによって実現される。制御部２７は、撮像部２８を制御する以外は、第１の実施形態の制御部１７と同様の構成である。

制御部２７は、投射光２０６の投射方向を撮像部２８に撮像させる。制御部２７は、撮像部２８によって撮像された画像データに基づいて、投射光２０６の投射方向や投射角を設定する。制御部２７は、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。制御部２７は、空間光変調器２３の変調部２３０に照射される平行光２０２の位相と、変調部２３０で反射される変調光２０３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２３を駆動する。制御部２７は、投射光２０６を投射するためのレンズ領域を液晶投射レンズ２６の液晶領域２６０に形成する。

制御部２７は、表示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に設定された位相画像に対応する投射光２０６として、液晶投射レンズ２６から投射される。

撮像部２８は、制御部２７の制御に応じて、投射光２０６の投射方向を撮像する。撮像部２８は、デジタルカメラの機能を有する。撮像部２８は、投射光２０６の投射方向を撮像するためのレンズ２８０を含む。撮像部２８は、レンズ２８０が撮像方向を向くように配置される。撮像部２８は、制御部２７の制御に応じて撮像した画像データを、制御部２７に出力する。例えば、撮像部２８は、制御部２７の制御に応じて撮像した画像データを、図示しない外部システムに出力してもよい。撮像部２８によって撮像された画像データは、任意の用途に用いることができる。

〔撮像部〕
図１８は、撮像部２８の構成の一例を示す概念図である。撮像部２８は、レンズ２８０、撮像素子２８１、画像処理プロセッサ２８３、内部メモリ２８５、およびデータ出力回路２８７を有する。

レンズ２８０は、投射光２０６の投射方向を撮像するための光学素子である。レンズ２８０は、ガラスやプラスチックなどの材料で構成できる。例えば、レンズ２８０は、石英などの材料で実現される。レンズ２８０の材質には、特に限定を加えない。

撮像素子２８１は、投射光２０６の投射方向を撮像し、その投射方向に形成される投射範囲を撮像するための素子である。撮像素子２８１は、半導体部品が集積回路化された光電変換素子である。撮像素子２８１は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）などの固体撮像素子によって実現できる。撮像素子２８１は、投射光２０６の投射範囲の対象物を検出することが可能な画素数を有する。通常、撮像素子２８１は、可視領域の光を撮像する。撮像素子２８１は、赤外線や紫外線などを撮像できる素子によって構成されてもよい。

画像処理プロセッサ２８３は、撮像素子２８１によって撮像された撮像データに対して、画像処理を実行して画像データに変換する集積回路である。例えば、画像処理プロセッサ２８３は、暗電流補正や補間演算、色空間変換、ガンマ補正、収差の補正、ノイズリダクション、画像圧縮などの画像処理を実行する。なお、画像情報を加工しない場合は、画像処理プロセッサ２８３を省略してもよい。

内部メモリ２８５は、画像処理プロセッサ２８３が処理しきれない画像情報や、処理済みの画像情報を一時的に格納する記憶素子である。また、内部メモリ２８５は、撮像素子２８１によって撮像された画像情報を、一時的に記憶するように構成されてもよい。内部メモリ２８５は、一般的なメモリによって構成すればよい。

データ出力回路２８７は、画像処理プロセッサ２８３によって処理された画像データを制御部２７に出力する。制御部２７に出力された画像データは、投射光２０６の投射範囲における対象物の検出等に用いられる。

〔適用例１〕
図１９は、本実施形態の適用例１について説明するための概念図である。本適用例では、エレベータのドアの近傍の天井に投射装置２０が配置される。例えば、投射装置２０は、エレベータのドアの前方の撮像範囲を撮像する。投射装置２０は、撮像範囲の画像から、人物の手を検出する。投射装置２０は、検出された人物の手に向けて、エレベータの行先階の候補画像を投射する。投射装置２０は、エレベータの行先階が表示された人物の手の画像を、エレベータの制御システム（図示しない）に出力する。エレベータの制御システムは、投射装置２０から送信された画像に基づいて、選択された行先階を識別し、エレベータを制御する。例えば、投射装置２０は、光源２１に含まれる出射器２１１を変更することによって、投射光１０６の色を変更できるように構成されてもよい。例えば、階数を選択するための数字列の画像を緑色の投射光で表示させ、選択された階の数字の画像を赤色の投射光で表示させるなど、状況に応じて投射光１０６の色を変更すればよい。

本適用例によれば、操作ボタンに触れずに、エレベータを操作するシステムを実現できる。本適用例の手法は、エレベータの操作のみならず、自動ドアの開閉や、ＡＴＭ（Automatic Teller Machine）などにおける暗証番号の入力等にも適用できる。

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、フーリエ変換レンズ、アパーチャ、撮像部、および液晶投射レンズを備える。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。フーリエ変換レンズは、変調部によって変調された変調光をフーリエ変換して結像させる。アパーチャは、フーリエ変換レンズの焦点位置の近傍に配置される。アパーチャは、フーリエ変換レンズ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。液晶投射レンズ（液晶レンズとも呼ぶ）は、フーリエ変換レンズによって集束された光が入射する液晶領域を含む。液晶レンズは、液晶領域に動的に形成されるレンズ領域に入射した変調光を投射光として投射する。撮像部は、投射光の投射方向を撮像する。制御部は、液晶レンズの液晶領域の所望の位置にレンズ領域を形成させる。制御部は、投射対象に向けて投射される投射光に対応する位相画像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。制御部は、撮像部によって撮像された画像に含まれる投射対象の位置に応じて、投射光の投射方向および投射角のうち少なくともいずれかを制御する。

本実施形態によれば、撮像部によってされた画像に含まれる投射対象の位置に応じて、投射光の投射方向または投射角を制御することによって、投射対象の位置に応じて高精細な画像を投射できる。

（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、投射光の投射方向から到来する光を受光する受光素子を備える。本実施形態の投射装置は、第２の実施形態の撮像部を備えてもよい。

（構成）
図２０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、フーリエ変換レンズ３４、アパーチャ３５、液晶投射レンズ３６、制御部３７、および受光素子３９を有する。光源３１、空間光変調器３３、フーリエ変換レンズ３４、アパーチャ３５、および液晶投射レンズ３６は、投射部３００を構成する。フーリエ変換レンズ３４、アパーチャ３５、および液晶投射レンズ３６は、投射光学系を構成する。投射装置３０は、複数の受光素子３９を備えてもよい。図２０は、投射装置３０の内部構成を横方向から見た図である。図２０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。出射器３１１は、制御部３７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は、第１の実施形態の出射器１１１と同様の構成である。コリメータ３１２は、第１の実施形態のコリメータ１１２と同様の構成である。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の変調部３３０には、制御部３７の制御に応じて、投射光３０６によっ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で変調された変調光３０３は、フーリエ変換レンズ３４の入射面に向けて進行する。

フーリエ変換レンズ３４は、空間光変調器３３によって変調された変調光３０３を無限遠に投射した際に形成される像を、アパーチャ３５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３４は、第１の実施形態のフーリエ変換レンズ１４と同様の構成である。なお、フーリエ変換レンズ３４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、フーリエ変換レンズ３４を省略できる。フーリエ変換レンズ３４によって集光された光は、アパーチャ３５に向けて進行する。

アパーチャ３５は、フーリエ変換レンズ３４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３５は、第１の実施形態のアパーチャ１５と同様の構成である。アパーチャ３５の開口を通過した光は、液晶投射レンズ３６に入射される。

液晶投射レンズ３６（液晶レンズとも呼ぶ）は、フーリエ変換レンズ３４によって集束された光を、表示される画像に対応させて拡大する光学レンズである。液晶投射レンズ３６は、第１の実施形態の液晶投射レンズ１６と同様の構成である。液晶投射レンズ３６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。

制御部３７は、光源３１、空間光変調器３３、液晶投射レンズ３６、および撮像部３８を制御する。制御部３７は、プロセッサとメモリを含むマイクロコンピュータによって実現される。制御部３７は、受光素子３９によって受光された光信号を受信する以外は、第１の実施形態の制御部１７と同様の構成である。

制御部３７は、投射光３０６の投射方向や投射角を設定する。制御部３７は、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３７は、空間光変調器３３の変調部３３０に照射される平行光３０２の位相と、変調部３３０で反射される変調光３０３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３３を駆動する。制御部３７は、投射光３０６を投射するためのレンズ領域を液晶投射レンズ３６の液晶領域３６０に形成する。

制御部３７は、表示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に設定された位相画像に対応する投射光３０６として、液晶投射レンズ３６から投射される。

制御部３７は、受光素子３９によって受光された光に基づく信号を受信する。例えば、制御部３７は、受光素子３９によって受光された光に基づく信号に応じて、投射光３０６の投射方向や投射角を設定する。例えば、制御部３７は、受光素子３９によって受光された光に基づく信号を用いて、対象物との距離を測距する。例えば、受光素子３９によって空間光信号が受光される場合、制御部３７は、受光素子３９によって受光された空間光信号をデコードする。例えば、制御部３７は、デコードされた信号を、別のシステムや装置（図示しない）に出力する。

受光素子３９は、光を受光する受光部３９０を有する。受光素子３９の受光部３９０は、通信対象や測距対象の対象物に向けられる。例えば、受光素子３９の受光部３９０は、投射光３０６の投射方向と同じ向きに向けられる。

受光素子３９は、受光対象の波長帯の光を受光する。例えば、受光素子３９は、可視領域の光を受光する。例えば、受光素子３９は、赤外領域の光を受光する。受光素子３９は、例えば１．５μｍ（マイクロメートル）帯の波長の光を受光する。なお、受光素子３９が受光する光の波長帯は、１．５μｍ帯に限定されない。受光素子３９が受光する光の波長帯は、受光対象の光の波長に合わせて、任意に設定できる。受光素子３９が受光する光の波長帯は、例えば０．８μｍ帯や、１．５５μｍ帯、２．２μｍ帯に設定されてもよい。また、受光素子３９が受光する光の波長帯は、例えば０．８～１μｍ帯であってもよい。光の波長帯が短い方が、大気中の水分による吸収が小さいので、降雨時における受光には有利である。また、受光素子３９は、強烈な太陽光で飽和してしまうと、光を読み取ることができない。そのため、受光素子３９よりも前段に、受光対象の波長帯の光を選択的に通過させる色フィルタを設置してもよい。

受光素子３９は、受光された光を電気信号に変換する。例えば、受光素子３９は、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの素子によって実現できる。例えば、受光素子３９は、アバランシェフォトダイオードによって実現される。アバランシェフォトダイオードによって実現された受光素子３９は、高速通信に対応できる。なお、受光素子３９は、光を電気信号に変換できさえすれば、フォトダイオードやフォトトランジスタ、アバランシェフォトダイオード以外の素子によって実現されてもよい。

通信速度を向上させるために、受光素子３９の受光部３９０は、できるだけ小さい方が好ましい。例えば、受光素子３９の受光部３９０は、直径０．１～０．３ｍｍ（ミリメートル）程度の受光領域を有する。受光対象の光の受光効率をよくするために、受光部３９０に光を集光する集光レンズを設けてもよい。例えば、集光レンズは、任意の方向から到来する光を、受光素子３９の受光部３９０に効率よく導光できるように構成されることが好ましい。

例えば、制御部３７は、投射装置３０から投射された光が、投射対象によって反射されて戻ってくる時間に応じて、その投射対象との距離を測距する。例えば、第２の実施形態の撮像部２８が投射装置３０に併設されている場合、制御部３７は、撮像部２８によって撮像された画像データに基づいて、三角測量の原理で投射対象との距離を測距してもよい。また、投射装置３０と投射対象の距離の測距は、外部システム（図示しない）で行われてもよい。

〔変形例２〕
ここで、本実施形態の変形例２について図面を参照しながら説明する。本変形例は、複数の光源３１を含む例である。以下においては、二つの光源３１が含まれる例について説明する。光源３１は、三つ以上で構成されてもよい。また、第１の実施形態の投射装置１０や、第２の実施形態の投射装置２０も、本変形例と同様に、複数の光源を含んでもよい。

図２１は、光源３１Ａおよび光源３１Ｂの各々から出射された平行光３０２Ａおよび平行光３０２Ｂの各々を、空間光変調器３３の変調部３３０に向けて照射する一例を示す概念図である。図２１は、光源３１Ａおよび光源３１Ｂの左斜め後方の視座から、空間光変調器３３の変調部３３０の方向を見た図である。光源３１Ａと光源３１Ｂは、同じ波長帯の平行光３０２Ａおよび平行光３０２Ｂを出射してもよいし、異なる波長帯の平行光３０２Ａおよび平行光３０２Ｂを出射してもよい。光源３１Ａと光源３１Ｂから出射される平行光３０２Ａおよび平行光３０２Ｂの強度は、独立して調整できる。

空間光変調器３３の変調部３３０には、変調領域３３５Ａと変調領域３３５Ｂが設定される。光源３１Ａから出射された平行光３０２Ａは、空間光変調器３３の変調部３３０の変調領域３３５Ａに照射される。変調領域３３５Ａに照射された平行光３０２Ａは、変調領域３３５Ａで変調される。光源３１Ｂから出射された平行光３０２Ｂは、空間光変調器３３の変調部３３０の変調領域３３５Ｂに照射される。変調領域３３５Ｂに照射された平行光３０２Ｂは、変調領域３３５Ｂで変調される。

図２２は、変調領域３３５Ａおよび変調領域３３５Ｂの各々において変調された変調光３０３Ａおよび変調光３０３Ｂの光路について説明するための概念図である。図２２は、空間光変調器３３、フーリエ変換レンズ３４、アパーチャ３５、および液晶投射レンズ３６を、上方の視座から見た図である。なお、図２２における、空間光変調器３３、フーリエ変換レンズ３４、アパーチャ３５、および液晶投射レンズ３６の位置関係や光路は、概念的なものであって、実際の位置関係や光路を正確に表すものではない。

変調領域３３５Ａで変調された変調光３０３Ａと、変調領域３３５Ｂで変調された変調光３０３Ｂとは、フーリエ変換レンズ３４で集光され、アパーチャ３５の開口を通過して液晶投射レンズ３６に到達する。液晶投射レンズ３６の液晶領域３６０には、変調領域３３５Ａに対応するレンズ領域３６５Ａと、変調領域３３５Ｂに対応するレンズ領域３６５Ｂとが形成される。変調光３０３Ａは、レンズ領域３６５Ａで拡大されて、投射光３０６Ａとして投射される。変調光３０３Ｂは、レンズ領域３６５Ｂで拡大されて、投射光３０６Ｂとして投射される。例えば、投射光３０６Ａと投射光３０６Ｂは、異なる投射方向に向けて投射される。例えば、投射光３０６Ａと投射光３０６Ｂは、異なる投射角で投射される。例えば、投射光３０６Ａと投射光３０６Ｂは、異なる投射方向に向けて、異なる投射角で投射される。なお、投射光３０６Ａと投射光３０６Ｂは、同じ投射方向に向けて、同じ投射角で投射されてもよい。

本変形例によれば、複数の光源３１から異なるタイミングで平行光３０２を出射させることができる。また、本変形例によれば、変調領域３３５Ａと変調領域３３５Ｂに異なる画像を形成する位相分布を設定することによって、異なる画像を表示させる投射光３０６を投射させることができる。例えば、変調領域３３５Ａに設定された位相分布に基づく投射光３０６Ａを通信に割り当て、変調領域３３５Ｂ設定された位相分布に基づく投射光３０６Ａを測距に割り当てることができる。例えば、変調領域３３５Ａに設定された位相分布に基づく投射光３０６Ａをある通信対象との通信に割り当て、変調領域３３５Ｂ設定された位相分布に基づく投射光３０６Ａを別の通信対象との通信に割り当てることができる。

〔適用例２〕
図２３Ａおよび図２３Ｂは、本実施形態の適用例２について説明するための概念図である。図２３Ａおよび図２３Ｂの例では、本実施形態の投射装置３０を搭載した自動車から、前方に向けて、用途に応じた投射光を投射する例である。本適用例において、光源３１は、出射される平行光の変調方式を切り替えることができるものとする。例えば、制御部３７は、通信や測距などの用途に応じて、光源３１から出射される平行光の変調方式を切り替える。

図２３Ａの変更前は、前方に位置する交通信号機の発光面に向けて通信用の投射光が投射され、前方を走行する自動車には測距用の投射光が投射される。図２３Ｂの変更後は、前方に位置する交通信号機の発光面に向けて通信用の投射光が投射され、前方を走行する自動車にも通信用の投射光が投射される。

例えば、図２２の変調領域３３５Ａおよび変調領域３３５Ｂに設定される位相分布を切り替えることによって、変調領域３３５Ａと変調領域３３５Ｂの各々によって変調された変調光に由来する投射光の用途を切り替えることができる。例えば、投射光の用途の切り替えは、自動車の運転前に行われ、運転中は固定される。例えば、投射光の用途の切り替えは、自動車の運転中に行われ、運転中であってもリアルタイムで切替えてもよい。例えば、投射光の用途の切り替えは、自動運転システム（図示しない）の制御に応じて、自動的に行われてもよい。投射光の用途の切り替えのタイミングについては、特に限定しない。

〔適用例３〕
図２４は、本実施形態の適用例３について説明するための概念図である。本適用例では、電柱の上部に投射装置３０を配置する。なお、本適用例において、投射装置３０は、別の投射装置３０から投射された投射光（空間光信号とも呼ぶ）を受光し、その空間光信号をデコードする機能を有するものとする。また、投射装置３０は、無線通信する機能を有してもよい。

電柱の上部は、障害物が少ないため、空間光信号を送受信する空間光通信に適している。例えば、電柱の上部に複数の投射装置３０を設置すれば、それらの投射装置３０の間で空間光信号を送受信し合う空間光通信ネットワークを構築できる。例えば、複数の投射装置３０で空間光通信ネットワークを構成する場合、ネットワークの中間に位置する投射装置３０は、ある投射装置３０から送光された空間光信号を、別の投射装置３０に中継するために用いられてもよい。

投射装置３０から複数の投射方向に向けて投射光を投射できる場合、投射対象に応じて投射光の用途を区別してもよい。例えば、位置が固定された複数の投射装置３０の間では、投射方向が固定された固定通信を行う。例えば、自動車やドローンなどの移動体と投射装置３０との間では、投射装置３０が移動体の位置を追跡し、追跡中の移動体に向けて投射光の投射方向を追跡する追跡通信を行う。追跡通信は、撮像部２８によって撮像された画像データに基づいて、投射装置３０が移動体の位置を特定し、特定された移動体の位置に向けて投射光を投射するように制御することによって実現される。追跡通信の場合、近方と遠方の異なる移動体に向けて、異なる投射角で投射光を投射すれば、それらの移動体において同程度のエネルギーの空間光信号を送信することもできる。その場合、遠方の移動体に向けた投射光の投射角を小さくし、近方の移動体に向けた投射光の投射角を大きくすればよい。

本適用例によれば、異なる電柱に設置された複数の投射装置３０の間で、空間光信号を用いた通信が可能になる。また、本適用例によれば、投射装置３０が移動体を追跡し、投射装置３０と移動体との間で通信を行う追跡通信が可能になる。本適用例によれば、投射方向や投射角を任意に変更できるので、距離が異なる複数の移動体と投射装置３０との間で、フレキシブルに追跡通信することができる。例えば、自動車やドローンなどの移動体や家屋に設置された無線装置と投射装置３０との間で、無線通信による通信を行うように構成されてもよい。

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、フーリエ変換レンズ、アパーチャ、撮像素子、および液晶投射レンズを備える。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。フーリエ変換レンズは、変調部によって変調された変調光をフーリエ変換して結像させる。アパーチャは、フーリエ変換レンズの焦点位置の近傍に配置される。アパーチャは、フーリエ変換レンズ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。液晶投射レンズ（液晶レンズとも呼ぶ）は、フーリエ変換レンズによって集束された光が入射する液晶領域を含む。液晶投射レンズは、液晶領域に動的に形成されるレンズ領域に入射した変調光を投射光として投射する。撮像部は、投射光の投射方向を撮像する。制御部は、液晶投射レンズの液晶領域の所望の位置にレンズ領域を形成させる。制御部は、投射対象に向けて投射される投射光に対応する位相画像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。制御部は、受光素子によって受光された光に応じて、投射光の投射方向および投射角のうち少なくともいずれかを制御する。

本実施形態によれば、受光素子によって受光された光に応じて、投射光の投射方向または投射角を制御することによって、受光素子の受光状況に応じて高精細な画像を投射できる。例えば、投射装置は、通信対象からの光信号を受光素子が受光した場合、受光した光信号に応じた光信号を投射する。例えば、投射装置は、測距対象によって反射された光を受光素子が受光した場合、受光した光に基づいて測距対象との距離を計算してもよい。

本実施形態の一態様において、投射装置は、空間光変調器の変調部に設定された複数の変調領域の各々に向けて平行光を出射するように配置された複数の光源を備える。制御部は、複数の変調領域に異なる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複数の光源の各々を制御する。本態様によれば、投射対象に応じて、異なる投射光を投射できる。

本実施形態の一態様において、光源は、出射される平行光の変調方式を切り替え可能である。制御部は、光源から出射される平行光の変調方式を用途に応じて切り替える。本態様によれば、通信や測距などの用途に応じて、適切に変調された投射光を投射できる。

（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。

図２５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、および液晶レンズ４６を備える。図２５は、投射装置４０の内部構成を横方向の視座から見た図である。

光源４１は、平行光を出射する。空間光変調器４３は、光源４１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。液晶レンズ４６（液晶投射レンズとも呼ぶ）は、空間光変調器４３によって変調された変調光４０３が入射する液晶領域４６０を含む。液晶レンズ４６は、液晶領域４６０に動的に形成されるレンズ領域に入射した変調光４０３を投射光４０６として投射する。制御部４７は、液晶レンズ４６の液晶領域４６０の所望の位置にレンズ領域を形成させる。制御部４７は、投射対象に向けて投射される投射光４０６に対応する位相画像を空間光変調器４３の変調部４３０に設定する。制御部４７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。

なお、図２５においては、フーリエ変換レンズを省略している。実用上は、フーリエ変換レンズ（図示しない）や、空間光変調器４３の変調部４３０に形成される仮想レンズ画像等を用いて、変調部４３０によって変調された変調光４０３をフーリエ変換して結像させる。

以上のように、本実施形態によれば、任意の位置にレンズ領域が形成される液晶領域を含む液晶レンズを投射レンズとして用いることによって、任意の投射方向に向けて、高精細な画像を投射できる。

（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２６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２６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２６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２６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２６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２０２１－０４７５６６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
１４、２４、３４ フーリエ変換レンズ
１５、２５、３５ アパーチャ
１６、２６、３６ 液晶投射レンズ
１７、２７、３７、４７ 制御部
２８ 撮像部
３９ 受光素子
４６ 液晶レンズ
１１１ 出射器
１１２ コリメータ
２８０ レンズ
２８１ 撮像素子
２８３ 画像処理プロセッサ
２８５ 内部メモリ
２８７ データ出力回路

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、
   前記空間光変調器によって変調された変調光が入射する液晶領域を含み、前記液晶領域に動的に形成されるレンズ領域に入射した前記変調光を投射光として投射する液晶レンズと、
   前記液晶レンズの前記液晶領域の所望の位置に前記レンズ領域を形成させ、投射対象に向けて投射される前記投射光に対応する位相画像を前記空間光変調器の前記変調部に設定し、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部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記液晶レンズの前記液晶領域に複数の前記レンズ領域を形成させる投射装置。
2. 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、
   前記空間光変調器によって変調された変調光が入射する液晶領域を含み、前記液晶領域に動的に形成されるレンズ領域に入射した前記変調光を投射光として投射する液晶レンズと、
   前記液晶レンズの前記液晶領域の所望の位置に前記レンズ領域を形成させ、投射対象に向けて投射される前記投射光に対応する位相画像を前記空間光変調器の前記変調部に設定し、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部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記液晶レンズの前記液晶領域において、前記レンズ領域を形成させる位置を２次元的に移動させることによって、前記投射光の投射方向を制御する投射装置。
3. 前記制御部は、
   前記液晶レンズの前記液晶領域に形成される前記レンズ領域の屈折率を調節させることによって、前記投射光の投射角を制御する請求項１または２に記載の投射装置。
4. 前記制御部は、
   前記投射光の投射方向および投射角のうち少なくともいずれかが異なる複数の前記レンズ領域を、前記液晶レンズの前記液晶領域に形成させ、
   異なる前記投射対象に向けて投射される前記投射光に対応する複数の前記位相画像を、前記空間光変調器の前記変調部に設定された複数の変調領域に、複数の前記レンズ領域に対応付けて個別に設定し、
   複数の前記変調領域に異なる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請求項１に記載の投射装置。
5. 異なる前記変調領域に向けて前記平行光を出射するように配置された複数の前記光源を備え、
   前記制御部は、
   複数の前記変調領域に異なる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複数の前記光源の各々を制御する請求項４に記載の投射装置。
6. 前記投射光の投射方向を撮像する撮像部を備え、
   前記制御部は、
   前記撮像部によって撮像された画像に含まれる前記投射対象の位置に応じて、前記投射光の投射方向および投射角のうち少なくともいずれかを制御する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の投射装置。
7. 前記投射光の投射方向から到来する光を受光する受光素子を備え、
   前記制御部は、
   前記受光素子によって受光された光に応じて、前記投射光の投射方向および投射角のうち少なくともいずれかを制御する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の投射装置。
8. 前記光源は、
   出射される前記平行光の変調方式を切り替え可能であり、
   前記制御部は、
   前記光源から出射される前記平行光の前記変調方式を用途に応じて切り替える請求項１乃至７のいずれか一項に記載の投射装置。
9. 液晶レンズの液晶領域に複数のレンズ領域を形成させ、
   投射対象に向けて投射される投射光に対応する位相画像を空間光変調器の変調部に設定し、
   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投射方法。
10. 液晶レンズの液晶領域の所望の位置にレンズ領域を形成させ、
    投射対象に向けて投射される投射光に対応する位相画像を空間光変調器の変調部に設定し、
    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し、
    前記液晶レンズの前記液晶領域において、前記レンズ領域を形成させる位置を２次元的に移動させることによって、前記投射光の投射方向を制御する投射方法。

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