JP2010078749A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を大型化することなく低速走査方向の点像のずれを小さくすることができる投影装置を提供する。
【解決手段】Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光の点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢは楕円形状とされている。点像ＳＰＲ，ＳＰＢは長軸ＬＺＲ，ＬＺＢが低速走査方向と平行にされている。これにより、点像ＳＰＲ，ＳＰＢの低速走査方向の幅を高速走査方向の幅よりも広くする。こうすることで、点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの低速走査方向へのずれが小さくなり、低速走査方向において点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの重なる領域が増大する結果、階調性の高い画像を得ることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数の光源から射出された光を走査する投影装置に関するものである。

近年、発光効率の優れたレーザダイオードの開発や、二次元走査可能なＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーの開発等によって、小型プロジェクターの開発が進んでいる。こうした小型プロジェクターにおいては、小型化を図るために各光学部品の調整機構をできる限り排除し、装置自体で公差や誤差を解消することが望まれている。例えば、特許文献１では、装置の小型化を図ることを目的として、プリズムを使用して３色の光を合成する構成が開示されている。

ところで、ＭＥＭＳミラーを用いた小型のプロジェクターにおいては、指向性のよい光源からの光が平行化された後、ＭＥＭＳミラーによって２次元に走査され、スクリーン上に点像が投影されている。ＭＥＭＳミラーは、例えば水平査方向と垂直査方向との２つの方向に光を走査し、スクリーンに二次元の静止画像又は動画を再生する。ここで、水平走査は、垂直走査よりも高速であるため、水平走査方向を高速走査方向、垂直走査方向を低速走査方向と呼ぶ。
ＵＳ７１６７３１５号公報

しかしながら、複数の光を合成してスクリーンに投影する場合、各光の点像がずれると階調性が劣化するという問題が発生する。この場合、高速走査方向の点像のずれは、各光源を駆動するための駆動信号を位相制御することによって解消することが可能である。

一方、垂直走査には水平帰線期間が含まれているため、位相制御によって低速走査方向の点像のずれを解消することは困難であった。

本発明の目的は、装置を大型化することなく低速走査方向の点像のずれを小さくすることができる投影装置を提供することである。

（１）本発明の一局面による投影装置は、複数の光源を含む射出部と、各光源から射出される光を合成する合成部と、前記合成部により合成された合成光を所定の高速走査方向に走査すると共に、前記合成光を前記高速走査方向と交差する所定の低速走査方向に走査する走査部とを備え、前記射出部は、前記合成光を構成する少なくとも１つの光である注目光の投影面上の点像の低速走査方向の幅を、前記点像の高速走査方向の幅よりも広くすることを特徴とする。

この投影装置においては、複数の光源から射出された各光のうち少なくとも１つの光の点像は、低速走査方向の幅が、高速走査方向の幅より広くされているため、装置を大型化することなく低速走査方向の各光の点像のずれを小さくすることができる。これにより、低速走査方向において各光の点像の重なる領域が増大する結果、階調性の高い画像を得ることができる。

（２）前記注目光の点像は、楕円形状であり、長軸と前記低速走査方向とのなす角θが以下の条件式を満足することが好ましい。

この投影装置においては、注目光の点像の長軸と低速走査方向とのなす角θが４５度以下であることを規定している。θが４５度を超えると高速走査方向の点像の幅が広くなり、低速走査方向の点像のずれが大きくなってしまう。また、θが４５度を超えると注目光のいずれかの点像が低速走査方向へシフトした場合、低速走査方向へシフトした点像と他の光の点像との重なる領域が高速走査方向へも同時にシフトしてしまい、各光の点像は互いに重なりにくくなってしまう。

ここで、θが小さければ点像の長軸と短軸との比を小さく保ちつつも低速走査方向の点像の幅を確保することができる。例えば、θが３０度であればθが４５度の場合に比べてｃｏｓ３０／ｃｏｓ４５（およそ１．２２倍）程度、低速走査方向の点像の幅を広くすることができる。よって、θは３０度以下であることが好ましい。また、θが２０度であればθが４５度の場合に比べておよそ１．３３倍程度、低速走査方向の点像の幅が広くなる。よって、θは２０度以下であることがより好ましい。

また、θが５度以下であればθが４５度の場合に比べて１．４１倍程、低速走査方向への点像の幅を広くすることができる。よって、θは５度以下が更に好ましく、最も好ましくはθ＝０度である。

（３）前記走査部は、２次元走査ミラーにより構成されていることが好ましい。

この投影装置においては、２次元走査ミラーを備えているため、コンパクトでありながら高速走査と低速走査との２次元走査を容易に行うことができる。

（４）前記注目光の点像は、楕円形状であり、長軸が前記低速走査方向に平行であることが好ましい。

この投影装置においては、注目光の点像は楕円形であり、点像の長軸は低速走査方向に平行であることを規定している。楕円形の点像の長軸と低速走査方向とを平行にすることで、低速走査方向の点像の幅を最も広くすることができ、より階調性の高い画像を得ることができる。

（５）前記複数の光源は、それぞれ、赤、緑、及び青の光を射出する３つの光源により構成されていることが好ましい。

この投影装置においては、複数の光源が赤、緑、青の光を射出する３つの光源であることを規定している。赤、緑、青の３色を光源とすることで、フルカラーの画像を得ることが可能となる。

（６）前記赤、緑、及び青の光の各点像の前記低速走査方向の幅は、前記青の光の点像が最も広いことが好ましい。

この投影装置においては、赤、緑、青の３つの光のうち、青の光の点像の低速走査方向の幅を最も広くしたことを規定している。人の目は緑色の感度が高いため、緑の低速走査方向の幅を最も広くすると緑の点像が目立ってしまい、画質が低下する。また、赤よりも青の方が暗色であるため、青の点像は赤の光の点像よりも目立ちにくい。つまり、赤、緑、青のうち青の光の点像が最も目立たない。よって、青の光の点像の低速走査方向の幅を広くすることで、画質の低下を防止すると同時に各光の点像のずれを小さくすることができる。

（７）前記赤、緑、及び青の光の各点像は、前記低速走査方向の幅が前記高速走査方向の幅より広いことが好ましい。

この投影装置においては、赤、緑、青の光の各点像において、高速走査方向の幅よりも低速走査方向の幅が広くされている。そのため、低速走査方向の点像のずれをより小さくすることができる。

（８）前記注目光の点像は、前記注目光以外の点像よりも長軸が長いことが好ましい。

この投影装置においては、注目光の点像として、注目光以外の光の点像よりも低速走査方向の幅の広い点像が採用されている。これにより、各光の点像のずれを小さくすることができる。そして、色ずれの小さな点像を走査することによって、階調性の高い画像を得ることが可能となる。

（９）前記注目光の点像は、長軸が前記注目光以外の少なくとも１つの光の点像の長軸と直交していることが好ましい。

この場合、注目光の点像の長軸と注目光以外の光の点像の長軸とを直行させることによって、注目光以外の光の高速走査方向の幅が広くなり、高速走査方向の点像のずれを小さくすることができる。特に、赤、緑、青の３色を用いてフルカラー画像を再生する場合、低速走査方向と高速走査方向とのずれが同時に起きると３色の光の点像のずれが増大し、白色の再現性が低下し、階調性の高い画像を得ることができなくなる。そこで、上記構成を採用することで、階調性の高い画像を得ることができる。

（１０）前記射出部は、各光源から射出された光を平行化する平行化部を含み、前記平行化部は、非球面レンズと前記非球面レンズを固定するレンズ固定部とを備え、前記レンズ固定部は、前記非球面レンズの位置が調節可能であることが好ましい。

この投影装置においては、非球面レンズを用いることによって像点への収差を少なくすることが可能となり、像点をより最適な楕円形状とすることが可能である。また、レンズ固定部は、非球面レンズの位置が調節可能な形状を有している。そのため、非球面レンズの位置を調整して、像点の向きを調節することが可能となり、より階調性の高い画像を得ることができる。

（１１）前記レンズ固定部は、前記非球面レンズが載置される凹部を備え、前記非球面レンズは、前記凹部に接着剤を介して接着されていることが好ましい。

この場合、レンズ固定部には非球面レンズを固定するための凹部が設けられ、非球面レンズはこの凹部に接着剤を介して取り付けられるため、点像の収差を少なくすることが可能となり、点像をより最適な楕円形状とすることが可能となる。また非球面レンズを接着剤で凹部に固定することにより、種々の非球面レンズを配置することができる。特に、赤、緑、青の３色を用いてフルカラー画像を再生する場合、３色の光源の光を合成させる必要がある。この場合、非球面レンズの光源に対する位置を任意に調節することによって３色の光の光軸を合せることが容易となる。

（１２）前記光源を固定する光源固定部と、前記光源固定部に一体形成された平面部と、前記平面部に一体形成されたミラー固定部とを更に備え、前記合成部は、前記ミラー固定部に固定されたミラーにより構成されていることが好ましい。

この場合、合成部がミラーにより構成されているため、波長の異なる光の光路をミラーによって曲げることで、これらの光の光軸を容易に一致させることができる。また、平面部は、光源固定部に一体に形成されているため、光源から射出される光の光軸に対する平面部の傾きを公差程度以下にすることが可能となる。そして、平面部と一体形成されたミラー固定部に合成部を構成するミラーが取り付けられているため、波長の異なる光の光軸を精度良く一致させることができる。

（１３）前記複数の光源のうち、少なくとも１つの光源は、直交する２方向における発散角度が異なることが好ましい。

この場合、光源の直行する二方向の発散角度に差を持たせることによって、像点を容易に楕円形状とすることができる。

（１４）前記注目光の点像は、楕円形状であり、長軸の長さＲと、短軸の長さｒとが以下の条件式を満足することが好ましい。

１．５≦Ｒ／ｒ≦６
Ｒ／ｒが６を超えると、注目光の点像が隣接画素の点像と干渉するおそれがある。そのため、Ｒ／ｒ≦６とすることで、この干渉を抑制することができる。また、Ｒ／ｒが１．５を下回ると、注目光の低速走査方向の点像の幅が確保することが困難になり、低速走査方向の点像のずれを小さくすることが困難になる。そのため、Ｒ／ｒ≧１．５とすることで注目光の低速走査方向の点像のずれを小さくすることができる。

本発明によれば、装置を大型化することなく低速走査方向の点像のずれを小さくすることができる投影装置を提供することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１による投射装置について説明する。図１は本発明の実施の形態１による投射装置の上面視からの内部構成図である。図２は図１に示す投射装置の側面視からの内部構成図を示している。図３は図１に示す投射装置の内部構成の斜視図を示している。

図１〜図３に示すように本投射装置は、例えばＲ，Ｇ，Ｂの３色のレーザ光を二次元走査することでスクリーンに出力画像を投影するプロジェクタであり、ベース部材ＢＳ（平面部の一例）、Ｒレーザ光源６１、Ｇレーザ光源６２、Ｂレーザ光源６３、レンズ８１〜８３（射出部に含まれ平行化部の一例）、ミラー７１〜７５（ミラー７１〜７３は合成部の一例）、走査部５０等を備えている。なお、図１〜図３においてｘ方向は縦方向を示し、ｙ方向は横方向を示し、ｚ方向は上方向を示している。また、図３において、Ｒレーザ光源６１〜Ｂレーザ光源６３及びレンズ８１〜８３は図示が省略されている。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光源６１〜６３を総称するときは、レーザ光源６０とする。

ベース部材ＢＳは、平板状であり、例えば樹脂等により構成されている。ベース部材ＢＳの上面には、光源固定部６４、レンズ固定部８４、ミラー固定部１０１〜１０５及び走査部５０が設けられている。なお、光源固定部６４、レンズ固定部８４、ミラー固定部１０１〜１０５は、ベース部材ＢＳと一体形成されている。

光源固定部６４は、ｘ方向を長手方向とする実質的に直方体状の形状を有しており、内部にｙ方向を長手方向とする円柱状の３つの孔６４１，６４２，６４３がｘ方向の上流側から順番に形成されている。孔６４１，６４２，６４３には、それぞれ、Ｒレーザ光源６１、Ｇレーザ光源６２、及びＢレーザ光源６３が、レーザ光の射出面がｙ方向を向くように埋め込まれている。なお、Ｒレーザ光源６１、Ｇレーザ光源６２、及びＢレーザ光源６３の配列順序は上記の順番に限定されず、適宜他の順番を採用してもよい。

レンズ固定部８４は、光源固定部６４に対してｙ方向の下流側に設けられ、ｘ方向を長手方向とする形状を有している。レンズ固定部８４には、ｙ方向を長手方向とする３つの凹部８４１，８４１，８４１がｘ方向の上流側から順番に形成されている。３つの凹部８４１，８４１，８４１には、ｘ方向の上流側から順に、ｙ方向が射出面となるようにレンズ８１，８２，８３が固定されている。レンズ８１〜８３としては、レーザ光源６０からのレーザ光のスクリーン９０における点像を楕円形にする例えばダイクロックレンズ等の非球面レンズが採用されている。

図４は、レンズ８１を固定する凹部８４１を拡大して示した図である。なお、レンズ８２，８３は、レンズ８１と同様にして凹部８４１に取り付けられるため、詳細な説明は省略する。図４に示すように凹部８４１は、ｙ方向視が谷状の形状を有している。レンズ８１の外周の全域には円形のレンズ枠８１１が取り付けられている。レンズ８１は、レンズ枠８１１及び接着剤８４２を介して凹部８４１に取り付けられる。接着剤８４２としては、例えば紫外線を照射することで硬化するＵＶ硬化樹脂が用いられている。

図５（Ａ）〜（Ｃ）はレンズ８１のレンズ固定部８４への取り付け工程を示した図である。まず、図５（Ａ）に示すレンズ固定部８４の凹部８４１に、図５（Ｂ）に示すように接着剤８４２を塗布する。次に、図５（Ｃ）に示すように、作業者がレンズ８１を把持し、レンズ８１を接着剤８４２の上に載せる。そして、作業者は、例えば、レンズ８１のｘ、ｙ、ｚ方向上の位置をずらし、レーザ光源６０から射出されたレーザ光のスクリーン９０における点像の向き及び形状が所望の向き及び形状となるように調節する。そして、点像の向きが所望する向き及び形状になったとき、接着剤８４２に紫外線を照射する。これにより、レンズ８１がレンズ固定部８４に位置決めさて固定される。

なお、楕円形のレーザ光の点像の長軸及び短軸の長さは、点像を所望する長軸及び短軸の長さにすることができる非球面レンズをレンズ８１として採用することで容易に実現することができる。

図１に戻り、レンズ固定部８４に対してｙ方向の下流側には、３個のミラー固定部１０１，１０２，１０３がｘ方向の上流側から順番に設けられている。ここで、ミラー固定部１０１，１０２，１０３は、長手方向がベース部材ＢＳからｚ方向に向かうように立設された断面が例えば直角二等辺三角形状の三角柱状の形状を有している。ミラー７１は、例えば全反射ミラーにより構成され、レンズ８１の射出面と対向するミラー固定部１０１の側面１０１ｓに取り付けられている。そして、ミラー７１は、Ｒレーザ光源６１からｙ方向に向けて射出されたＲレーザ光をｘ方向に全反射する。

ミラー固定部１０２は、ミラー７１によりｘ方向に向けて反射されたＲレーザ光を通過させるための、ｘ方向を長手方向とする孔１０２ｈが形成されている。ミラー７２は、例えばダイクロックミラーにより構成され、レンズ８２の射出面と対向するミラー固定部１０２の側面１０２ｓに取り付けられている。そして、ミラー７２は、孔１０２ｈを通過するＲレーザ光を透過させ、かつ、ｙ方向に向けて射出されたＧレーザ光をｘ方向に反射させることで、Ｒレーザ光とＧレーザ光とを合成する。

ミラー固定部１０３は、Ｂレーザ光を通過させるための、ｙ方向を長手方向とする孔１０３ｈが形成されている。ミラー７３は、ダイクロックミラーにより構成され、ミラー固定部１０２の側面１０２ｓに対向するミラー固定部１０３の側面１０３ｓに取り付けられている。そして、ミラー７２からｘ方向に向けて射出されたＲレーザ光とＧレーザ光とをｙ方向に反射し、かつ、レンズ８３から射出されたＢレーザ光を透過させ、Ｒレーザ光、Ｇレーザ光、及びＢレーザ光との合成光をミラー７４に射出する。

ミラー固定部１０４はミラー固定部１０３に対してｙ方向の下流側に設けられている。ミラー７４は、全反射ミラーにより構成され、ミラー固定部１０３と対向するミラー固定部１０４の側面１０４ｓに取り付けられている。そして、ミラー７４は、ミラー７３から射出された合成光を全反射してミラー７５に導く。

ミラー固定部１０５は、ミラー固定部１０２と走査部５０とのｙ方向のおよそ中間に設けられ、ミラー７５を固定する。ミラー７５は、例えば、全反射ミラーにより構成され、図２に示すように、ミラー７４により多少上方向に傾けて反射された合成光を走査部５０に向けて反射する。走査部５０は、ベース部材ＢＳの上面に設けられ、ミラー７５から射出された合成光をスクリーン９０に導く。

図６は、本発明の実施の形態１による投射装置の全体構成を示すブロック図である。図６に示すように投射装置は、画像処理部１０、レーザ駆動部２０、走査駆動部４０、走査部５０、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光源６１〜６３、ミラー７１〜７５、スクリーン９０、制御部１００、及び画像取得部１１０を備えている。

Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光源６１〜６３は、例えばレーザダイオードにより構成され、それぞれ、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のレーザ光を射出する。本実施の形態では、Ｒレーザ光としては波長が例えば６４５ｎｍ、Ｇレーザ光としては波長が例えば５３０ｎｍ、Ｂレーザ光としては波長が例えば４４５ｎｍのものを採用することができる。

また、本実施の形態では、レーザ光源６０として、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光源６１〜６３を採用したが、これに限定されず、２種類、又は４種類以上というように波長の異なる複数種類のレーザ光源を採用することができる。

レーザ駆動部２０は、制御部１００の制御の下、画像処理部１０により画像処理された入力画像の各画素のＲ，Ｇ，Ｂの色成分を示すＲ，Ｇ，Ｂ画素値に応じたパワーのＲ，Ｇ，Ｂレーザ光が射出されるように、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光源６１〜６３を駆動する。

レンズ８１〜８３は、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光源６１〜６３から射出されるＲ，Ｇ，Ｂレーザ光を平行化する。

ミラー７１は、Ｒレーザ光源６１から射出されたＲレーザ光を反射する。ミラー７２は、Ｇレーザ光とＢレーザ光とを合成する。ミラー７３は、Ｒレーザ光とＧレーザ光とＢレーザ光とを合成し、合成光を射出する。

ミラー７４は、ミラー７３から射出された合成光をミラー７５に導く。ミラー７５は、ミラー７４により反射された合成光を走査部５０に導く。

走査駆動部４０は、例えばモータにより構成され、制御部１００の制御の下、走査部５０を駆動する。走査部５０は、例えば、合成光を２次元走査するＭＥＭＳミラーにより構成され、合成光をスクリーン９０上にラスタ走査することで、スクリーン９０に入力画像を投影する。

本実施の形態では、走査部５０は、ミラー７５により反射された合成光を所定の高速走査方向で走査すると共に、当該合成光を高速走査方向と交差する所定の低速走査方向に走査する。

ここで、走査部５０は、合成光の高速走査方向への１行分の走査が終了すると、次の１行分の合成光の高速走査方向への走査を開始するというようにして、合成光をラスタ走査する。そのため、高速走査方向の走査速度は、低速走査方向の走査速度よりも速くなる。また、高速走査方向は水平走査方向となり、低速走査方向は垂直走査方向となる。

そして、走査部５０は、合成光を構成する少なくとも１つの光である注目光のスクリーン９０上の点像の低速走査方向の幅が、前記点像の高速走査方向の幅よりも広くなるように注目光を走査する。

本実施の形態では、注目光として、Ｒ及びＢレーザ光を採用する。図７は、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光のスクリーン９０上の点像を示した図である。図７において、紙面内の縦方向は低速走査方向を示し、紙面内の横方向は高速走査方向を示している。図７に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光の点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢは、楕円形状であることが分かる。また、Ｒ，Ｂレーザ光が注目光であるため、点像ＳＰＲ，ＳＰＢは長軸ＬＺＲ，ＬＺＢが低速走査方向と平行にされ、低速走査方向の幅が高速走査方向の幅よりも広くなっていることが分かる。こうすることで、点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの低速走査方向へのずれが小さくなり、低速走査方向において点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの重なる領域が増大する結果、階調性の高い画像を得ることができる。

以下、点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢを総称する場合は、点像ＳＰとする。また、長軸ＬＺＲ，ＬＺＧ，ＬＺＢを総称する場合は、長軸ＬＺとする。なお、長軸ＬＺＲ，ＬＺＧ，ＬＺＢのそれぞれの長さは、現状市販されているレーザダイオードの特性から、ＬＺＢ＞ＬＺＧ＞ＬＺＲの関係を有している。

また、Ｇレーザ光は注目光ではないため、点像ＳＰＧは長軸ＬＺＧが長軸ＬＺＲ，ＬＺＢと直交しており、高速走査方向の幅が、低速走査方向の幅より広くなっていることが分かる。これにより、高速走査方向における点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢのずれを小さくすることができ、より階調性の高い画像を得ることができる。

また、図７においては、青の点像ＳＰＢの長軸ＬＺＢは他の長軸ＬＺＲ，ＬＺＧよりも長くされている。人の目は緑色の感度が高いため、例えば、点像ＳＰＧの長軸ＬＺＧを最大にすると点像ＳＰＧが目立ってしまい、画質が低下する。また、赤よりも青の方が暗色であるため、点像ＳＰＢは点像ＳＰＲよりも目立ちにくい。つまり、点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢのうち点像ＳＰＢが最も目立たない。よって、点像ＳＰＢの長軸ＬＺＢを最大にすることで、画質の低下を防止すると同時に各光の点像のずれを小さくすることができる。

このような点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢを実現するには、図４及び図５で説明したように、レンズ８１〜８３の取り付け位置を調節する、及び／又は、Ｒ〜Ｂレーザ光源６１〜６３のそれぞれの射出窓の向きを調節すればよい。図８は、レーザ光源６０の射出窓ＯＷと点像ＳＰとの関係を示した模式図である。

図８に示すように、レーザ光源６０は、長方形状の射出窓ＯＷ有し、射出窓ＯＷの長辺Ｈ１と、射出窓ＯＷの短辺Ｈ２とを二軸とする直行する二軸方向で発散角度が異なる光源である。具体的には、長辺Ｈ１の発散角度θ１と短辺Ｈ２の発散角度θ２とが異なる。

このように構成されたレーザ光源６０をレンズによって結像すると、長辺Ｈ１が短軸ＳＺに対応し、短辺Ｈ２が長軸ＬＺに対応する楕円形状の点像ＳＰが得られる。したがって、発散角度θ１，θ２を任意に選ぶことによって長軸ＬＺと短軸ＳＺの比を選ぶことができる。なお、発散角度θ１，θ２の調節は、例えば射出窓ＯＷのサイズを変更することで容易に実現することができる。

そして、長軸ＬＺＲ，ＬＺＢの向きが低速走査方向と平行になり、かつ長軸ＬＺＧの向きが高速走査方向と平行になるようになるように、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光源６１〜６３のそれぞれの射出窓ＯＷの向きを調節する。これにより、図７に示す点像ＳＰＲ〜ＳＰＢを得ることができる。

また、レーザ光源６０として、発散角度θ１とθ２とが等しい、等方的な発散角度を持つ光源を採用した場合であっても、レンズ８１〜８３を設けることにより楕円形状の点像ＳＰを得ることが可能である。

図７においては、長軸ＬＺＲ，ＬＺＢの向きを低速走査方向と平行にしたが、長軸ＬＺＲ，ＬＺＢの向きを低速走査方向から多少ずらしてもよい。図９，図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、長軸ＬＺの向きを低速走査方向からずらした場合の点像ＳＰを示した図である。なお、図９，図１０（Ａ），図１０（Ｂ）では、点像ＳＰＲ，ＳＰＢを点像ＳＰとして説明している。図９に示す点像ＳＰは長軸ＬＺと低速走査方向とのなす角はθであることが分かる。

ここで、θとしては、θ≦４５度を採用することが好ましい。これは、θが４５度を超えると高速走査方向の点像の幅が広くなり、低速走査方向の点像のずれが大きくなってしまうからである。また、θが４５度を超えると点像ＳＰが低速走査方向へシフトした場合、低速走査方向へシフトした点像ＳＰと他の光の点像との重なる領域が高速走査方向へも同時にシフトしてしまい、各光の点像は互いに重なりにくくなってしまうからである。

また、θが小さければ点像ＳＰの長軸ＬＺと短軸ＳＺとの比を小さく保ちつつも低速走査方向の点像ＳＰの幅を確保することができる。例えば、θが３０度であればθが４５度の場合に比べてｃｏｓ３０／ｃｏｓ４５（およそ１．２２倍）程度、低速走査方向への点像ＳＰの幅を広くすることができる。そのため、θ≦３０度であることがより好ましい。また、θが２０度であればθが４５度の場合に比べておよそ１．３３倍程度、低速走査方向の点像の幅を広くすることができる。そのため、θ≦２０度であることがより好ましい。

また、θが５度以下であればθが４５度の場合に比べて１．４１倍程、低速走査方向への点像の幅を広くすることができ、更に好ましい。

また、図１０（Ａ）に示すようにθが大きいと点像ＳＰが隣の点像ＳＰまではみ出てしまい、隣の点像ＳＰと干渉するため、解像度が劣化する。この場合、干渉を避けるために、図１０（Ｂ）に示すように点像ＳＰの間隔を図１０（Ａ）よりも広げると同様に解像度が劣化する。よって、θは、小さい方が好ましく、最も好ましくはθ＝０度である。

また、注目光の点像ＳＰの長軸ＬＺの長さＲと短軸ＬＳの長さｒは、１．５≦Ｒ／ｒ≦６の条件式を満足することが好ましい。Ｒ／ｒが６を超えると、注目光の点像ＳＰが隣接画素の点像と干渉するおそれがある。そのため、Ｒ／ｒ≦６とすることで、この干渉を抑制することができる。また、Ｒ／ｒが１．５を下回ると、注目光の低速走査方向の点像の幅を確保することが困難となり、点像ＳＰの低速走査方向のずれを小さくすることが困難となる。そのため、Ｒ／ｒ≧１．５とすることで点像ＳＰの低速走査方向のずれを小さくすることができる。

図６に戻り、制御部１００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ等により構成され、ＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することでレーザ投射装置の全体制御を司る。画像取得部１１０は、例えば動画像を記録するコンピュータ読取可能な記録媒体から動画像を読み取る記録媒体駆動装置により構成され、記録媒体から読み取った動画像を画像処理部１０に出力する。ここで、記録媒体としては、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、及びビデオ等を採用することができる。

画像処理部１０は、画像取得部１１０から出力された動画像の各フレームを入力画像として取得し、取得した入力画像に対して画像処理を行う。ここで、入力画像は複数の画素がマトリックス状に配列されて構成されたデジタルの画像データであり、各画素はＲ，Ｇ，Ｂの色成分を示すＲ，Ｇ，Ｂ画素値から構成され、各Ｒ，Ｇ，Ｂ画素値は、例えば０〜２５５の階調値によって表される。

このように、本投影装置によれば、Ｒ，Ｂレーザ光の点像ＳＰＲ，ＳＰＢの低速走査方向の幅を、高速走査方向の幅より広くしているため、装置を大型化することなく低速走査方向のＲ，Ｇ，Ｂレーザ光の点像ＳＰのずれを小さくすることができる。これにより、低速走査方向においてＲ，Ｇ，Ｂレーザ光の点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの重なる領域が増大する結果、階調性の高い画像を得ることができる。

なお、図７において、長軸ＬＺＧ，ＬＺＢが低速走査方向と平行になるように、点像ＳＰＧ，ＳＰＢを投影し、長軸ＬＺＲが高速走査方向と平行になるように、点像ＳＰＲを投影してもよい。

この場合、注目光の点像である点像ＳＰＧ，ＳＰＢが、注目光以外の点像である点像ＳＰＲよりも低速走査方向の幅が広いため、低速走査方向における点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢのずれをより確実に小さくすることができる。そして、色ずれの小さな点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢを走査することによって、階調性の高い画像を得ることが可能となる。

また、図７において、長軸ＬＺＲ，ＬＺＧが低速走査方向と平行になるように、点像ＳＰＲ，ＳＰＧを投影し、長軸ＬＺＢが高速走査方向と平行になるように、点像ＳＰＢを投影してもよい。

また、上記説明では、レンズ８１〜８３を接着剤８４２によりレンズ固定部８４に固定していたが、これに限定されず、図４に示すレンズ８１の位置をｘ，ｙ，ｚ軸の各々に沿って調節することができる調節機構をレンズ固定部８４に設け、この調節機構によりレンズ８１の位置を調節してもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の投影装置は、１つのレーザ光を注目光としたことを特徴とする。図１１は、本発明の実施の形態２による投影装置がスクリーン９０に投影する点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢを示した図である。図１１に示すように実施の形態２による投影装置は、点像ＳＰＲ，ＳＰＢの長軸ＬＺＲ，ＬＺＢを高速走査方向と平行にし、点像ＳＰＧの長軸ＬＺＧを低速走査方向と平行にしたことを特徴としている。

実施の形態１においては長軸が最大である点像ＳＰＢの長軸ＬＺＢを低速走査方向と平行としていたが、本実施の形態においては点像ＳＰＢの長軸ＬＺＢを高速走査方向と平行にしている。また、長軸が中間の長さを有する点像ＳＰＧの長軸ＬＺＧを低速走査方向と平行にしている。また、長軸が最小である点像ＳＰＲの長軸ＬＺＲを低速走査方向と平行にしている。

この場合、点像ＳＰＧの長軸ＬＺＧが低速走査方向と平行であるため、点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの低速走査方向へのずれを小さくすることができる。また、点像ＳＰＲ，ＳＰＢの長軸ＬＺＲ，ＬＺＢが高速走査方向と平行であるため、点像ＳＰＲ，ＳＰＢの高速走査方向にずれを小さくすることができる。これにより階調性の高い画像を得ることができる。

なお、本実施の形態では、長軸ＬＺＲ，ＬＺＢを高速走査方向と平行にしたが、高速走査方向に対してずらしてもよい。この場合、長軸ＬＺＲ，ＬＺＢと高速走査方向との角度としては、図９に示すθと同様の値を採用すればよい。また、長軸ＬＺＧを低速走査方向に対して図９に示すようにθだけずらしてもよい。

また、図１１において、長軸ＬＺＲ又はＬＺＢが低速走査方向と平行になるように、点像ＳＰＲ，ＳＰＧを投影し、長軸ＬＺが高速走査方向と平行になるように残りの２つの点像ＳＰを投影してもよい。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３による投影装置は、全てのレーザ光を注目光としたことを特徴とする。図１２は、本発明の実施の形態３による投影装置がスクリーン９０に投影する点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢを示した図である。図１２に示すように本実施の形態においては、点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの全ての長軸ＬＺＲ，ＬＺＧ，ＬＺＢの方向が低速走査方向と平行にされている。

本実施の形態においては、長軸の長さが最大である点像ＳＰＢの低速走査方向の幅と、点像ＳＰＧの低速走査方向の幅と、点像ＳＰＲの低速走査方向の幅とにより、点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの低速走査方向へのずれが小さくされている。このため、より確実に点像ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢの低速走査方向のずれを小さくすることができ、階調性の高い画像を得ることができる。

なお、実施の形態３では、長軸ＬＺＲ，ＬＺＧ，ＬＺＢを低速走査方向と平行にしたが、図９に示すように、低速走査方向に対してθだけずらしてもよい。

本発明の実施の形態１による投射装置の上面視からの内部構成図である。 図１に示す投射装置の側面視からの内部構成図を示している。 図１に示す投射装置の内部構成の斜視図を示している。 レンズを固定する凹部を拡大して示した図である。 レンズのレンズ固定部への取り付け工程を示した図である。 本発明の実施の形態１による投射装置の全体構成を示すブロック図である。 Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ光のスクリーン上の点像を示した図である。 レーザ光源の射出窓と点像との関係を示した模式図である。 長軸の向きを低速走査方向からずらした場合の点像を示した図である。 長軸の向きを低速走査方向からずらした場合の点像を示した図である。 本発明の実施の形態２による投影装置がスクリーンに投影する点像を示した図である。 本発明の実施の形態３による投影装置がスクリーンに投影する点像を示した図である。

符号の説明

５０ 走査部
６０ レーザ光源
６１ Ｒレーザ光源
６２ Ｇレーザ光源
６３ Ｂレーザ光源
７１，７２，７３ ミラー
８１ レンズ
９０ スクリーン
１００ 制御部
１１０ 画像取得部
ＬＺ，ＬＺＲ，ＬＺＧ，ＬＺＢ 長軸
ＯＷ 射出窓
ＳＰ，ＳＰＲ，ＳＰＧ，ＳＰＢ 点像

Claims (14)

1. 複数の光源を含む射出部と、
   各光源から射出される光を合成する合成部と、
   前記合成部により合成された合成光を所定の高速走査方向に走査すると共に、前記合成光を前記高速走査方向と交差する所定の低速走査方向に走査する走査部とを備え、
   前記射出部は、前記合成光を構成する少なくとも１つの光である注目光の投影面上の点像の低速走査方向の幅を、前記点像の高速走査方向の幅よりも広くすることを特徴とする投影装置。
2. 前記注目光の点像は、楕円形状であり、長軸と前記低速走査方向とのなす角θが以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
   θ≦４５ （度）
3. 前記走査部は、２次元走査ミラーにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の投影装置。
4. 前記注目光の点像は、楕円形状であり、長軸が前記低速走査方向に平行であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の投影装置。
5. 前記複数の光源は、それぞれ、赤、緑、及び青の光を射出する３つの光源により構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の投影装置。
6. 前記赤、緑、及び青の光の各点像の前記低速走査方向の幅は、前記青の光の点像が最も広いことを特徴とする請求項５記載の投影装置。
7. 前記赤、緑、及び青の光の各点像は、前記低速走査方向の幅が前記高速走査方向の幅より広いことを特徴とする請求項５又は６記載の投影装置。
8. 前記注目光の点像は、前記注目光以外の点像よりも長軸が長いことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の投影装置。
9. 前記注目光の点像は、長軸が前記注目光以外の少なくとも１つの光の点像の長軸と直交していることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
10. 前記射出部は、各光源から射出された光を平行化する平行化部を含み、
    前記平行化部は、非球面レンズと前記非球面レンズを固定するレンズ固定部とを備え、
    前記レンズ固定部は、前記非球面レンズの位置が調節可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の投影装置。
11. 前記レンズ固定部は、前記非球面レンズが載置される凹部を備え、
    前記非球面レンズは、前記凹部に接着剤を介して接着されていることを特徴とする請求項１０記載の投影装置。
12. 前記光源を固定する光源固定部と、
    前記光源固定部に一体形成された平面部と、
    前記平面部に一体形成されたミラー固定部とを更に備え、
    前記合成部は、前記ミラー固定部に固定されたミラーにより構成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の投影装置。
13. 前記複数の光源のうち、少なくとも１つの光源は、直交する２方向における発散角度が異なることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の投影装置。
14. 前記注目光の点像は、楕円形状であり、長軸の長さＲと、短軸の長さｒとが以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の投影装置。
    １．５≦Ｒ／ｒ≦６

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