JP2011186195A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】従来のプロジェクターの場合よりも自然な投写画像を投写することが可能なプロジェクターを提供する。
【解決手段】１次元的に配列される複数のレーザー光源を有する１次元レーザー光源アレイ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを備える照明装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂと、各照明装置から射出される光を導光するリレー光学系３００と、各照明装置から射出される光を２次元投写画像を形成するように走査する１次元走査装置４００と、各照明装置から射出される光を投写面に投写する投写光学系５００とを備えるプロジェクターであって、各照明装置は、レーザー光源からの光の拡がりを抑制するコリメーターレンズ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂをさらに備え、各コリメーターレンズにおける入射面又は射出面と、リレー光学系３００における中間画像形成面Ｐとが光学的に共役の位置にあることを特徴とするプロジェクター１０００。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

従来、所定の方向に沿って１次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する複数のレーザー光源を有する１次元レーザー光源アレイを備える照明装置と、照明装置から射出される光を導光するリレー光学系と、照明装置から射出される光を投写面において２次元投写画像を形成するように走査する１次元走査装置とを備え、１次元レーザー光源アレイの像を投写面に投写するプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

従来のプロジェクターによれば、光源ランプと違って瞬時点灯可能なレーザー光源を光源として用いているため、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能となる。また、高速点滅可能な１次元レーザー光源アレイと、高速走査可能な１次元走査装置とを用いて２次元投写画像を形成することとしているため、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能となる。

特開２００３−２１８０４号公報（特に、図１及び請求項５参照。）

しかしながら、現在の技術では、複数のレーザー光源を所定の方向に沿って隙間無く配列するのは困難であるため、１次元レーザー光源アレイとして、複数のレーザー光源が所定の方向に沿って離散的に配列された１次元レーザー光源アレイしか入手できないのが実情である。このため、従来のプロジェクターにおいては、複数のレーザー光源の像が所定の方向に沿って離散的に配列された状態で投写面に投写されることとなり、これに起因して、自然な投写画像を投写することが困難であるという問題がある。この問題は、投写画像を大きく投写しようとするときに特に顕著となる。

そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能で、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能で、かつ、従来のプロジェクターの場合よりも自然な投写画像を投写することが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。

［１］本発明のプロジェクターは、所定の第１方向に沿って１次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する複数のレーザー光源を有する１次元レーザー光源アレイを備える照明装置と、前記照明装置から射出される光を導光するリレー光学系と、前記照明装置から射出される光を、投写面において２次元投写画像を形成するように走査する１次元走査装置と、前記照明装置から射出される光を前記投写面に投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、前記照明装置は、前記１次元レーザー光源アレイに近接して配置され、前記レーザー光源からの光の拡がりを抑制するコリメーターレンズをさらに備え、前記コリメーターレンズにおける入射面又は射出面と、前記リレー光学系における中間画像形成面とが光学的に共役の位置にあることを特徴とする。

このため、本発明のプロジェクターによれば、レーザー光源からの光がある程度拡がった状態でコリメーターレンズの入射面又は射出面を通過するため、コリメーターレンズにおける入射面又は射出面においては、レーザー光源からの光が通過する光通過領域を所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列することが可能となる。また、本発明のプロジェクターによれば、コリメーターレンズにおける入射面又は射出面と、リレー光学系における中間画像形成面とが光学的に共役の位置にあるため、リレー光学系における中間画像形成面においては、コリメーターレンズの入射面又は射出面における複数の光通過領域の像が所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列された中間画像を形成することが可能となる。その結果、本発明のプロジェクターによれば、複数の光通過領域の像が所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列された中間画像を投写面に投写することが可能となり、ひいては、自然な投写画像を投写することが可能となる。

また、本発明のプロジェクターによれば、従来のプロジェクターの場合と同様に、光源ランプと違って瞬時点灯可能なレーザー光源を光源として用いているため、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能となる。また、本発明のプロジェクターによれば、従来のプロジェクターの場合と同様に、高速点滅可能な１次元レーザー光源アレイと、高速走査可能な１次元走査装置とを用いて２次元投写画像を形成することとしているため、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能となる。

その結果、本発明のプロジェクターは、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能で、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能で、かつ、従来のプロジェクターの場合よりも自然な投写画像を投写することが可能なプロジェクターとなる。

なお、本発明のプロジェクターにおいて、「画像情報に応じて点滅する」とは、画像情報に応じて光源が任意の明るさで点灯したり消灯したりすることを意味する。また、リレー光学系における中間画像形成面とは、投写光学系が投写面に拡大投写する対象となる中間画像が形成される面を意味する。

［２］本発明のプロジェクターにおいては、前記レーザー光源は、半導体レーザーからなることが好ましい。

このような構成とすることにより、半導体レーザーは比較的大きな射出角を有する光を射出するため、当該光をコリメーターレンズに入射させることにより、コリメーターレンズにおける入射面又は射出面において、レーザー光源からの光が通過する光通過領域を所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列することが可能となる。

［３］本発明のプロジェクターにおいては、前記半導体レーザーは、長方形形状の発光領域を有し、前記発光領域の長辺が、前記第１方向と略平行になるように配置されていることが好ましい。

一般的な半導体レーザーが有する長方形形状の発光領域から射出される光は、長辺に沿う方向には拡がりにくく、短辺に沿う方向には拡がりやすい傾向を有するため、このような構成とすることにより、隣接する半導体レーザーから射出される光同士の干渉を抑制することが可能となり、その結果、鮮明な投写画像を投写することが可能となる。

［４］本発明のプロジェクターにおいては、前記照明装置として、複数の赤色レーザー光源を有する赤色１次元レーザー光源アレイと、前記赤色レーザー光源に近接して配置され、前記赤色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する赤色光用コリメーターレンズとを備える赤色照明装置と、複数の緑色レーザー光源を有する緑色１次元レーザー光源アレイと、前記緑色レーザー光源に近接して配置され、前記緑色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する緑色光用コリメーターレンズとを備える緑色照明装置と、複数の青色レーザー光源を有する青色１次元レーザー光源アレイと、前記青色レーザー光源に近接して配置され、前記青色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する青色光用コリメーターレンズとを備える青色照明装置との３つの照明装置を備え、前記３つの照明装置から射出される各色光を合成する色合成プリズムをさらに備え、前記色合成プリズムは、前記１次元走査装置より前段の光路中に配置されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、フルカラー画像を投写可能なプロジェクターとすることが可能となる。

［５］本発明のプロジェクターにおいては、前記色合成プリズムは、ダイクロイック膜が形成された略Ｘ字状の界面を有するクロスダイクロイックプリズムであり、前記３つの照明装置のうち、前記略Ｘ字状の界面をともに通過する色光を射出する照明装置は、ｐ偏光成分からなる色光を射出するように構成され、前記略Ｘ字状の界面のうち少なくとも１つの界面で反射される色光を射出する照明装置は、ｓ偏光成分からなる色光を射出するように構成されることが好ましい。

ダイクロイック膜においてはｐ偏光からなる光よりもｓ偏光からなる光の方が反射されやすいため、このような構成とすることにより、クロスダイクロイックプリズムにおける反射損を低減し、より高輝度なプロジェクターとすることが可能となる。

［６］本発明のプロジェクターにおいては、前記コリメーターレンズにおける前記入射面の表面又は前記射出面の表面には弱散乱層が形成されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、弱散乱層でレーザー光源からの光を弱く散乱することにより、光通過領域における面内光強度分布をより均一にすることができるため、より自然な投写画像を投写することが可能となる。

なお、上記の場合においては、入射面の表面と射出面の表面とのうち、リレー光学系における中間画像形成面と光学的に共役の位置にある方の表面に弱散乱層が形成されていることが好ましい。

［７］本発明のプロジェクターにおいては、前記コリメーターレンズは、前記第１方向に沿って１次元的に配列され、前記レーザー光源のそれぞれに対応する複数の平凸レンズを有する１次元レンズアレイからなることが好ましい。

このような構成とすることにより、コリメーターレンズがレーザー光源のそれぞれに対応する平凸レンズを有するため、隣接する半導体レーザーから射出される光同士の干渉を一層抑制することが可能となり、その結果、一層鮮明な投写画像を投写することが可能となる。

［８］本発明のプロジェクターにおいては、前記コリメーターレンズは、前記複数の平凸レンズにおける凸面側を前記１次元レーザー光源アレイに向けて配置されていることが好ましい。

コリメーターレンズにおいては、凸面側より平面側の方が凹凸が少なく、クリーニングを行いやすいため、このような構成とすることにより、メンテナンス性に優れるプロジェクターとすることが可能となる。

［９］本発明のプロジェクターにおいては、前記コリメーターレンズは、前記第１方向に垂直な平面で切断したときに、断面が平凸レンズ型となるシリンドリカルレンズからなることが好ましい。

このような構成とすることにより、第１方向に沿う方向に関しては１次元レーザー光源アレイとコリメーターレンズとの厳密な位置合わせが不要となり、位置のずれに起因する動作不良を抑制することが可能となる。
また、コリメーターレンズ全体として凹凸が少なく、清掃しやすい形状となるため、メンテナンス性に優れるプロジェクターとすることが可能となる。
また、比較的単純な形状であるため、比較的安価に製造することが可能となる。

また、レーザー光源が半導体レーザーからなり、当該半導体レーザーが長方形形状の発光領域を有し、発光領域の長辺が、第１方向と略平行になるように配置されている場合においては、上記のようなシリンドリカルレンズからなるコリメーターレンズの光学性能は、上記［７］に記載の１次元レンズアレイからなるコリメーターレンズの光学性能と比較してもほとんど低下することもない。
これは、一般的な半導体レーザーが有する長方形形状の発光領域から射出される光は、長辺に沿う方向には拡がりにくく、短辺に沿う方向には拡がりやすい傾向を有するので、長辺方向に拡がる光をコリメートしなくても、レーザー光源からの光をリレー光学系でのみこめるためである。

［１０］本発明のプロジェクターにおいては、前記１次元走査装置は、前記リレー光学系と前記投写光学系との間の光路中に配置されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、前記リレー光学系からの光を１次元走査装置で走査することが可能となる。

［１１］本発明のプロジェクターにおいては、前記１次元走査装置は、前記照明装置と前記リレー光学系との間の光路中に配置されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、前記照明装置からの光を１次元走査装置で走査することが可能となる。

［１２］本発明のプロジェクターにおいては、前記１次元走査装置は、ガルバノミラーからなることが好ましい。

ガルバノミラーは高速で高精度の走査が可能であるため、このような構成とすることにより、動きぼけのない滑らかな投写画像の投写を実現することが可能となる。

［１３］本発明のプロジェクターにおいては、前記照明装置は、前記コリメーターレンズに入射する光又は前記コリメーターレンズから射出する光を、１つごとの前記レーザー光源から射出される光ごとに区切る遮光板をさらに備えることが好ましい。

このような構成とすることにより、遮光板によって隣接するレーザー光源から射出される光同士の干渉を抑制することが可能となり、その結果、より一層鮮明な投写画像を投写することが可能となる。

実施形態１に係るプロジェクター１０００を説明するために示す図。 実施形態１における赤色照明装置１００Ｒを説明するために示す図。 実施形態１における赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒを説明するために示す図。 実施形態１における赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒを説明するために示す図。 実施形態１においてリレーレンズ３００が中間画像を形成する様子を示す図。 実施形態１に係るプロジェクター１０００による投写画像を説明するために示す図。 比較例１においてリレーレンズ３００が中間画像を形成する様子を示す図。 比較例２においてリレーレンズ３００が中間画像を形成する様子を示す図。 実施形態２における赤色照明装置１０２Ｒを説明するために示す図。 実施形態３における赤色照明装置１０４Ｒを説明するために示す図。 実施形態４に係るプロジェクター１００６を説明するために示す図。 変形例における赤色照明装置１０６Ｒを説明するために示す図。

以下、本発明の照明装置及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態１］
１．プロジェクター１０００の構成
図１は、実施形態１に係るプロジェクター１０００を説明するために示す図である。図１（ａ）はプロジェクター１０００の光学系を示す側面図であり、図１（ｂ）はプロジェクター１０００の光学系を投写光学系５００側から見た正面図である。図１並びに後述する図５、図７、図８及び図１１において符号Ｐで示すのは、中間画像形成面である。
図２は、実施形態１における赤色照明装置１００Ｒを説明するために示す図である。図２（ａ）は赤色照明装置１００Ｒの斜視図であり、図２（ｂ）は赤色照明装置１００Ｒの部分拡大上面図であり、図２（ｃ）は赤色照明装置１００Ｒの部分拡大側面図である。なお、図２並びに後述する図３、図９、図１０及び図１２においては、一方の端部における１つの赤色レーザー光源３０Ｒのみを符号で示し、残りの赤色レーザー光源３０Ｒについては符号の表示を省略する。また、図２並びに後述する図４、図９及び図１２においては、一方の端部における１つの平凸レンズ６０のみを符号で示し、残りの平凸レンズ６０については符号の表示を省略する。

図３は、実施形態１における赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒを説明するために示す図である。図３（ａ）は赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒの斜視図であり、図３（ｂ）は赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒの部分拡大斜視図である。
図４は、実施形態１における赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒを説明するために示す図である。図４（ａ）は赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒの斜視図であり、図４（ｂ）は赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒの部分拡大斜視図である。

図５は、実施形態１においてリレーレンズ３００が中間画像を形成する様子を示す図である。図５（ａ）はリレー光学系３００の前後における結像関係を示す模式図であり、図５（ｂ）は中間画像を示す模式図である。図５（ａ）並びに後述する図７（ａ）及び図８（ａ）においては、結像に関係しない光学要素（ダイクロイックプリズム２００等）の図示を省略する。図５（ｂ）並びに後述する図７（ｂ）及び図８（ｂ）において符号ｏで示すのは光通過領域又は発光領域であり、符号ｉで示すのは光通過領域の像又は発光領域の像である。なお、図５（ｂ）、図７（ｂ）及び図８（ｂ）においては、明るい場所ほど白に近い色で示し、暗い場所ほど黒に近い色で示す。
図６は、実施形態１に係るプロジェクター１０００による投写画像を説明するために示す図である。図６（ａ）は投写画像を展開し始めるときにおけるスクリーンＳＣＲの様子を示す模式図であり、図６（ｂ）は投写画像を途中まで展開したときにおけるスクリーンＳＣＲの様子を示す模式図であり、図６（ｃ）は投写画像を展開し終わったときにおけるスクリーンＳＣＲの様子を示す模式図である。

なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ軸方向（図１におけるクロスダイクロイックプリズム２００から１次元走査装置４００までの光軸に平行な方向）、ｘ軸方向（図１（ａ）における紙面に垂直かつｚ軸に垂直な方向）及びｙ軸方向（図１（ａ）における紙面に平行かつｚ軸に垂直な方向）とする。

実施形態１に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、３つの照明装置（赤色照明装置１００Ｒ、緑色照明装置１００Ｇ及び青色照明装置１００Ｂ）、クロスダイクロイックプリズム２００、リレー光学系３００、１次元走査装置４００及び投写光学系５００を備える。

赤色照明装置１００Ｒは、図１及び図２に示すように、赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒと、赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒとを備える。赤色照明装置１００Ｒは、ｓ偏光成分からなる赤色光を射出する。ｓ偏光成分からなる赤色光を射出するために、ｓ偏光成分からなる赤色光を射出する赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒを用いてもよいし、ｐ偏光成分からなる赤色光を射出する赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒと、ｐ偏光成分からなる光をｓ偏光成分からなる光に変換するλ／２板とを用いてもよい。

赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒは、図２及び図３に示すように、基板２０Ｒ及び複数の赤色レーザー光源３０Ｒを有する。なお、赤色レーザー光源の個数については、投写する投写画像の総画素数及び縦横比並びに１次元走査装置の方式によって必要な個数が決まる。例えば、後述するように投写面に対して縦方向に走査することにより、縦１０８０画素、横１９２０画素からなる投写画像を投写する場合には、最低で１９２０個の赤色レーザー光源が必要となる。

基板２０Ｒは、複数の赤色レーザー光源３０Ｒを搭載する機能を有する。詳細な説明は省略するが、基板２０Ｒは、複数の赤色レーザー光源３０Ｒに対する電力の供給を仲介する機能や、複数の赤色レーザー光源３０Ｒで発生する熱を放熱する機能等を併せて有する。
複数のレーザー光源３０Ｒは、赤色照明装置１００Ｒにおける所定の第１方向ｄＲ（ｚ軸方向と平行な方向）に沿って１次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する。
レーザー光源３０Ｒは、赤色光を射出する半導体レーザーからなる。当該半導体レーザーは、図２及び図３に示すように、長方形形状の発光領域を有し、当該発光領域の長辺が、赤色照明装置１００Ｒにおける第１方向ｄＲと略平行になるように配置されている。
半導体レーザーにおける発光領域の大きさは、例えば、長辺が８μｍ、短辺が２μｍである。また、ある赤色レーザー光源３０Ｒの中心から隣接する赤色レーザー光源３０Ｒの中心までの距離は、例えば２０μｍであり、つまりこの場合、ある赤色レーザー光源３０Ｒと隣接する赤色レーザー光源３０Ｒとの間には、１２μｍの隙間があることになる。

赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒは、図２及び図４に示すように、赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒに近接して配置され、赤色レーザー光源３０Ｒからの光の拡がりを抑制する。赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒは、赤色照明装置１００Ｒにおける第１方向ｄＲに沿って１次元的に配列され、赤色レーザー光源３０Ｒのそれぞれに対応する複数の平凸レンズ６０を有する１次元レンズアレイからなる。赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒは、複数の平凸レンズ６０における凸面側を赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒに向けて配置されている。

平凸レンズ６０は、図２（ｃ）及び図４（ｂ）に示すように、入射面６２、入射面の表面６４及び射出面６６を有する。
平凸レンズ６０においては、凸面が赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒの方向を向いているため、入射面６２及び入射面の表面６４は図２（ｃ）に示す位置となる。
なお、射出面６６は平面であるため、射出面と当該射出面の表面とは同一の面となる。

複数の平凸レンズ６０の形状は、光通過領域の像が略正方形形状となるような形状（非球面形状）である。このような構成とすることにより、投写面において、投写光学系５００が投写面に拡大投写する中間画像を、所定の方向と垂直な方向に沿ってもほぼ隙間無く配列することが可能となり、ひいては、一層自然な投写画像を投写することが可能となる。

緑色照明装置１００Ｇは、図１に示すように、緑色照明装置１００Ｇにおける所定の第１方向ｄＧ（ｘ軸に平行な方向。図示せず。）に沿って１次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する複数の緑色レーザー光源３０Ｇ（図示せず。）を有する緑色１次元レーザー光源アレイ１０Ｇと、緑色レーザー光源３０Ｇからの光の拡がりを抑制する緑色光用コリメーターレンズ５０Ｇとを備える。緑色照明装置１００Ｇは、ｐ偏光からなる緑色光を射出する点以外は基本的に赤色照明装置１００Ｒと同様の構成を有するため、説明を省略する。
青色照明装置１００Ｂは、青色照明装置１００Ｂにおける所定の第１方向（ｚ軸に平行な方向。図示せず。）に沿って１次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する複数の青色レーザー光源３０Ｂ（図示せず。）を有する青色１次元レーザー光源アレイ１０Ｂと、青色レーザー光源３０Ｂからの光の拡がりを抑制する青色光用コリメーターレンズ５０Ｂとを備える。青色照明装置１００Ｂは、青色光を射出する点以外は基本的に赤色照明装置１００Ｒと同様の構成を有するため、説明を省略する。

なお、実施形態１に示す赤色照明装置１００Ｒ、緑色照明装置１００Ｇ及び青色照明装置１００Ｂの配置は一例であり、各照明装置の位置を入れ替えてもよい。その際においても、略Ｘ字状の界面をともに通過する色光を射出する照明装置をｐ偏光成分からなる色光を射出するように構成し、略Ｘ字状の界面のうち少なくとも１つの界面で反射される色光を射出する照明装置をｓ偏光成分からなる色光を射出するように構成すれば、実施形態１に係るプロジェクター１０００が有する効果（後述）を損なうこともない。

クロスダイクロイックプリズム２００は、３つの照明装置（赤色照明装置１００Ｒ、緑色照明装置１００Ｇ及び青色照明装置１００Ｂ）から射出される各色光を合成する色合成プリズムである。クロスダイクロイックプリズム２００は、図１に示すように、１次元走査装置３００より前段の光路中に配置されている。
クロスダイクロイックプリズム２００は、ダイクロイック膜である誘電体多層膜が形成された略Ｘ字状の界面を有する。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射し、緑色光を通過させるものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射し緑色光を通過させるものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は反射され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。

リレー光学系３００は、３つの照明装置から射出される光を導光する。リレー光学系３００は、凸レンズからなる。なお、リレー光学系は複数の光学素子からなるものであってもよい。
赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒにおける射出面６６と、リレー光学系３００における中間画像形成面Ｐとは、図５（ａ）に示すように、光学的に共役の位置にある。図示は省略するが、緑色光用コリメーターレンズ５０Ｇにおける射出面６６及び青色光用コリメーターレンズ５０Ｂも赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒと同様に、リレー光学系３００における中間画像形成面Ｐと光学的に共役の位置にある。このため、リレー光学系３００における中間画像形成面Ｐにおいては、図５（ｂ）に示すように、各コリメーターレンズの射出面における複数の光通過領域の像iが所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列された中間画像を形成することが可能となる。なお、図５（ｂ）においては、説明を簡単にするために５つの光通過領域の像iのみを表示するが、実際にはさらに多数の光通過領域の像（例えば、投写面に対して縦方向に走査することにより、縦１０８０画素、横１９２０画素からなる投写画像を投写する場合には、１９２０個の光通過領域の像）が投写される。

１次元走査装置４００は、３つの照明装置から射出される光を、スクリーンＳＣＲにおける投写面において２次元投写画像を形成するように走査する。１次元走査装置４００は、リレー光学系３００と投写光学系５００との間の光路中に配置されている。１次元走査装置４００は、ガルバノミラーからなり、光を反射するミラー部４１０と、電気信号によりミラー部４１０を駆動する駆動部４２０とを有する。
１次元走査装置４００は、後述するように（図６参照。）スクリーンＳＣＲにおける投写面に対して投写画像が縦方向に走査されるように１次元的な走査を行う。
投写光学系５００は、３つの照明装置から射出される光をスクリーンＳＣＲにおける投写面に投写する。

ここで、プロジェクター１０００による投写画像の投写を、図６を用いて説明する。
まず、３つの光源装置からの光は、図６（ａ）に示すように、リレー光学系３００、１次元走査装置４００及び投写光学系５００により、スクリーンＳＣＲにおける投写面の上端に投写される。
次に、１次元走査装置の走査により、投写される光は下に移動する。このとき、投写される光の移動に合わせて各１次元レーザー光源アレイにおけるレーザー光源が画像情報に応じて点滅する。図６（ｂ）の状態を経て図６（ｃ）の状態になると、投写領域全体に１枚の２次元投写画像が展開される。以降、上記した方法に沿って投写画像の展開を繰り返す。展開を繰り返す頻度は任意に決定することができるが、例えば、１秒間に６０回程度とすることができる。

２．プロジェクター１０００の効果
上記のように、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、各レーザー光源からの光がある程度拡がった状態で各コリメーターレンズの射出面を通過するため、各コリメーターレンズにおける射出面においては、各レーザー光源からの光が通過する光通過領域を所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列することが可能となる。
また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、各コリメーターレンズにおける射出面と、リレー光学系３００における中間画像形成面Ｐとが光学的に共役の位置にあるため、リレー光学系３００における中間画像形成面Ｐにおいては、各コリメーターレンズの射出面における複数の光通過領域の像が所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列された中間画像を形成することが可能となる。
その結果、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、複数の光通過領域の像が所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列された中間画像を投写面に投写することが可能となり、ひいては、自然な投写画像を投写することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、従来のプロジェクターの場合と同様に、光源ランプと違って瞬時点灯可能な各レーザー光源を光源として用いているため、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能となる。
また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、従来のプロジェクターの場合と同様に、高速点滅可能な各１次元レーザー光源アレイと、高速走査可能な１次元走査装置４００とを用いて２次元投写画像を形成することとしているため、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能となる。

その結果、実施形態１に係るプロジェクター１０００は、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能で、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能で、かつ、従来のプロジェクターの場合よりも自然な投写画像を投写することが可能なプロジェクターとなる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、各レーザー光源が半導体レーザーからなるため、当該光を各コリメーターレンズに入射させることにより、各コリメーターレンズにおける射出面において、各レーザー光源からの光が通過する光通過領域を所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、半導体レーザーが長方形形状の発光領域を有し、発光領域の長辺が、各第１方向と略平行になるように配置されているため、隣接する半導体レーザーから射出される光同士の干渉を抑制することが可能となり、その結果、鮮明な投写画像を投写することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、赤色照明装置１００Ｒと、緑色照明装置１００Ｇと、青色照明装置１００Ｂとの３つの照明装置と、クロスダイクロイックプリズム（色合成プリズム）とを備えるため、フルカラー画像を投写可能なプロジェクターとすることが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、色合成プリズムがクロスダイクロイックプリズム２００であり、３つの照明装置のうち、略Ｘ字状の界面をともに通過する色光を射出する照明装置（緑色照明装置１００Ｇ）はｐ偏光成分からなる色光を射出するように構成され、略Ｘ字状の界面のうち少なくとも１つの界面で反射される色光を射出する照明装置（赤色照明装置１００Ｒ及び青色照明装置１００Ｂ）は、ｓ偏光成分からなる色光を射出するように構成されているため、クロスダイクロイックプリズム２００における反射損を低減し、より高輝度なプロジェクターとすることが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、各コリメーターレンズが複数の平凸レンズ６０を有する１次元レンズアレイからなるため、隣接する各半導体レーザーから射出される光同士の干渉を一層抑制することが可能となり、その結果、一層鮮明な投写画像を投写することが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、各コリメーターレンズが複数の平凸レンズ６０における凸面側を各１次元レーザー光源アレイに向けて配置されているため、メンテナンス性に優れるプロジェクターとすることが可能となる。

また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、１次元走査装置４００がリレー光学系３００と投写光学系５００との間の光路中に配置されているため、リレー光学系３００からの光を１次元走査装置４００で走査することが可能となる。

さらにまた、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、１次元走査装置４００がガルバノミラーからなるため、動きぼけのない滑らかな投写画像の投写を実現することが可能となる。

［比較例１及び２］
次に、比較例１に係るプロジェクター１０００ａ（図示せず。）及び比較例２に係るプロジェクター１０００ｂ（図示せず。）を用いて、実施形態１に係るプロジェクター１０００の効果を説明する。
図７は、比較例１においてリレーレンズ３００が中間画像を形成する様子を示す図である。図７（ａ）はリレー光学系３００の前後における結像関係を示す模式図であり、図７（ｂ）は中間画像を示す模式図である。
図８は、比較例２においてリレーレンズ３００が中間画像を形成する様子を示す図である。図８（ａ）はリレー光学系３００の前後における結像関係を示す模式図であり、図８（ｂ）は中間画像を示す模式図である。

比較例１に係るプロジェクター１０００ａは、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、図７（ａ）に示すように、各照明装置がコリメーターレンズを備えず、各レーザー光源とリレー光学系における中間画像形成面とが光学的に共役の位置にある点で実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なる。図７（ａ）には赤色レーザー光源３０Ｒのみを示すが、緑色レーザー光源３０Ｇ及び青色レーザー光源３０Ｂの場合も同様である。
このため、比較例１に係るプロジェクター１０００ａにおいては、図７（ｂ）に示すように、複数の光通過領域の像が所定の方向に沿って離散的に配列された状態で投写面に投写されることとなり、これに起因して、自然な投写画像を投写することが困難となる。

比較例２に係るプロジェクター１０００ｂは、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、図８（ａ）に示すように、各レーザー光源とリレー光学系における中間画像形成面とが光学的に共役の位置にある点で実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なる。図８（ａ）には赤色レーザー光源３０Ｒのみを示すが、緑色レーザー光源３０Ｇ及び青色レーザー光源３０Ｂの場合も同様である。
このため、比較例２に係るプロジェクター１０００ｂにおいては、図８（ｂ）に示すように、比較例１に係るプロジェクター１０００ａの場合よりも複数の光通過領域の像同士の隙間が減少してはいるが、複数の光通過領域の像同士の隙間が残存しているため、これに起因して、やはり自然な投写画像を投写することが困難となる。

これらに対して、実施形態１に係るプロジェクター１０００においては、図５（ａ）に示すように、各コリメーターレンズにおける射出面と、リレー光学系３００における中間画像形成面Ｐとが光学的に共役の位置にあるため、図５（ｂ）に示すように、中間画像形成面Ｐにおいては、各コリメーターレンズの射出面における複数の光通過領域の像が所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列された中間画像を形成することが可能となる。その結果、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、複数の光通過領域の像が所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列された中間画像を投写面に投写することが可能となり、ひいては、自然な投写画像を投写することが可能となる。

［実施形態２］
図９は、実施形態２における赤色照明装置１０２Ｒを説明するために示す図である。図９（ａ）は赤色照明装置１０２Ｒの斜視図であり、図９（ｂ）は赤色照明装置１０２Ｒの部分拡大上面図であり、図９（ｃ）は遮光板８０を示す正面図である。

実施形態２に係るプロジェクター１００２（図示せず。）は、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、遮光板を備える照明装置を用いる点が実施形態１に係るプロジェクター１０００とは異なる。すなわち、実施形態２に係るプロジェクター１００２においては、図９に示すように、赤色照明装置１０２Ｒは、赤色光用コリメーターレンズ５０Ｒに入射する光を、１つごとの赤色光用レーザー光源３０Ｒから射出される光ごとに区切る遮光板８０を備える。図示による説明は省略するが、緑色照明装置１０２Ｇ及び青色照明装置１０２Ｂも同様の構成を有する遮光板８０を備える。

このように、実施形態２に係るプロジェクター１００２は、照明装置が遮光板をさらに備える点が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なるが、各コリメーターレンズにおける射出面とリレー光学系３００における中間画像形成面Ｐとが光学的に共役の位置にあるため、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様に、従来のプロジェクターの場合よりも自然な投写画像を投写することが可能なプロジェクターとなる。

また、実施形態２に係るプロジェクター１００２によれば、各照明装置が遮光板８０を備えるため、遮光板８０によって隣接するレーザー光源から射出される光同士の干渉を抑制することが可能となり、その結果、より一層鮮明な投写画像を投写することが可能となる。

なお、実施形態２に係るプロジェクター１００２は、遮光板を備える照明装置を用いる点以外の点においては実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクター１０００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施形態３］
図１０は、実施形態３における赤色照明装置１０４Ｒを説明するために示す図である。図１０（ａ）は赤色照明装置１０４Ｒの斜視図であり、図１０（ｂ）は赤色照明装置１０４Ｒの部分拡大上面図であり、図１０（ｃ）はコリメーターレンズ５２Ｒを赤色光源装置１０４Ｒにおける第１方向ｄＲに垂直な平面で切断したときの拡大断面図である。

実施形態３に係るプロジェクター１００４（図示せず。）は、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、コリメーターレンズの構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００とは異なる。すなわち、実施形態３に係るプロジェクター１００４においては、図１０に示すように、コリメーターレンズ５２Ｒは、赤色照明装置１０４Ｒにおける第１方向ｄＲに垂直な平面で切断したときに、断面が平凸レンズ型となるシリンドリカルレンズからなる。

赤色光用コリメーターレンズ５２Ｒは、凸面側を赤色１次元レーザー光源アレイ１０Ｒに向けて配置されている。赤色光用コリメーターレンズ５２Ｒは、図１０に示すように、入射面９２、入射面の表面９４及び射出面９６を有する。
詳細な説明は省略するが、赤色光用コリメーターレンズ５２Ｒ（特に入射面の表面９４）の形状は、光通過領域の像が略正方形形状となるような形状である。このような構成とすることにより、投写面において、投写光学系５００が投写面に拡大投写する中間画像を、所定の方向と垂直な方向に沿ってもほぼ隙間無く配列することが可能となり、ひいては、一層自然な投写画像を投写することが可能となる。
図示による詳しい説明は省略するが、緑色照明装置１０４Ｇも、赤色光用コリメーターレンズ５２Ｒと同様の構成を有する緑色用コリメーターレンズ５２Ｇを備える。また、青色光源装置１０４Ｂも、赤色光用コリメーターレンズ５２Ｒと同様の構成を有する青色光用コリメーターレンズ５２Ｂを備える。

このように、実施形態３に係るプロジェクター１００４は、コリメーターレンズの構成が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なるが、各コリメーターレンズにおける射出面とリレー光学系３００における中間画像形成面Ｐとが光学的に共役の位置にあるため、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様に、従来のプロジェクターの場合よりも自然な投写画像を投写することが可能なプロジェクターとなる。

また、実施形態３に係るプロジェクター１００４によれば、第１方向に沿う方向に関しては各１次元レーザー光源アレイと各コリメーターレンズとの厳密な位置合わせが不要となり、位置のずれに起因する動作不良を抑制することが可能となる。
また、実施形態３に係るプロジェクター１００４によれば、コリメーターレンズ全体として凹凸が少なく、清掃しやすい形状となるため、メンテナンス性に優れるプロジェクターとすることが可能となる。
また、実施形態３に係るプロジェクター１００４によれば、比較的単純な形状であるため、比較的安価に製造することが可能となる。

また、実施形態３に係るプロジェクター１００４によれば、各レーザー光源が半導体レーザーからなり、当該半導体レーザーが長方形形状の発光領域を有し、発光領域の長辺が、第１方向と略平行になるように配置されているため、上記のようなシリンドリカルレンズからなる各コリメーターレンズの光学性能は、実施形態１における１次元レンズアレイからなるコリメーターレンズの光学性能と比較してもほとんど低下することもない。

なお、実施形態３に係るプロジェクター１００４は、コリメーターレンズの構成以外の点においては実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクター１０００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施形態４］
図１１は、実施形態４に係るプロジェクター１００６を説明するために示す図である。図１１（ａ）はプロジェクター１００６の光学系を示す側面図であり、図１１（ｂ）はプロジェクター１００６の光学系を投写光学系５００側から見た正面図である。

実施形態４に係るプロジェクター１００６は、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、１次元走査装置の位置が実施形態１に係るプロジェクター１０００とは異なる。すなわち、実施形態４に係るプロジェクター１００６においては、図１１に示すように、１次元走査装置４００は３つの照明装置とリレー光学系３００との間の光路中に配置されている。

このように、実施形態４に係るプロジェクター１００６は、１次元走査装置の位置が実施形態１に係るプロジェクター１０００の場合とは異なるが、各コリメーターレンズにおける射出面とリレー光学系３００における中間画像形成面Ｐとが光学的に共役の位置にあるため、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様に、従来のプロジェクターの場合よりも自然な投写画像を投写することが可能なプロジェクターとなる。

また、実施形態４に係るプロジェクター１００６によれば、１次元走査装置４００が３つの照明装置とリレー光学系３００との間の光路中に配置されているため、３つの照明装置からの光を１次元走査装置４００で走査することが可能となる。

なお、実施形態４に係るプロジェクター１００６は、１次元走査装置の位置以外の点においては実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するため、実施形態１に係るプロジェクター１０００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記各実施形態においては、投写面に対して投写画像が縦方向に走査されるように１次元的な走査を行う１次元走査装置４００を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。投写面に対して投写画像が横方向に走査されるように１次元的な走査を行う１次元走査装置を用いてもよい。

（２）上記各実施形態においては、長方形形状の発光領域を有する半導体レーザーを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、正方形形状の発光領域を有する半導体レーザーを用いてもよい。

（３）上記各実施形態においては、照明装置として３つの照明装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。照明装置として３つより少ない照明装置を用いてもよいし、３つより多い照明装置を用いてもよい。

（４）上記各実施形態においては、色合成プリズムとしてクロスダイクロイックプリズム２００を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。色合成プリズムとして他の種類のプリズムを用いてもよい。

（５）上記各実施形態においては、入射面の表面又は射出面の表面に弱散乱層が形成されたコリメーターレンズを用いてもよい。図１２は、変形例における赤色照明装置１０６Ｒを説明するために示す図である。図１２（ａ）は赤色照明装置１０６Ｒの斜視図であり、図１２（ｂ）は赤色照明装置１０６Ｒにおける端部の部分拡大上面図であり、図１２（ｃ）は赤色照明装置１０６Ｒにおける側面の部分拡大側面図である。変形例におけるコリメーターレンズ５４Ｒには、図１２に示すように、射出面６６の表面に弱散乱層７０が形成されている。このような構成とすることにより、光通過領域における面内光強度分布をより均一にすることができるため、より自然な投写画像を投写することが可能となる。

（６）上記各実施形態においては、凸面側を各１次元レーザー光源アレイに向けて配置されているコリメーターレンズを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。平面側を１次元レーザー光源アレイに向けて配置されているコリメーターレンズを用いてもよい。

（７）上記各実施形態においては、ガルバノミラーからなる１次元走査装置４００を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリゴンミラーからなる１次元走査装置を用いてもよい。

（８）上記各実施形態においては、各コリメーターレンズにおける射出面とリレー光学系３００における像形成面とが光学的に共役の位置にあるが、本発明はこれに限定されるものではない。コリメーターレンズにおける入射面とリレー光学系における像形成面とが光学的に共役の位置にあってもよい。

（９）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。

１０Ｒ…赤色１次元レーザー光源アレイ、２０Ｒ…基板、３０Ｒ…赤色レーザー光源、１０Ｇ…緑色１次元レーザー光源アレイ、１０Ｂ…青色１次元レーザー光源アレイ、５０Ｒ，５２Ｒ，５４Ｒ…赤色光用コリメーターレンズ、５０Ｇ…緑色光用コリメーターレンズ、５０Ｂ…青色光用コリメーターレンズ、６０…平凸レンズ、６２，９２…入射面、６４，９４…入射面の表面、６６，９６…射出面、７０…弱散乱層、８０…遮光板、１００Ｒ，１０２Ｒ，１０４Ｒ…赤色照明装置、１００Ｇ…緑色照明装置、１００Ｂ…青色照明装置、３００…リレー光学系、４００…１次元走査装置、４１０…ミラー部、４２０…駆動部、５００…投写光学系、１０００，１００６…プロジェクター、ｄＲ…赤色照明装置における第１方向、ｉ…光通過領域の像、Ｐ…中間画像形成面、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (13)

1. 所定の第１方向に沿って１次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する複数のレーザー光源を有する１次元レーザー光源アレイを備える照明装置と、
   前記照明装置から射出される光を導光するリレー光学系と、
   前記照明装置から射出される光を、投写面において２次元投写画像を形成するように走査する１次元走査装置と、
   前記照明装置から射出される光を前記投写面に投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、
   前記照明装置は、前記１次元レーザー光源アレイに近接して配置され、前記レーザー光源からの光の拡がりを抑制するコリメーターレンズをさらに備え、
   前記コリメーターレンズにおける入射面又は射出面と、前記リレー光学系における中間画像形成面とが光学的に共役の位置にあることを特徴とするプロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
   前記レーザー光源は、半導体レーザーからなることを特徴とするプロジェクター。
3. 請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
   前記半導体レーザーは、長方形形状の発光領域を有し、前記発光領域の長辺が、前記第１方向と略平行になるように配置されていることを特徴とするプロジェクター。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記照明装置として、
   複数の赤色レーザー光源を有する赤色１次元レーザー光源アレイと、前記赤色レーザー光源に近接して配置され、前記赤色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する赤色光用コリメーターレンズとを備える赤色照明装置と、
   複数の緑色レーザー光源を有する緑色１次元レーザー光源アレイと、前記緑色レーザー光源に近接して配置され、前記緑色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する緑色光用コリメーターレンズとを備える緑色照明装置と、
   複数の青色レーザー光源を有する青色１次元レーザー光源アレイと、前記青色レーザー光源に近接して配置され、前記青色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する青色光用コリメーターレンズとを備える青色照明装置との３つの照明装置を備え、
   前記３つの照明装置から射出される各色光を合成する色合成プリズムをさらに備え、
   前記色合成プリズムは、前記１次元走査装置より前段の光路中に配置されていることを特徴とするプロジェクター。
5. 請求項４に記載のプロジェクターにおいて、
   前記色合成プリズムは、ダイクロイック膜が形成された略Ｘ字状の界面を有するクロスダイクロイックプリズムであり、
   前記３つの照明装置のうち、
   前記略Ｘ字状の界面をともに通過する色光を射出する照明装置は、ｐ偏光成分からなる色光を射出するように構成され、
   前記略Ｘ字状の界面のうち少なくとも１つの界面で反射される色光を射出する照明装置は、ｓ偏光成分からなる色光を射出するように構成されることを特徴とするプロジェクター。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記コリメーターレンズにおける前記入射面の表面又は前記射出面の表面には弱散乱層が形成されていることを特徴とするプロジェクター。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記コリメーターレンズは、前記第１方向に沿って１次元的に配列され、前記レーザー光源のそれぞれに対応する複数の平凸レンズを有する１次元レンズアレイからなることを特徴とするプロジェクター。
8. 請求項７に記載のプロジェクターにおいて、
   前記コリメーターレンズは、前記複数の平凸レンズにおける凸面側を前記１次元レーザー光源アレイに向けて配置されていることを特徴とするプロジェクター。
9. 請求項１〜６のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記コリメーターレンズは、前記第１方向に垂直な平面で切断したときに、断面が平凸レンズ型となるシリンドリカルレンズからなることを特徴とするプロジェクター。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
    前記１次元走査装置は、前記リレー光学系と前記投写光学系との間の光路中に配置されていることを特徴とするプロジェクター。
11. 請求項１〜９のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
    前記１次元走査装置は、前記照明装置と前記リレー光学系との間の光路中に配置されていることを特徴とするプロジェクター。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
    前記１次元走査装置は、ガルバノミラーからなることを特徴とするプロジェクター。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
    前記照明装置は、前記コリメーターレンズに入射する光又は前記コリメーターレンズから射出する光を、１つごとの前記レーザー光源から射出される光ごとに区切る遮光板をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。