JP2022127856A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】設計の制約に起因した様々な問題を解決することができるプロジェクタを提供する。【解決手段】プロジェクタは、レーザ光源と、前記レーザ光源が発したレーザ光を整形する整形部と、前記整形部によって整形されたレーザビームをスクリーン上で２次元走査する走査部と、を備え、前記レーザビームの光学出射面から前記スクリーンまでの距離が一定である状況の下で、前記レーザ光源および前記整形部は、前記走査部から前記レーザビームのビームウエストまでの前記レーザビームの先細り部分の複数の位置の断面のそれぞれに対応する前記レーザビームの先端を用いて、前記レーザビームの前記スクリーン上での２次元走査を実行するように構成されている。【選択図】図７

Description

本開示は、プロジェクタに関する。

近年、レーザビームを用いたプロジェクタの開発が行われている。そのようなプロジェクタは、たとえば、下記の特許文献１に開示されている。そのプロジェクタは、レーザ光源と、レーザ光源が発したレーザ光をレーザビームに整形する整形部と、整形部によって整形されたレーザビームをスクリーン上で２次元走査する走査部と、を備えている。

特開２０１７－１２５９４２号公報

上記したプロジェクタは、プロジェクタとスクリーンとの間の距離が可変である状況の下において使用される。そのため、ビームサイズが光学出射面から離れるにしたがって大きくなる部分のレーザビームのみをスクリーン上に投影する。これにより、プロジェクタとスクリーンとの間の距離がいかなるものであっても、画像をスクリーン上に投影することができる。しかしながら、ビームサイズが光学出射面から離れるにしたがって小さくなる部分のレーザビームをスクリーン上に投影することはなされていない。したがって、上記したプロジェクタには、設計の制約がある。そのため、たとえば、次のような問題が生じている。

上記したプロジェクタを用いて、スクリーン上に画像を投影すると、レーザビームのスクリーン上の各画素への入射角が異なる。そのため、スクリーン上の各画素でのレーザビームのスポットサイズの最小値と最大値との差がかなり大きくなってしまう場合がある。したがって、スクリーン上の各画素のスポットサイズ、すなわち、画素の大きさの均一化を図るための技術が求められている。

上記から分かるように、ビームサイズが光学出射面から離れるにしたがって大きくなる部分のレーザビームのみを使用する場合には、プロジェクタの設計に制約があるために、様々な問題が生じる。

本開示の一形態は、設計の制約に起因した様々な問題を解決することができるプロジェクタを提供することである。

本発明の一形態のプロジェクタは、レーザ光源と、前記レーザ光源が発したレーザ光を整形する整形部と、前記整形部によって整形されたレーザビームをスクリーン上で２次元走査する走査部と、を備え、前記レーザビームの光学出射面から前記スクリーンまでの距離が一定である状況の下で、前記レーザ光源および前記整形部は、前記走査部から前記レーザビームのビームウエストまでの前記レーザビームの先細り部分の複数の位置の断面のそれぞれに対応する前記レーザビームの先端を用いて、前記レーザビームの前記スクリーン上での２次元走査を実行するように構成されている。

本発明の一形態のプロジェクタは、レーザ光源と、前記レーザ光源が発したレーザ光を整形する整形部と、前記整形部によって整形されたレーザビームをスクリーン上で第１方向および前記第１方向に垂直な第２方向に２次元走査する走査部と、を備え、前記レーザ光源および前記整形部は、前記第１方向および前記第２方向のそれぞれにおいて、次の予め定められた条件を満たすように構成されており、前記予め定められた条件は、前記レーザビームの入射角が最も小さく、かつ、前記レーザビームの投影距離が最も小さい前記スクリーン上の位置を第１画素とし、前記レーザビームの入射角が最も小さく、かつ、前記レーザビームの投影距離が最も大きい前記スクリーン上の位置を第２画素とし、前記レーザビームの入射角が最も大きく、かつ、前記レーザビームの投影距離が最も小さい前記スクリーン上の位置を第３画素とし、前記レーザビームの入射角が最も大きく、かつ、前記レーザビームの投影距離が最も大きい前記スクリーン上の位置を第４画素としたとき、前記レーザビームのビームサイズと前記投影距離との関係を示すビーム伝搬特性のグラフが、前記投影距離が大きくなるにつれて、前記ビームサイズが小さくなるように描かれる減少部分を有し、前記減少部分の少なくとも一部の線が次の第１グラフ、第２グラフ、第３グラフ、および第４グラフによって囲まれた特定領域に重なるように描かれることであり、前記第１グラフは、前記スクリーン上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の前記第１画素から前記第２画素までの１－２画素列についての前記ビームサイズと前記投影距離との関係を示し、前記第２グラフは、前記スクリーン上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の前記第２画素から前記第４画素までの２－４画素列についての前記ビームサイズと前記投影距離との関係を示し、前記第３グラフは、前記スクリーン上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の前記第４画素から前記第３画素までの４－３画素列についての前記ビームサイズと前記投影距離との関係を示し、前記第４グラフは、前記スクリーン上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の前記第３画素から前記第１画素までの３－１画素列についての前記ビームサイズと前記投影距離との関係を示す。

実施の形態１のプロジェクタの全体構成を示す模式図である。 実施の形態１のプロジェクタの走査の軌跡を示す模式図である。 光学出射面からスクリーン上の各画素までの投影距離、スクリーン上の各画素に対するレーザビームの入射角、およびスクリーンの各画素に対応するビームサイズの関係を説明するための図である。 ビームサイズと投影距離との関係を示すグラフである。 ビームサイズとスポットサイズとの関係を説明するための図である。 スポットサイズと投影距離との関係を示す模式図である。 スポットサイズと投影距離との関係を示すグラフである。 各実施の形態に共通のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を示す斜視図である。 実施の形態１のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を説明するための正面図である。 実施の形態１のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を示す図であって、プロジェクタおよびスクリーンを水平方向（Ｘ軸方向，第１方向）に沿って見たときのプロジェクタおよびスクリーンの側面図である。 実施の形態１のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を示す図であって、プロジェクタおよびスクリーンを垂直方向（Ｙ軸方向，第２方向）に沿って見たときのプロジェクタおよびスクリーンの側面図である。 実施の形態１のプロジェクタの水平方向（Ｘ軸方向，第１方向）のビーム伝搬特性のグラフと第１グラフ、第２グラフ、第３グラフ、および第４グラフによって囲まれた領域との関係を示す図である。 実施の形態１のプロジェクタの垂直方向（Ｙ軸方向，第２方向）のビーム伝搬特性のグラフと第１グラフ、第２グラフ、第３グラフ、および第４グラフによって囲まれた領域との関係を示す図である。 実施の形態２のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を説明するための正面図である。 実施の形態２のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を示す側面図であって、プロジェクタおよびスクリーンを水平方向（Ｘ軸方向，第１方向）に沿って見たときのプロジェクタおよびスクリーンの側面図である。 実施の形態２のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を示す図であって、プロジェクタおよびスクリーンを垂直方向（Ｙ軸方向，第２方向）に沿って見たときのプロジェクタおよびスクリーンの側面図である。 実施の形態２のプロジェクタの水平方向（Ｘ軸方向，第１方向）のビーム伝搬特性のグラフと第１グラフ、第２グラフ、第３グラフ、および第４グラフによって囲まれた領域との関係を示す図である。 実施の形態２のプロジェクタの垂直方向（Ｙ軸方向，第２方向）のビーム伝搬特性のグラフと第１グラフ、第２グラフ、第３グラフ、および第４グラフによって囲まれた領域との関係を示す図である。 実施の形態２のプロジェクタに適用例を示す模式図である。 実施の形態２の他の例のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を説明するための正面図である。 実施の形態３の一例のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を説明するための正面図である。 実施の形態３の他の例のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を説明するための正面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態のプロジェクタを説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、同一又は同等の要素の重複する説明は、必要がなければ、繰り返さない。

（実施の形態１）
図１に示されるように、プロジェクタＰＲは、複数のレーザ光源１、複数の光学系２３、および走査部４を備えている。複数のレーザ光源１と複数の光学系２３とは、１対１の関係で対応している。本実施の形態においては、プロジェクタＰＲの光学出射面ＬＯＰから出射されたレーザビームＬＢは、平面であり、かつ、長方形のスクリーンＳを構成する各画素に対して投影される。本実施の形態においては、スクリーンＳは、レーザビームＬＢの投影面を意味し、実際の物を意味するものではない。スクリーンＳは、垂れ膜材の表面、壁、天井、もしくは床の表面、または机の上面等、いかなる物の表面に形成されてもよい。

複数のレーザ光源１は、赤レーザ光源１Ｒ、緑レーザ光源１Ｇ、および青レーザ光源１Ｂを含んでいる。赤レーザ光源１Ｒ、緑レーザ光源１Ｇ、および青レーザ光源１Ｂは、それぞれ、赤、緑、および青の特定の波長範囲内のレーザ光を発するレーザダイオードにより構成されている。ただし、複数のレーザ光源１を構成する各レーザ光源は、赤レーザ光源１Ｒ、緑レーザ光源１Ｇ、および青レーザ光源１Ｂに限定されず、プロジェクタＰＲがスクリーンＳ上に画像を表示できるのであれば、いかなる色のレーザ光を発するものであってもよい。また、複数のレーザ光源１の数は、３つに限定されず、プロジェクタＰＲがスクリーンＳ上に画像を表示できるのであれば、いくつであってもよい。

複数の光学系２３は、それぞれ、複数のレーザ光源１のそれぞれから発せられた複数のレーザ光を平行光線に整形することによって、レーザビームＬＢを生成する複数の整形部２を含んでいる。複数の整形部２は、赤コリメータレンズ２Ｒ、緑コリメータレンズ２Ｇ、および青コリメータレンズ２Ｂを含んでいる。なお、赤コリメータレンズ２Ｒ、緑コリメータレンズ２Ｇ、および青コリメータレンズ２Ｂのそれぞれが、レーザ光を平行光線に整形することによってレーザビームを生成する整形部として機能する。

また、光学系２３は、複数のレーザビームを合波し、光学出射面ＬＯＰから出射されるレーザビームＬＢを生成する合波部３を含んでいる。合波部３は、赤ダイクロイックミラー３Ｒ、緑ダイクロイックミラー３Ｇ、および青ダイクロイックミラー３Ｂを含んでいる。そのため、複数のレーザビームの色を合成することにより、所望の色を作成することができる。

赤レーザ光源１Ｒ、緑レーザ光源１Ｇ、および青レーザ光源１Ｂのそれぞれから発せられた光の進路を個別に見ると、複数の光学系２３は、赤光学系、緑光学系、および青光学系を含んでいる。赤光学系は、赤コリメータレンズ２Ｒおよび赤ダイクロイックミラー３Ｒを含んでいる。緑光学系は、緑コリメータレンズ２Ｇおよび緑ダイクロイックミラー３Ｇを含んでいる。青光学系は、青コリメータレンズ２Ｂおよび青ダイクロイックミラー３Ｂを含んでいる。なお、複数の光学系２３は、赤、緑、および青のそれぞれの波長を有するレーザビームＬＢに共通の光学系であるＭＥＭＳ(Micro-Electro-Mechanical Systems)ミラー３３、およびフリーフォームレンズ３４を備えている。

フリーフォームレンズ３４は走査線を補正するためのものであり、プロジェクタＰＲはそれを有していなくてもよい。

赤コリメータレンズ２Ｒ、緑コリメータレンズ２Ｇ、および、青コリメータレンズ２Ｂは、それぞれ、赤レーザ光源１Ｒが発した赤レーザ光、緑レーザ光源１Ｇが発した緑レーザ光、および青レーザ光源１Ｂが発した青レーザ光を整形する。それにより、赤コリメータレンズ２Ｒ、緑コリメータレンズ２Ｇ、および、青コリメータレンズ２Ｂは、それぞれ、赤色のレーザビーム、緑色のレーザビーム、および青色のレーザビームを生成する。

青ダイクロイックミラー３Ｂは、青色のレーザビームを反射する。緑ダイクロイックミラー３Ｇは、緑色のレーザビームを反射するが、青色のレーザビームを透過する。赤ダイクロイックミラー３Ｒは、赤色のレーザビームを反射するが、青色および緑色のレーザビームを透過する。したがって、赤ダイクロイックミラー３Ｒ、緑ダイクロイックミラー３Ｇ、および青ダイクロイックミラー３Ｂは、赤色のレーザビーム、青色のレーザビーム、および緑色のレーザビームを合波する。なお、赤色のレーザビーム、緑色のレーザビーム、および青色のレーザビームは、合波部３で合波されることによって、１つのレーザビームＬＢとなっている。

本実施の形態においては、合波部３で合波される複数のレーザビームは、赤色のレーザビーム、緑色のレーザビーム、および青色のレーザビームである。しかしながら、合波部３で合波される複数のレーザビームは、それらに限定されず、互いに異なるピーク波長を有していれば、いかなるものであってもよい。

なお、本実施の形態においては、赤ダイクロイックミラー３Ｒ、緑ダイクロイックミラー３Ｇ、および青ダイクロイックミラー３Ｂは、一体化されたプリズムである。しかしながら、赤ダイクロイックミラー３Ｒ、緑ダイクロイックミラー３Ｇ、および青ダイクロイックミラー３Ｂのそれぞれが個別に設置されてもよい。

以上から分かるように、複数の整形部２は、それぞれ、複数のレーザ光源１が発したレーザ光を整形し、レーザビームＬＢを生成する。レーザビームＬＢは、プロジェクタＰＲの光学出射面ＬＯＰからプロジェクタＰＲの外部へ出射される。プロジェクタＰＲの光学出射面ＬＯＰは、プロジェクタＰＲ内の光学系２３の最も外側の表面である。

図２に示されるように、走査部４は、複数の整形部２によって整形されたレーザビームＬＢを、スクリーンＳ上で第１方向、たとえば、Ｘ軸方向、および、第１方向に垂直な第２方向、たとえば、Ｙ軸方向に２次元走査する。走査部４は、ＭＥＭＳミラー３３を微小振動させることによって、２次元走査を実行する。

それにより、たとえば、レーザビームＬＢの投影位置は、Ｘ軸方向（第１方向）において、長方形のスクリーンＳ上で一方の端の画素から他方の端の画素まで仮想の画素列に沿うように移動する。その後、レーザビームＬＢの投影位置は、長方形のスクリーンＳ上でＹ軸方向（第２方向）において１画素分だけずれた他方の端の画素から一方の端の画素まで仮想の画素列に沿うように移動する。

レーザビームＬＢの投影位置は、前述のＸ軸方向における走査部４による往復走査、および、前述のＹ軸方向における走査部４による順次進行走査により、長方形のスクリーンＳ上のマトリックス状の画素群の全てを移動する。

図３および図４に示されるように、画素ＰＸの大きさをほぼ一致させるためには、プロジェクタＰＲの光学出射面ＬＯＰ（図１参照）からスクリーンＳまでの投影距離ＤＳが長いほど、スクリーンＳに対するレーザビームＬＢの入射角θが大きくなり、かつ、ビームサイズＢＳが小さくなる。言い換えると、プロジェクタＰＲの光学出射面ＬＯＰ（図１参照）からスクリーンＳまでの投影距離ＤＳが短いほど、スクリーンＳに対するレーザビームＬＢの入射角θが小さくなり、かつ、ビームサイズＢＳが大きくなる。

第１方向（Ｘ軸方向）および第２方向（Ｙ軸方向）のそれぞれにおいて、複数のレーザビームＬＢ、たとえば、赤レーザビーム、緑レーザビーム、および青レーザビームのそれぞれのビームウエストの位置が同一であることが好ましい。これによれば、スクリーンＳ上の各画素ＰＸにおいて、赤レーザビーム、緑レーザビーム、および青レーザビームのそれぞれの大きさをほぼ一致させることができる。そのため、各画素ＰＸの全体の色を所望の色に制御することができる。

図５は、光軸ＯＡに沿って進行するビームサイズＢＳについて、ビームサイズＢＳ、スポットサイズＳＳ、およびスクリーンＳへの入射角θの関係を示す。図５に示されるように、レーザビームＬＢの光軸ＯＡに対して垂直な仮想平面の幅がビームサイズＢＳである。スクリーンＳ上のレーザビームＬＢの投影領域が画素ＰＸである。画素ＰＸの幅がスポットサイズＳＳである。光軸ＯＡとスクリーンＳの法線とがなす角が、レーザビームＬＢのスクリーンＳへの入射角θである。

Ｘ軸方向（第１方向）およびＹ軸方向（第２方向）のそれぞれに対応する方向においては、ビームサイズＢＳは、光軸ＯＡに垂直なレーザビームＬＢの断面での幅で表される。たとえば、レーザビームＬＢの断面が円形の場合、円の直径である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれにおいては、スポットサイズＳＳは、スクリーンＳに投影されたレーザビームＬＢの投影面の幅、すなわち画素ＰＸの幅である。具体的には、レーザビームＬＢの光軸ＯＡのスクリーンＳに対する入射角θが決まれば、スポットサイズＳＳ、すわち、画素ＰＸの大きさは、ビームサイズＢＳ／ＣＯＳθで表される。

図６および図７に示されるように、プロジェクタＰＲの光学出射面ＬＯＰから出射されるレーザビームＬＢの光軸ＯＡに沿った距離である投影距離ＤＳが大きくなれば、スポットサイズＳＳ、すなわち、画素ＰＸのサイズが小さくなる部分を有している。図６および図７から分かるように、レーザビームＬＢは、ビームサイズＢＳが最も小さいビームウエストＢＷを有している。

本実施の形態のプロジェクタＰＲは、後述されるように、ビームウエストＢＷよりもプロジェクタＰＲの光学出射面ＬＯＰから近い部分のレーザビームＬＢを使用する。言い換えると、ビームサイズＢＳが光学出射面ＬＯＰから離れるにしたがって小さい部分のレーザビームＬＢを使用する。この点において、本実施の形態のプロジェクタＰＲは、ビームサイズＢＳが光学出射面ＬＯＰから離れるにしたがって大きい部分のレーザビームＬＢのみを使用する比較例のプロジェクタと異なる。

本実施の形態のプロジェクタＰＲは、プロジェクタＰＲとスクリーンＳとの間の位置関係が固定されている状況の下で用いられる。つまり、レーザビームＬＢの光学出射面ＬＯＰからスクリーンＳまでの距離が一定である条件の下で用いられる。前述のように、スクリーンＳは、垂れ膜材の表面、壁面、または机の上面等、いかなる物の表面に形成されてもよい。

また、レーザ光源１および整形部２は、走査部４からレーザビームＬＢのビームウエストＢＷまでのレーザビームＬＢの先細り部分Ｔの複数の位置の断面のそれぞれに対応するレーザビームＬＢの先端Ｅを用いて、レーザビームＬＢのスクリーンＳ上での２次元走査を実行する。この場合の２次元走査とは、レーザビームＬＢの先端ＥがスクリーンＳ上の少なくとも一部の領域に含まれる複数の画素ＰＸのそれぞれをなぞるように移動することを意味する。言い換えると、レーザ光源１および整形部２は、走査部４からレーザビームＬＢのビームウエストＢＷまでのレーザビームＬＢの先細り部分Ｔのうちの複数の位置の断面のそれぞれに対応するレーザビームＬＢの先端Ｅを、スクリーンＳ上の少なくとも一部の領域に投影する。つまり、プロジェクタＰＲから離れるにしたがってビームサイズＢＳが小さくなる円錐状部分の複数の位置の断面のそれぞれに対応するレーザビームＬＢの先端ＥがスクリーンＳ上の少なくとも一部の領域に投影される。これによれば、設計の制約に起因した様々な問題を解決することができる。前述の複数のレーザビームＬＢの先端Ｅは、走査部４からレーザビームＬＢのビームウエストＢＷまでの間のいずれの複数の位置の断面であってもよい。スクリーンＳ上でのレーザビームＬＢの先端Ｅの複数の断面のそれぞれの形状（図５の画素ＰＸの形状と同一）は、スクリーンＳの少なくとも一部の領域上の複数の画素ＰＸのそれぞれの位置に応じて異なっている。

レーザビームＬＢのビームサイズＢＳが徐々に大きくなっていく部分の複数の位置断面のそれぞれに対応するレーザビームＬＢの先端Ｅは、スクリーンＳの少なくとも一部の領域以外の他の領域に投影されてもよい。この場合の複数のレーザビームＬＢの先端の断面は、レーザビームＬＢのビームウエストＢＷよりも走査部４からの距離が大きい複数の位置の断面であれば、いずれの複数の位置の断面であってもよい。また、複数のレーザビームＬＢの先端の断面の形状のそれぞれは、スクリーンＳの少なくとも一部の領域以外の他の領域の複数の画素ＰＸのそれぞれの位置に応じて異なっている。

レーザ光源１および整形部２は、走査部４からレーザビームＬＢのビームウエストＢＷまでのレーザビームＬＢの先細り部分Ｔの複数の位置の断面のそれぞれに対応するレーザビームＬＢの先端のみを用いて、レーザビームＬＢのスクリーンＳ上での２次元走査を実行することが好ましい。この場合の２次元走査とは、レーザビームＬＢの先端ＥがスクリーンＳ上の全ての領域に含まれる全ての画素ＰＸのそれぞれをなぞるように移動することを意味する。言い換えると、レーザ光源１および整形部２は、走査部４からレーザビームＬＢのビームウエストＢＷまでのレーザビームのＬＢの先細り部分Ｔのうちの複数の位置の断面のそれぞれに対応するレーザビームＬＢの先端ＥのみをスクリーンＳに投影することが好ましい。つまり。レーザ光源１および整形部２は、先細り部分Ｔのうちの複数の位置の断面のそれぞれに対応するレーザビームＬＢの先端ＥをスクリーンＳ上の全ての領域に投影するように構成されていることがより好ましい。なお、スクリーンＳ上での複数のレーザビームＬＢの先端Ｅの形状（図５の画素ＰＸの形状と同一）のそれぞれは、スクリーンＳ上の全ての領域の複数の画素ＰＸのそれぞれの位置に応じて異なっている。これによれば、後述されるように、スクリーンＳに対向する位置から外れた位置にプロジェクタＰＲを設置したい場合に、スポットサイズＳＳの均一化を図るための設計がより容易になる。

本実施の形態においては、走査部４は、スクリーンＳの輪郭が長方形をなすようにレーザビームＬＢを走査する。しかしながら、スクリーンＳの輪郭は、長方形以外のいかなるものであってもよい。

図８は、プロジェクタＰＲとスクリーンＳの関係を説明するための各要素を示している。図８の各要素の定義は、後述される。図９～図１１は、実施の形態１のプロジェクタの光学出射面の位置とスクリーンの位置との関係を説明するための図である。図９～図１１内の点Ａ、点Ｂ、点Ｄ、および点Ｃによって特定された特定領域ＡＢＤＣが、以下における考慮の対象である。なお、特定領域ＡＢＤＣは、長方形をなしている。

図９～図１１に示されるように、本実施の形態においては、プロジェクタＰＲの光学出射面ＬＯＰは、次のように位置付けられている。長方形ＤＤ’ Ｄ’ ’ Ｄ’ ’ ’の対向する短辺の中点同士を結ぶ直線を第１仮想直線とする。長方形ＤＤ’ Ｄ’ ’ Ｄ’ ’ ’の対向する長辺の中点同士を結ぶ直線を第２仮想直線とする。光学出射面ＬＯＰは、第１仮想直線と第２仮想直線との交点（０，０）である点Ａから長方形ＤＤ’ Ｄ’ ’ Ｄ’ ’ ’内の領域であるスクリーンＳに対して垂直な方向におけるいずれかの位置に設けられている。

なお、本実施の形態の「長方形ＤＤ’ Ｄ’ ’ Ｄ’ ’ ’」は、反時計回りに並べられた線分Ｄ－Ｄ’ 、線分Ｄ’ －Ｄ’ ’、線分Ｄ’ ’ －Ｄ’ ’ ’、および線分Ｄ’ ’ ’－Ｄによって特定される。本実施の形態の「短辺」は、線分Ｄ－Ｄ’または線分Ｄ’ ’ －Ｄ’ ’ ’によって特定される。本実施の形態の「第１仮想直線」は、Ｘ軸によって特定される。本実施の形態の「長辺」は、線分Ｄ’－Ｄ’ ’ またはＤ’ ’ ’－Ｄによって特定される。本実施の形態の「第２仮想直線」は、Ｙ軸によって特定される。

図８～図１１に示す条件の下で、次の数１～数８に関係式が成り立つ。

上記した数８の線分ＡＣ，ＣＤ，ＤＢ，ＡＢのそれぞれのビームサイズＢＳ(Beam size)と投影距離（Beamsize_H, Beamsieze_V）ＤＳとの関係式は、スクリーンＳ上の全画素ＰＸの大きさが、完全に均一である、すなわち、同一であると仮定した場合の関係式である。数８から分かるように、長方形のスクリーンＳの対角線の交点である原点を（０，０）としたときの光学出射面ＬＯＰの位置座標（offset_X，offset_Y、height）が決まれば、ビームサイズＢＳ(Beamsize_H, Beamsieze_V)と投影距離（distance）ＤＳとの関係式が特定される。

上記の数１～数８に示された関係式から、各画素ＰＸのスポットサイズＳＳ、すなわち、画素ＰＸの大きさの均一化を図るために、本実施の形態のプロジェクタＰＲは次のように構成されることが好ましいことが理解される。

レーザ光源１および整形部２は、第１方向（Ｘ軸方向）および第２方向（Ｙ軸方向）のそれぞれにおいて、次の予め定められた条件（ｉ）～（ｉｖ）を満たすように構成されている。

（ｉ） レーザビームＬＢの入射角θ（図５参照）が最も小さく、かつ、レーザビームＬＢの投影距離ＤＳ（図１参照）が最も小さいスクリーンＳ上の位置を第１画素とする。第１画素は、第１方向（Ｘ軸方向）および第２方向（Ｙ軸方向）のそれぞれにおいて、スクリーンＳ上の点Ａに対応する画素である。

（ｉｉ） レーザビームＬＢの入射角θが最も小さく、かつ、レーザビームＬＢの投影距離ＤＳが最も大きいスクリーンＳ上の位置を第２画素とする。第２画素は、第１方向（Ｘ軸方向）の入射角θと投影距離ＤＳとの関係を検討する場合には、スクリーンＳ上の点Ｂに対応する画素であり、第２方向（Ｙ軸方向）の入射角θと投影距離ＤＳとの関係を検討する場合には、スクリーン上の点Ｃに対応する画素である。

（ｉｉｉ） レーザビームＬＢの入射角θが最も大きく、かつ、レーザビームＬＢの投影距離ＤＳが最も小さいスクリーンＳ上の位置を第３画素とする。第３画素は、第１方向（Ｘ軸方向）の入射角θと投影距離ＤＳと関係を検討する場合には、スクリーンＳ上の点Ｃに対応する画素であり、第２方向（Ｙ軸方向）の入射角θと投影距離ＤＳとの関係を検討する場合には、スクリーン上の点Ｂに対応する画素である。

（ｉｖ） レーザビームＬＢの入射角θが最も大きく、かつ、レーザビームＬＢの投影距離ＤＳが最も大きいスクリーンＳ上の位置を第４画素とする。第４画素は、第１方向（Ｘ軸方向）および第２方向（Ｙ軸方向）のそれぞれにおいて、スクリーンＳ上の点Ｄに対応する画素である。

図１２および図１３に示される第１グラフＧ１、第２グラフＧ２、第３グラフＧ３、および第４グラフＧ４は、次の（Ｉ）～（ＩＶ）の関係を示すグラフである。

（Ｉ） 第１グラフＧ１は、スクリーンＳ上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の第１画素から第２画素までの１－２画素列についてのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係を示す。

（ＩＩ） 第２グラフＧ２は、スクリーンＳ上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の第２画素から第４画素までの２－４画素列についてのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係を示す。

（ＩＩＩ） 第３グラフＧ３は、スクリーンＳ上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の第４画素から第３画素までの４－３画素列についてのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係を示す。

（ＩＶ） 第４グラフＧ４は、スクリーンＳ上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の第３画素から第１画素までの３－１画素列についてのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係を示す。

図９のスクリーンＳ上の全画素ＰＸの大きさが同一であると仮定した場合、水平方向（Ｘ軸方向：第１方向）の全ての画素ＰＸのビームサイズＢＳおよび投影距離ＤＳは、それぞれ、図１２に示される特定領域ＡＢＤＣ内の全ての点に対応する。

図１２に示されるように、水平方向（Ｘ軸方向：第１方向）のレーザビームＬＢのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係を示す水平方向（Ｘ軸方向：第１方向）の伝搬特性のグラフを、グラフＨＢＲＣとする。グラフＨＢＲＣは、プロジェクタＰＲのレーザ光源１および整形部２の構造に固有のものであるため、領域で描かれるのではなく、１つの線で描かれる。

図１２から分かるように、前述の（ｉ）～（ｉｖ）の条件の下で、本実施の形態のプロジェクタＰＲの水平方向のビーム伝搬特性のグラフＨＢＲＣ（破線）は、次のようになる。グラフＨＢＲＣは、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが小さくなるように描かれる減少部分を有している。その減少部分の少なくとも一部の線が第１グラフＧ１、第２グラフＧ２、第３グラフＧ３、および第４グラフＧ４によって囲まれた特定領域ＡＢＤＣに重なるように描かれている。

図１２に示されるグラフＨＢＲＣ（破線）の減少部分は、図６および図７に示される、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが小さくなるレーザビームＬＢの部分である。そのため、グラフＨＢＲＣの減少部分の少なくとも一部は、図１２に描かれている比較例のプロジェクタの、投影距離ＤＳが大きくなるにつれてビームサイズＢＳが大きくなるように描かれる一点鎖線とは異なる。

図１２においては、グラフＨＢＲＣ（破線）は、特定領域ＡＢＤＣに重なる位置の全てにおいて、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが小さくなっている。しかしながら、グラフＨＢＲＣ（破線）は、特定領域ＡＢＤＣに重なる位置の一部の位置において、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが大きくなっていてもよい。

図１２のグラフＨＢＲＣ（破線）の減少部分は、図６および図７のビームウエストＢＷよりもプロジェクタＰＲから遠い部分のレーザビームＬＢのみをスクリーンＳ上に投影する比較例のプロジェクタよりも、特定領域ＡＢＤＣに近い形状になる。そのため、スポットサイズＳＳの均一化、すなわち、画素ＰＸの大きさの均一化を図ることができる。

ただし、図１２に示されるように、前述の減少部分の破線は、少なくともスクリーンＳ上の投影距離ＤＳの最小値ａｍｉｎとスクリーンＳ上の投影距離ＤＳの最大値ｄｍａｘとの間の全てにわたって描かれることが好ましい。

このビーム伝搬特性のグラフＨＢＲＣの減少部分は、全体として、投影距離ＤＳが大きくなるほど、ビームサイズＢＳが小さくなる特定領域ＡＢＤＣに近い形を有しているグラフとなる。そのため、点Ａ～点Ｄまでの投影距離ＤＳの全範囲にわたって、実際のビームサイズＢＳと投影距離ＤＳの関係が特定領域ＡＢＤＣを描くための条件の下でのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係に近くなる。その結果、スクリーンＳ上の実際のレーザビームＬＢのＸ軸方向（第１方向：水平方向）におけるスポットサイズＳＳは、全体として、バラツキがさらに小さい、すなわち、さらに均一化されている。

グラフＨＢＲＣは、第１グラフＧ１と第２グラフＧ２との１－２接点（点Ｂ）または第３グラフＧ３と第４グラフＧ４との接点（点Ｃ）よりも、第１グラフＧ１と第４ラフＧ４との１－４接点（点Ａ）に近い位置で、特定領域ＡＢＤＣから離れるように描かれている。グラフＨＢＲＣは、第１グラフＧ１と第２グラフＧ２との１－２接点（点Ｂ）または第３グラフＧ３と第４グラフＧ４との３－４接点(点Ｃ)よりも、第２グラフＧ２と第３グラフＧ３との２－３接点(点Ｄ)に近い位置で、特定領域ＡＢＤＣから離れるように描かれる。

これによれば、スクリーンＳ上の実際のレーザビームＬＢのＸ軸方向（第１方向：水平方向）におけるスポットサイズＳＳは、全体として、より一層バラツキが小さい、すなわち、より一層均一化されている。

なお、ビーム伝搬特性のグラフＨＢＲＣは、第１グラフＧ１と第４グラフＧ４との１－４接点（点Ａ）および第２グラフＧ２と第３グラフＧ３の２－３接点（点Ｄ）のそれぞれに重なるように描かれることが好ましい。これによれば、スポットサイズＳＳの均一化を最も効果的に行うことができる。

図９のスクリーンＳ上の全画素ＰＸの大きさが同一であると仮定した場合、垂直方向（Ｙ軸方向：第２方向）の全ての画素ＰＸのビームサイズＢＳおよび投影距離ＤＳは、それぞれ、図１３に示される特定領域ＡＢＤＣ内の全ての点に対応する。

図１３に示されるように、垂直方向（Ｙ軸方向：第２方向）のレーザビームＬＢのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係を示す垂直方向（Ｙ軸方向：第２方向）の伝搬特性のグラフを、グラフＶＢＲＣとする。グラフＶＢＲＣも、プロジェクタＰＲのレーザ光源１と整形部２との構造に固有のものであるため、領域で描かれるのではなく、１つの線で描かれる。

図１３に示されるように、前述の（ｉ）～（ｉｖ）の条件の下で、本実施の形態のプロジェクタＰＲのビーム伝搬特性のグラフＶＢＲＣ(破線)は、次のようになる。グラフＶＢＲＣは、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが小さくなるように描かれる減少部分を有している。その減少部分の少なくとも一部の線が第１グラフＧ１、第２グラフＧ２、第３グラフＧ３、および第４グラフＧ４によって囲まれた特定領域ＡＢＤＣに重なるように描かれている。

図１３に示されるグラフＶＢＲＣ（破線）の減少部分は、図６および図７に示される、投影距離ＤＳが大きくなるにつれてビームサイズＢＳが小さくなるレーザビームＬＢの部分である。そのため、グラフＶＢＲＣの減少部分の少なくとも一部は、図１３に描かれている比較例のプロジェクタの、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが大きくなるように描かれる一点鎖線とは異なる。

図１３においては、グラフＶＢＲＣ（破線）は、特定領域ＡＢＤＣに重なる位置の全てにおいて、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが小さくなっている。しかしながら、グラフＶＢＲＣ（破線）は、特定領域ＡＢＤＣに重なる位置の一部の位置において、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが大きくなっていてもよい。

図１３のグラフＶＢＲＣ（破線）の減少部分は、図６および図７のビームウエストＢＷよりもプロジェクタＰＲから遠い部分のレーザビームＬＢのみをスクリーンＳ上に投影する比較例のプロジェクタよりも、特定領域ＡＢＤＣに近い形状になる。そのため、スポットサイズＳＳの均一化、すなわち、画素ＰＸの大きさの均一化を図ることができる。

ただし、図１３に示されるように、前述の減少部分の破線は、少なくともスクリーンＳ上の投影距離ＤＳの最小値ａｍｉｎとスクリーンＳ上の投影距離ＤＳの最大値ｄｍａｘとの間の全てにわたって描かれることが好ましい。

このビーム伝搬特性のグラフＶＢＲＣの減少部分は、全体として、投影距離ＤＳが大きくなるほど、ビームサイズＢＳが小さくなる特定領域ＡＢＤＣに近い形を有しているグラフとなる。そのため、点Ａ～点Ｄまでの投影距離ＤＳの全範囲にわたって、実際のビームサイズＢＳと投影距離ＤＳの関係が特定領域ＡＢＤＣを描くための条件の下でのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係に近くなる。その結果、スクリーンＳ上の実際のレーザビームＬＢのＹ軸方向（第２方向：垂直方向）におけるスポットサイズＳＳは、全体として、バラツキがさらに小さい、すなわち、さらに均一化されている。

グラフＶＢＲＣは、第１グラフＧ１と第２グラフＧ２との１－２接点（点Ｂ）または第３グラフＧ３と第４グラフＧ４との接点（点Ｃ）よりも、第１グラフＧ１と第４ラフＧ４との１－４接点（点Ａ）に近い位置で、特定領域ＡＢＤＣから離れるように描かれている。グラフＶＢＲＣは、第１グラフＧ１と第２グラフＧ２との１－２接点（点Ｂ）または第３グラフＧ３と第４グラフＧ４との３－４接点(点Ｃ)よりも、第２グラフＧ２と第３グラフＧ３との２－３接点(点Ｄ)に近い位置で、特定領域ＡＢＤＣから離れるように描かれる。

これによれば、スクリーンＳ上の実際のレーザビームＬＢのＹ軸方向（第２方向：垂直方向）におけるスポットサイズＳＳは、全体として、より一層バラツキが小さい、すなわち、より一層均一化されている。

なお、ビーム伝搬特性のグラフＶＢＲＣは、第１グラフＧ１と第４グラフＧ４との１－４接点（点Ａ）および第２グラフＧ２と第３グラフＧ３の２－３接点（点Ｄ）のそれぞれに重なるように描かれることが好ましい。これによれば、スポットサイズＳＳの均一化を最も効果的に行うことができる。

上記のプロジェクタＰＲによれば、図９におけるスクリーンＳ上の特定領域ＡＢＤＣ内の各画素ＰＸの水平方向（Ｘ軸方向：第１方向）および垂直方向（Ｙ軸方向：第２方向）のそれぞれのビームサイズＢＳのバラツキが小さい。そのため、図９におけるスクリーンＳ上の各画素ＰＸのスポットサイズＳＳを均一化することができる。

また、前述の効果を得るために、本実施の形態のプロジェクタＰＲにおいては、レーザ光源１および整形部２の構造が、図１２および図１３のグラフが描かれるように設定されているだけである。したがって、光学系２３の全体構成を複雑化させることなく、各画素ＰＸのスポットサイズＳＳを均一化することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２のプロジェクタＰＲを説明する。なお、下記において前述の実施の形態のプロジェクタＰＲと同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のプロジェクタＰＲは、以下の点において、実施の形態１のプロジェクタＰＲと異なる。

図１４～図１６に示されるように、プロジェクタＰＲの光学出射面ＬＯＰは、長方形Ｄ’ＤＣＣ’の対向する長辺の中点同士を結ぶ第２仮想直線上のいずれか点×から、長方形Ｄ’ＤＣＣ’を含む仮想平面に対して垂直な方向におけるいずれかの位置に設けられている。ただし、光学出射面ＬＯＰは、長方形Ｄ’ＤＣＣ’の対向する短辺の中点同士を結ぶ第１仮想直線上のいずれかの点から、長方形Ｄ’ＤＣＣ’を含む仮想平面に対して垂直な方向におけるいずれかの位置に設けられていてもよい。

なお、本実施の形態においては、光学出射面ＬＯＰは、スクリーンＳに対向する位置以外の位置に設けられている。つまり、光学出射面ＬＯＰは、スクリーンＳ上の全ての位置における法線上の位置以外の位置に設けられている。より具体的に言うと、光学出射面ＬＯＰは、スクリーンＳの外側のスクリーンＳを含む仮想平面に対して垂直な方向における位置に設けられている。

なお、本実施の形態の「長方形」は、反時計周りに並べられた線分Ｄ’－Ｄ、線分Ｄ－Ｃ、線分Ｃ－Ｃ’、および線分Ｃ’－Ｄ’によって特定される。本実施の形態の「短辺」は、線分Ｄ－Ｃまたは線分Ｃ’－Ｄ’によって特定される。本実施の形態の「第１仮想直線」は、Ｘ軸によって特定される。本実施の形態の「長辺」は、線分Ｃ’－ＣまたはＤ’－Ｄによって特定される。本実施の形態の「第２仮想直線」は、Ｙ軸によって特定される。

本実施の形態のプロジェクタＰＲにおいては、図９、図１４～図１６に示す条件の下で、次の数９および数１０に記載の関係式が成り立つ。

上記した数１０の線分ＡＣ，ＣＤ，ＤＢ，ＡＢのそれぞれのビームサイズＢＳ(Beamsize_H, Beamsieze_V)と投影距離（distance）ＤＳとの関係式は、スクリーンＳ上の全画素ＰＸの大きさが、完全に均一である、すなわち、同一であると仮定した場合の関係式である。数１０から分かるように、長方形のスクリーンＳの対角線の交点である原点を（０，０）としたときの光学出射面ＬＯＰの位置座標（offset_X，offset_Y、height）が決まれば、ビームサイズＢＳ(Beamsize_H, Beamsieze_V)と投影距離（distance）ＤＳとの関係式が特定される。

図１４のスクリーンＳ上の全画素ＰＸの大きさが同一であると仮定した場合、水平方向（Ｘ軸方向：第１方向）の全ての画素ＰＸのビームサイズＢＳおよび投影距離ＤＳは、それぞれ、図１７に示される特定領域ＡＢＤＣ内の全ての点に対応する。

図１７に示されるように、本実施の形態においても、グラフＨＢＲＣの一部の線が、前述の第１グラフＧ１、第２グラフＧ２、第３グラフＧ３、および第４グラフＧ４によって囲まれた特定領域ＡＢＤＣに重なるように描かれる。なお、実施の形態１と同様に、グラフＨＢＲＣは、本実施の形態のプロジェクタＰＲの水平方向（Ｘ軸方向）のレーザビームＬＢのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係を示す水平方向（Ｘ軸方向）の伝搬特性のグラフである。グラフＨＢＲＣは、プロジェクタＰＲのレーザ光源１と整形部２との構造に固有のものであるため、領域で描かれるのではなく、１つの線で描かれる。

したがって、図１７においては、プロジェクタＰＲの水平方向のビーム伝搬特性のグラフＨＢＲＣは、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが小さくなるように描かれる減少部分を有している。その減少部分の少なくとも一部の線が特定領域ＡＢＤＣに重なるように描かれている。

図１７に示されるグラフＨＢＲＣ（破線）の減少部分は、図６および図７に示される、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが小さくなるレーザビームＬＢの部分である。そのため、グラフＨＢＲＣの減少部分の少なくとも一部は、図１７に描かれている比較例のプロジェクタの、投影距離ＤＳが大きくなるにつれてビームサイズＢＳが大きくなるように描かれる一点鎖線とは異なる。

図１７においては、グラフＨＢＲＣ（破線）は、特定領域ＡＢＤＣに重なる位置の全てにおいて、投影距離ＤＳが大きくなるにつれてビームサイズＢＳが小さくなっている。しかしながら、グラフＨＢＲＣ（破線）は、特定領域ＡＢＤＣに重なる位置の一部の位置において、投影距離ＤＳが大きくなるにつれてビームサイズＢＳが大きくなっていてもよい。

図１７のグラフＨＢＲＣ（破線）の減少部分は、図６および図７のビームウエストＢＷよりもプロジェクタＰＲから遠い部分のレーザビームＬＢのみをスクリーンＳ上に投影する比較例のプロジェクタよりも、特定領域ＡＢＤＣに近い形状になる。そのため、スポットサイズＳＳの均一化、すなわち、画素ＰＸの大きさの均一化を図ることができる。

ただし、図１７に示されるように、前述の減少部分の破線は、少なくともスクリーンＳ上の投影距離ＤＳの最小値ａｍｉｎとスクリーンＳ上の投影距離ＤＳの最大値ｄｍａｘとの間の全てにわたって描かれることが好ましい。

このビーム伝搬特性のグラフＨＢＲＣの減少部分は、全体として、投影距離ＤＳが大きくなるほど、ビームサイズＢＳが小さくなる特定領域ＡＢＤＣに近い形を有しているグラフとなる。そのため、点Ａ～点Ｄまでの投影距離ＤＳの全範囲にわたって、実際のビームサイズＢＳと投影距離ＤＳの関係が特定領域ＡＢＤＣを描くための条件の下でのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係に近くなる。その結果、スクリーンＳ上の実際のレーザビームＬＢのＹ軸方向（第２方向：垂直方向）におけるスポットサイズＳＳは、全体として、バラツキがさらに小さい、すなわち、さらに均一化されている。

グラフＨＢＲＣは、第１グラフＧ１と第２グラフＧ２との１－２接点（点Ｂ）または第３グラフＧ３と第４グラフＧ４との接点（点Ｃ）よりも、第１グラフＧ１と第４ラフＧ４との１－４接点（点Ａ）に近い位置で、特定領域ＡＢＤＣから離れるように描かれている。グラフＨＢＲＣは、第１グラフＧ１と第２グラフＧ２との１－２接点（点Ｂ）または第３グラフＧ３と第４グラフＧ４との３－４接点(点Ｃ)よりも、第２グラフＧ２と第３グラフＧ３との２－３接点(点Ｄ)に近い位置で、特定領域ＡＢＤＣから離れるように描かれる。

これによれば、ビーム伝搬特性のグラフＨＢＲＣが、スクリーンＳ上の実際のレーザビームＬＢのＸ軸方向（第１方向：水平方向）におけるスポットサイズＳＳは、全体として、より一層バラツキが小さい、すなわち、より一層均一化されている。

なお、ビーム伝搬特性のグラフＨＢＲＣは、第１グラフＧ１と第４グラフＧ４との１－４接点（点Ａ）および第２グラフＧ２と第３グラフＧ３の２－３接点（点Ｄ）のそれぞれに重なるように描かれることが好ましい。これによれば、スポットサイズＳＳの均一化を最も効果的に行うことができる。

図１４のスクリーンＳ上の全画素ＰＸの大きさが同一であると仮定した場合、垂直方向（Ｙ軸方向：第２方向）の全ての画素ＰＸのビームサイズＢＳおよび投影距離ＤＳは、それぞれ、図１８に示される特定領域ＡＢＤＣ内の全ての点に対応する。

図１８に示されるように、本実施の形態においても、グラフＶＢＲＣの一部の線が、前述の第１グラフＧ１、第２グラフＧ２、第３グラフＧ３、および第４グラフＧ４によって囲まれた特定領域ＡＢＤＣに重なるように描かれる。なお、実施の形態１と同様に、グラフＶＢＲＣは、本実施の形態のプロジェクタＰＲの垂直方向（Ｙ軸方向：第２方向）のレーザビームＬＢのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係を示す垂直方向（Ｙ軸方向：第２方向）の伝搬特性のグラフである。グラフＶＢＲＣは、プロジェクタＰＲのレーザ光源１と整形部２との構造に固有のものであるため、領域で描かれるのではなく、１つの線で描かれる。

そのため、図１８においては、プロジェクタＰＲの垂直方向のビーム伝搬特性のグラフＶＢＲＣは、投影距離ＤＳが大きくなるにつれてビームサイズＢＳが小さくなるように描かれる減少部分を有している。その減少部分の少なくとも一部の線が特定領域ＡＢＤＣに重なるように描かれている。

図１８に示されるグラフＶＢＲＣ（破線）の減少部分は、図６および図７に示される、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが小さくなるレーザビームＬＢの部分である。そのため、グラフＨＢＲＣの減少部分の少なくとも一部は、図１８に比較例として描かれている比較例のプロジェクタの、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが大きくなるように描かれる一点鎖線とは異なる。

図１８においては、グラフＶＢＲＣ（破線）は、特定領域ＡＢＤＣに重なる位置の全てにおいて、投影距離ＤＳが大きくなるにつれて、ビームサイズＢＳが小さくなっている。しかしながら、グラフＶＢＲＣ（破線）は、特定領域ＡＢＤＣに重なる位置の一部の位置において、投影距離ＤＳが大きくなるにつれてビームサイズＢＳが大きくなっていてもよい。

図１８のグラフＶＢＲＣ（破線）の減少部分は、図６および図７のビームウエストＢＷよりもプロジェクタＰＲから遠い部分のレーザビームＬＢのみをスクリーンＳ上に投影する比較例のプロジェクタよりも、特定領域ＡＢＤＣに近い形状になる。その結果、スポットサイズＳＳの均一化、すなわち、画素ＰＸの大きさの均一化を図ることができる。

ただし、図１８に示されるように、前述の減少部分の破線は、少なくともスクリーンＳ上の投影距離ＤＳの最小値ａｍｉｎとスクリーンＳ上の投影距離ＤＳの最大値ｄｍａｘとの間の全てにわたって描かれることが好ましい。

このビーム伝搬特性のグラフＶＢＲＣの減少部分は、全体として、投影距離ＤＳが大きくなるほど、ビームサイズＢＳが小さくなる特定領域ＡＢＤＣに近い形を有しているグラフとなる。そのため、点Ａ～点Ｄまでの投影距離ＤＳの全範囲にわたって、実際のビームサイズＢＳと投影距離ＤＳの関係が特定領域ＡＢＤＣを描くための条件の下でのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係に近くなる。その結果、スクリーンＳ上の実際のレーザビームＬＢのＹ軸方向（第２方向：垂直方向）におけるスポットサイズＳＳは、全体として、バラツキが小さい、すなわち、均一化されている。

グラフＶＢＲＣは、第１グラフＧ１と第２グラフＧ２との１－２接点（点Ｂ）または第３グラフＧ３と第４グラフＧ４との接点（点Ｃ）よりも、第１グラフＧ１と第４ラフＧ４との１－４接点（点Ａ）に近い位置で、特定領域ＡＢＤＣから離れるように描かれている。グラフＶＢＲＣは、第１グラフＧ１と第２グラフＧ２との１－２接点（点Ｂ）または第３グラフＧ３と第４グラフＧ４との３－４接点(点Ｃ)よりも、第２グラフＧ２と第３グラフＧ３との２－３接点(点Ｄ)に近い位置で、特定領域ＡＢＤＣから離れるように描かれる。

これによれば、ビーム伝搬特性のグラフＶＢＲＣが、スクリーンＳ上の実際のレーザビームＬＢのＹ軸方向（第２方向：垂直方向）におけるスポットサイズＳＳは、全体として、バラツキが小さい、すなわち、均一化されている。

なお、ビーム伝搬特性のグラフＶＢＲＣは、第１グラフＧ１と第４グラフＧ４との１－４接点（点Ａ）および第２グラフＧ２と第３グラフＧ３の２－３接点（点Ｄ）のそれぞれに重なるように描かれることであるが好ましい。これによれば、スポットサイズＳＳの均一化を最も効果的に行うことができる。

以上から、本実施の形態のプロジェクタＰＲによっても、図１４におけるスクリーンＳ上の特定領域ＡＢＤＣ内の各画素ＰＸの水平方向（Ｘ軸方向：第１方向）および垂直方向（Ｙ軸方向：第２方向）のそれぞれのビームサイズＢＳのバラツキが小さい。そのため、図１４におけるスクリーンＳ上の各画素ＰＸのスポットサイズＳＳを均一化することができる。

また、前述の効果を得るために、本実施の形態のプロジェクタＰＲにおいては、レーザ光源１および整形部２の構造が、図１７および図１８のグラフが描かれるように設定されているだけである。したがって、光学系２３の全体構成を複雑化させることがない。

また、前述の数９および数１０から分かるように、スクリーンＳ上の各画素ＰＸのスポットサイズＳＳの大きさを均一化するための計算を容易に行うことができる。

図１９に示されるように、本実施の形態のプロジェクタＰＲによれば、たとえば、机の表面であるスクリーンＳ上にパソコンのキーボードを映し出すことができる。

なお、図１４を用いて説明された光学出射面ＬＯＰとスクリーンＳとの位置関係の代わりに、図２０を用いて説明された光学出射面ＬＯＰとスクリーンＳとの位置関係であっても、スクリーンＳ上の各画素ＰＸのスポットサイズＳＳを均一化することができる。また、スクリーンＳ上の各画素ＰＸのスポットサイズＳＳを均一化するための計算を容易に行うことができる。

（実施の形態３）
実施の形態３のプロジェクタＰＲを説明する。なお、下記において前述の実施の形態のプロジェクタＰＲと同様である点については、その説明は繰り返さない。本実施の形態のプロジェクタＰＲは、以下の点において、実施の形態１および２のプロジェクタＰＲと異なる。

図２１および図２２に示されるように、レーザ光源１は、前述の第１仮想直線（Ｘ軸）および第２仮想直線（Ｙ軸）上のいずれかの点から、長方形を含む仮想平面に対して垂直な方向におけるいずれかの位置以外の位置に設けられている。

図示されていないが、本実施の形態においても、グラフＨＢＲＣは、図１２および図１７に示されたものと同様に、第１グラフＧ１、第２グラフＧ２、第３グラフＧ３、および第４グラフＧ４によって囲まれた特定領域ＡＢＤＣ内に描かれ得る。なお、グラフＨＢＲＣは、図１２および図１７に示されたグラフＨＢＲＣと同様に、水平方向（Ｘ軸方向）のレーザビームＬＢのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係を示す水平方向（Ｘ軸方向）の伝搬特性のグラフである。

また、図示されていないが、本実施の形態においても、グラフＶＢＲＣは、図１３および図１８に示されたものと同様に、第１グラフＧ１、第２グラフＧ２、第３グラフＧ３、および第４グラフＧ４によって囲まれた特定領域ＡＢＤＣ内に描かれ得る。なお、グラフＶＢＲＣは、図１３および図１８に示されたグラフＶＢＲＣと同様に、垂直方向（Ｙ軸方向）のレーザビームＬＢのビームサイズＢＳと投影距離ＤＳとの関係を示す垂直方向（Ｙ軸方向）の伝搬特性のグラフである。

本実施の形態のプロジェクタＰＲによっても、実施の形態１および２と同様の理由で、スクリーンＳ上の各画素ＰＸのスポットサイズＳＳを均一化することができる。

１（１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ） レーザ光源
２（２Ｂ，２Ｇ，２Ｒ） 整形部
３ 合波部
４ 走査部
ＡＢＤＣ 特定領域
Ａ 点（第１画素に対応：１－４接点）
Ｂ 点（第２画素または第３画素に対応：１－２接点）
Ｃ 点（第３画素または第２画素に対応：３－４接点）
Ｄ 点（第４画素に対応：２－４接点）
ＤＳ 投影距離
Ｇ１ 第１グラフ
Ｇ２ 第２グラフ
Ｇ３ 第３グラフ
Ｇ４ 第４グラフ
ＨＢＲＣ グラフ
ＶＢＲＣ グラフ
ＰＲ プロジェクタ
Ｓ スクリーン
ＬＢ レーザビーム
ＬＯＰ 光学出射面
ＰＸ 画素
θ 入射角
ａｍｉｎ 最小値
ｄｍａｘ 最大値

Claims (12)

1. レーザ光源と、
   前記レーザ光源が発したレーザ光を整形する整形部と、
   前記整形部によって整形されたレーザビームをスクリーン上で２次元走査する走査部と、を備え、
   前記レーザビームの光学出射面から前記スクリーンまでの距離が一定である状況の下で、前記レーザ光源および前記整形部は、前記走査部から前記レーザビームのビームウエストまでの前記レーザビームの先細り部分の複数の位置の断面のそれぞれに対応する前記レーザビームの先端を用いて、前記レーザビームの前記スクリーン上での２次元走査を実行するように構成されている、プロジェクタ。
2. 前記レーザ光源および前記整形部は、前記レーザビームの先細り部分の複数の位置の断面のそれぞれに対応する前記レーザビームの先端のみを用いて、前記レーザビームの前記スクリーン上での２次元走査を実行するように構成されている、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. レーザ光源と、
   前記レーザ光源が発したレーザ光を整形する整形部と、
   前記整形部によって整形されたレーザビームをスクリーン上で第１方向および前記第１方向に垂直な第２方向に２次元走査する走査部と、を備え、
   前記レーザ光源および前記整形部は、前記第１方向および前記第２方向のそれぞれにおいて、次の予め定められた条件を満たすように構成されており、
   前記予め定められた条件は、
   前記レーザビームの入射角が最も小さく、かつ、前記レーザビームの投影距離が最も小さい前記スクリーン上の位置を第１画素とし、
   前記レーザビームの入射角が最も小さく、かつ、前記レーザビームの投影距離が最も大きい前記スクリーン上の位置を第２画素とし、
   前記レーザビームの入射角が最も大きく、かつ、前記レーザビームの投影距離が最も小さい前記スクリーン上の位置を第３画素とし、
   前記レーザビームの入射角が最も大きく、かつ、前記レーザビームの投影距離が最も大きい前記スクリーン上の位置を第４画素としたとき、
   前記レーザビームのビームサイズと前記投影距離との関係を示すビーム伝搬特性のグラフが、前記投影距離が大きくなるにつれて、前記ビームサイズが小さくなるように描かれる減少部分を有し、
   前記減少部分の少なくとも一部の線が次の第１グラフ、第２グラフ、第３グラフ、および第４グラフによって囲まれた特定領域に重なるように描かれることであり、
   前記第１グラフは、前記スクリーン上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の前記第１画素から前記第２画素までの１－２画素列についての前記ビームサイズと前記投影距離との関係を示し、
   前記第２グラフは、前記スクリーン上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の前記第２画素から前記第４画素までの２－４画素列についての前記ビームサイズと前記投影距離との関係を示し、
   前記第３グラフは、前記スクリーン上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の前記第４画素から前記第３画素までの４－３画素列についての前記ビームサイズと前記投影距離との関係を示し、
   前記第４グラフは、前記スクリーン上の全ての画素の大きさが同一であると仮定した場合の前記第３画素から前記第１画素までの３－１画素列についての前記ビームサイズと前記投影距離との関係を示す、プロジェクタ。
4. 前記減少部分の線は、少なくとも前記スクリーン上の前記投影距離の最小値と前記スクリーン上の前記投影距離の最大値との間の全てにわたって描かれる、請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記ビーム伝搬特性のグラフは、
   前記第１グラフと前記第２グラフとの１－２接点または前記第３グラフと前記第４グラフとの３－４接点よりも、前記第１グラフと前記第４グラフとの１－４接点に近い位置で、前記特定領域から離れるように描かれ、
   前記第１グラフと前記第２グラフとの１－２接点または前記第３グラフと前記第４グラフとの３－４接点よりも、前記第２グラフと前記第３グラフとの２－３接点に近い位置で、前記特定領域から離れるように描かれる、請求項３または４に記載のプロジェクタ。
6. 前記ビーム伝搬特性のグラフは、前記第１グラフと前記第４グラフとの１－４接点および前記第２グラフと前記第３グラフの２－３接点のそれぞれに重なるように描かれる請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 前記走査部は、前記スクリーンの輪郭が長方形をなすように前記レーザビームを走査し、
   前記プロジェクタの光学出射面は、前記長方形の対向する短辺の中点同士を結ぶ第１仮想直線上のいずれかの点、または、前記長方形の対向する長辺の中点同士を結ぶ第２仮想直線上のいずれかの点から、前記長方形を含む仮想平面に対して垂直な方向におけるいずれかの位置に設けられた、請求項１～６のいずれかに記載のプロジェクタ。
8. 前記プロジェクタの光学出射面は、前記第１仮想直線と前記第２仮想直線との交点から前記長方形に対して垂直な方向におけるいずれかの位置に設けられた、請求項７に記載のプロジェクタ。
9. 前記光学出射面は、前記スクリーンの外側の前記仮想平面に対して垂直な方向における位置に設けられている、請求項７に記載のプロジェクタ。
10. それぞれが前記レーザ光源である複数のレーザ光源と、
    前記複数のレーザ光源と１対１の関係で対応するように設けられ、前記レーザビームを含む複数のレーザビームを合波する合波部と、を備えた、請求項１～９のいずれかに記載のプロジェクタ。
11. 前記複数のレーザビームは、互いに異なるピーク波長を有する、請求項１０に記載のプロジェクタ。
12. 前記複数のレーザビームのそれぞれのビームウエストの位置が同一である、請求項１０または１１に記載のプロジェクタ。
    

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