JP2023065241A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、投射画像の色むらを円滑かつ適正に抑制することが可能な画像投射装置を提供する。【解決手段】画像投射装置１は、異なる色のレーザ光を出射する光源１１～１３と、各色のレーザ光を映像信号により変調する表示素子３１ａ、３１ｂと、光源１１～１３からのレーザ光を表示素子３１ａ、３１ｂに導く照明光学系２０と、表示素子３１ａ、３１ｂにより変調されたレーザ光を投射する投射レンズ５１とを備える。照明光学系２０は、一のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３１ａに導く第１系統の光学素子（フライアイレンズ２２ａ、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、拡散板２５ａ、フィールドレンズ２６ａ）と、他のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３１ｂに導く第２系統の光学素子（フライアイレンズ２２ｂ、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂ、拡散板２５ｂ、フィールドレンズ２６ｂ）とを個別に備える。【選択図】図１

Description

本発明は、映像信号により変調された光を投射する画像投射装置に関する。

室内の壁や、室内に設置されたスクリーンに画像を投射する画像投射装置が知られている。また、車両に搭載された画像投射装置では、運転席前方のフロントガラスに画像が投射されて表示される。以下の特許文献１には、２つの反射型液晶パネルを用いて画像を投射する画像投射装置が記載されている。

特開２００９－２７６５８６号公報

画像投射装置では、赤、緑および青のレーザ光をそれぞれ出射する複数の光源が用いられ得る。この場合、たとえば、各光源から出射されるレーザ光は、照明光学系により統合されて、液晶パネル等の共通の表示素子に導かれる。

しかし、この構成では、各光源から出射されるレーザ光のビームプロファイルが互いに異なる場合に、何れかのレーザ光について照明光学系を適正化すると、投射画像に他のレーザ光による色むらが生じてしまう。他方、全てのレーザ光について投射画像の色むらを抑制するために、たとえば、照明光学系に含まれる拡散板の拡散角を大きく設定すると、各光源からのレーザ光にパワーロスが生じ、レーザ光の利用効率が低下してしまう。

かかる課題に鑑み、本発明は、レーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、投射画像の色むらを円滑かつ適正に抑制することが可能な画像投射装置を提供することを目的とする。

本発明の主たる態様は、画像投射装置に関する。本態様に係る画像投射装置は、互いに異なる色のレーザ光をそれぞれ出射する複数の光源と、前記複数の光源から出射された前記レーザ光をそれぞれ映像信号に基づき変調する少なくとも１つの表示素子と、前記複数の光源から出射された前記レーザ光を前記表示素子に導く照明光学系と、前記表示素子により変調された前記レーザ光を投射する投射レンズと、を備える。前記照明光学系は、一の前記レーザ光の強度分布を均一化して前記表示素子に導く第１系統の光学素子と、他の前記レーザ光の強度分布を均一化して前記表示素子に導く第２系統の光学素子とを、個別に備える。

本態様に係る画像投射装置によれば、一のレーザ光および他のレーザ光は、それぞれ、第１系統の光学素子および第２系統の光学素子により個別に均一化されるため、一のレーザ光および他のレーザ光について第１系統の光学素子および第２系統の光学素子をそれぞれ適正化しやすくなる。よって、全てのレーザ光が１系統の光学素子で均一化される場合に比べて、各光源からのレーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、一のレーザ光および他のレーザ光を適正に均一化できる。

以上のとおり、本発明によれば、レーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、投射画像の色むらを円滑かつ適正に抑制することが可能な画像投射装置を提供できる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、実施形態に係る、画像投射装置の光学系の構成を示す平面図である。 図２は、比較例に係る、画像投射装置の光学系の構成を示す平面図である。 図３（ａ）～図３（ｃ）は、それぞれ、比較例に係る、赤、緑および青用の光源から出射されたレーザ光のビームプロファイルを示す図である。 図４は、比較例に係る、白色の投射画像を撮像した画像を示す図である。 図５は、実施形態に係る、画像投射装置の回路部の構成を示すブロック図である。 図６は、実施形態に係る３つの光源および２つの表示素子に対する制御を示すタイムチャートである。 図７は、変更例１に係る、画像投射装置の光学系の構成を示す平面図である。 図８は、変更例２に係る、画像投射装置の光学系の構成を示す平面図である。 図９は、変更例３に係る、画像投射装置の光学系の構成を示す平面図である。 図１０は、変更例４に係る、画像投射装置の光学系の構成を示す平面図である。 図１１は、変更例５に係る、画像投射装置の光学系の構成を示す平面図である。 図１２は、変更例５に係る、画像投射装置の光学系の他の構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。便宜上、各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸正方向は、映像信号により変調されたレーザ光の投射方向であり、Ｘ軸方向は、光学系の上下方向である。

図１は、画像投射装置１の光学系の構成を示す平面図である。図１には、光学系の光軸が一点鎖線で示され、各色のレーザ光の進行状況が点線で模式的に示されている。

画像投射装置１は、光学系の構成として、光源１１～１３と、照明光学系２０と、表示素子３１ａ、３１ｂと、結合素子４０と、投射レンズユニット５０とを備える。さらに、画像投射装置１は、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂをＹ軸方向に振動させるアクチュエータ６０を備える。

光源１１、１２、１３は、それぞれ、赤の波長帯、緑の波長帯および青の波長帯のレーザ光を出射する。光源１１、１２、１３は、たとえば、半導体レーザである。光源１１、１２は、Ｚ軸正方向にレーザ光を出射し、光源１３は、Ｙ軸正方向にレーザ光を出射する。光源１１、１２、１３の出射光軸は、Ｙ－Ｚ平面に平行な同一平面に含まれる。光源１１は、偏光方向が偏光ビームスプリッタ２７ａの偏光面に対してＳ偏光となるように配置され、光源１２、１３は、偏光方向が偏光ビームスプリッタ２７ｂの偏光面に対してＳ偏光となるように配置される。

照明光学系２０は、光源１１、１２、１３から出射された各色のレーザ光を表示素子３１ａ、３１ｂに導く。照明光学系２０は、コリメータレンズ２１ａ～２１ｃと、フライアイレンズ２２ａ、２２ｂと、コリメータレンズ２３ａ、２３ｂと、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂと、拡散板２５ａ、２５ｂと、フィールドレンズ２６ａ、２６ｂと、偏光ビームスプリッタ２７ａ、２７ｂと、ダイクロイックミラー２８とを備える。

コリメータレンズ２１ａ～２１ｃは、光源１１～１３から出射されたレーザ光を、それぞれ、略平行光に収束させる。ダイクロイックミラー２８は、コリメータレンズ２１ｂを透過した緑の波長帯のレーザ光を透過させ、コリメータレンズ２１ｃを透過した青の波長帯のレーザ光を反射させる。ダイクロイックミラー２８は、光源１２、１３の出射光軸が交差する位置に配置される。ダイクロイックミラー２８によって、光源１３の光軸が、光源１２の光軸に整合される。したがって、緑の波長帯のレーザ光と青の波長帯のレーザ光は、ダイクロイックミラー２８を経由した後、同一の光路をＺ軸正方向に進む。

フライアイレンズ２２ａ、２２ｂは、入射するレーザ光の強度分布を均一化する。フライアイレンズ２２ａ、２２ｂは、多数のマイクロレンズがマトリクス状に配置されたマイクロレンズアレイによって構成される。フライアイレンズ２２ａの各マイクロレンズに入射したレーザ光は、コリメータレンズ２３ａを介して、シリンドリカルレンズアレイ２４ａの同一の入射領域全体に広がるように拡散される。同様に、フライアイレンズ２２ｂの各マイクロレンズに入射したレーザ光は、コリメータレンズ２３ｂを介して、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂの同一の入射領域全体に広がるように拡散される。これにより、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂの入射領域において、各色のレーザ光の強度分布が均一化される。

コリメータレンズ２３ａ、２３ｂは、フライアイレンズ２２ａ、２２ｂから入射するレーザ光を平行光化して、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂに導く。

シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂの入射面および出射面には、それぞれ、多数のシリンドリカルレンズＬ１、Ｌ１が形成されている。シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂの入射面には、母線はＸ軸に平行となるように、多数のシリンドリカルレンズＬ１が形成されている。シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂの出射面には、母線はＹ軸に平行となるように、多数のシリンドリカルレンズＬ１２が形成されている。

シリンドリカルレンズアレイ２４ａをＺ軸方向に見たとき、入射面のシリンドリカルレンズＬ１と出射面のシリンドリカルレンズＬ２とが交差する領域に、矩形のレンズ部が形成される。各レンズ部は、入射面のシリンドリカルレンズＬ１によってＹ軸方向にレーザ光を収束させ、出射面のシリンドリカルレンズＬ２によってＸ軸方向にレーザ光を収束させる。各レンズ部のこのレンズ作用と、後段側のフィールドレンズ２６ａによるレンズ作用とによって、各レンズ部を透過したレーザ光は、表示素子３１ａの表示領域全体に広がるように、表示素子３１ａに導かれる。

入射面のシリンドリカルレンズＬ１の収束作用は出射面のシリンドリカルレンズＬ２の収束作用より高められている。これにより、各レンズ部を透過したレーザ光は、表示素子３１ａの入射面において、Ｚ軸方向に長い長方形となる。この形状が、表示素子３１ａの表示領域に対して適正となるように、入射面のシリンドリカルレンズＬ１の収束作用と、出射面のシリンドリカルレンズＬ２の収束作用とが調整される。すなわち、シリンドリカルレンズアレイ２４ａは、表示素子３１ａにおける赤の波長帯のレーザ光の照明領域を規定する。

シリンドリカルレンズアレイ２４ｂの入射面および出射面にそれぞれ形成されたシリンドリカルレンズＬ１、Ｌ２も、同様に調整される。シリンドリカルレンズアレイ２４ｂは、表示素子３１ｂにおける緑および青の波長帯のレーザ光の照明領域を規定する。

拡散板２５ａ、２５ｂは、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂ側から入射したレーザ光を所定の拡散角で拡散させる。拡散板２５ａ、２５ｂの入射面または出射面には、多数の微細なレンズが略隙間なく形成されている。これらレンズによって、レーザ光がそれぞれ拡散される。通常、拡散角は、数度程度（たとえば１°前後）に設定される。拡散板２５ａ、２５ｂの拡散作用によって、レーザ光の強度分布がさらに均一化される。

偏光ビームスプリッタ２７ａ、２７ｂは、フィールドレンズ２６ａ、２６ｂ側からそれぞれ入射したレーザ光のＳ偏光成分を反射して表示素子３１ａ、３１ｂへと導き、表示素子３１ａ、３１ｂ側からそれぞれ入射したレーザ光のＰ偏光成分を透過して結合素子４０へと導く。

表示素子３１ａ、３１ｂは、反射型の液晶パネルである。表示素子３１ａ、３１ｂは、表示領域に入射したレーザ光の偏光方向を、映像信号に応じて、画素ごとに変化させる。これにより、偏光ビームスプリッタ２７ａ、２７ｂを透過するレーザ光の光量が画素ごとに変化する。こうして、各色のレーザ光が、映像信号に応じて変調される。

結合素子４０は、偏光ビームスプリッタ２７ａ側から入射するレーザ光と、偏光ビームスプリッタ２７ｂ側から入射するレーザ光とをそれぞれＺ軸正方向に反射して、各色のレーザ光の光路を統合する。結合素子４０は、たとえば、クロスダイクロイックプリズムである。

投射レンズユニット５０は、結合素子４０から入射する、変調された各色のレーザ光をＺ軸方向に投射する。投射レンズユニット５０は、各色のレーザ光を投射するための複数の投射レンズ５１と、これら投射レンズ５１を保持する鏡筒５２とを備える。

アクチュエータ６０は、支持部６１と、駆動部６２とを備え、駆動部６２を駆動することにより支持部６１をＹ軸方向に振動させる。駆動部６２は、たとえば、コイルと磁石との間に生じる電磁力により支持部６１を駆動する電磁アクチュエータである。駆動部６２が、他の方式により支持部を駆動する構成であってもよい。

図１の光学系では、映像信号に基づいて表示素子３１ａにより変調された赤の波長帯のレーザ光と、映像信号に基づいて表示素子３１ｂにより変調された緑および青の波長帯のレーザ光とが、それぞれ、結合素子４０を介して投射レンズ５１により投射される。これにより、投射レンズユニット５０の後段側に、カラーの投射画像が表示される。このとき、アクチュエータ６０によってシリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂがＹ軸方向に微細振動される。これにより、レーザ光の干渉によって投射画像に生じるスペックルノイズが抑制される。

図１の構成では、フライアイレンズ２２ａ、２２ｂ、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂ、拡散板２５ａ、２５ｂおよびフィールドレンズ２６ａ、２６ｂによって、表示素子３１ａ、３１ｂの表示領域に照射される各色のレーザ光の強度分布が均一化される。すなわち、光源１１から出射される赤の波長帯のレーザ光は、フライアイレンズ２２ａ、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、拡散板２５ａおよびフィールドレンズ２６ａによって強度分布が均一化されて表示素子３１ａに導かれ、光源１２、１３から出射される緑および青の波長帯のレーザ光は、フライアイレンズ２２ｂ、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂ、拡散板２５ｂおよびフィールドレンズ２６ｂによって強度分布が均一化されて表示素子３１ｂに導かれる。

本実施形態では、このように、照明光学系２０は、赤の波長帯のレーザ光を均一化するための第１系統の光学素子（フライアイレンズ２２ａ、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、拡散板２５ａおよびフィールドレンズ２６ａ）と、緑および青の波長帯のレーザ光を均一化するための第２系統の光学素子（フライアイレンズ２２ｂ、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂ、拡散板２５ｂおよびフィールドレンズ２６ｂ）とを、個別に備えている。これにより、以下のように、レーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、投射画像の色むらを効果的に抑制できる。

図２は、比較例に係る画像投射装置２の光学系の構成を示す平面図である。

比較例では、赤、緑および青の波長帯のレーザ光の光路が、２つのダイクロイックミラー２８ａ、２８ｂによって統合される。その後、各色のレーザ光は、共通のフライアイレンズ２２、コリメータレンズ２３、シリンドリカルレンズアレイ２４、拡散板２５、フィールドレンズ２６および偏光ビームスプリッタ２７を介して、共通の表示素子３１に導かれる。表示素子３１で変調された各色のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２７を透過して投射レンズユニット５０に入射し、投射レンズ５１によって投射される。このとき、アクチュエータ６０によってシリンドリカルレンズアレイ２４がＹ軸方向に微細振動されることにより、投射画像のスペックルノイズが抑制される。

ここで、比較例の構成では、各色のレーザ光の強度分布を均一化するための第１系統の光学素子（フライアイレンズ２２、シリンドリカルレンズアレイ２４、拡散板２５およびフィールドレンズ２６）が、赤、緑および青のレーザ光に対して適用される。このため、比較例の構成では、これらの光学素子を、赤、緑および青の３種のレーザ光に対して適正化する必要がある。

しかしながら、光源１１、１２、１３からそれぞれ出射されるレーザ光のビームプロファイルが互いに異なる場合がある。

たとえば、赤、緑および青のレーザ光で白色画像を生成する場合、緑および青の波長帯のレーザ光に比べて、赤の波長帯のレーザ光の光量比を高める必要がある。他方、一般に、赤の波長帯のレーザ光を出射する光源１１は、緑および青の波長帯のレーザ光を出射する光源１２、１３に比べて、温度上昇に応じた出射パワーの低下が顕著である。したがって、高温下においても上記光量比を維持するためには、赤用の光源１１の最大出射パワーを、緑および青用の光源１２、１３に比べて高めておく必要がある。

このような要求に対応するため、赤用の光源１１は、たとえば、発光層に３つの発光部が並んで配置されたマルチ発光タイプのレーザ光源により構成され得る。他方、緑および青用の光源１２、１３は、たとえば、発光層に１つだけ発光部が配置されたシングル発光タイプのレーザ光源により構成され得る。この場合、赤用の光源１１から出射されるレーザ光のビームプロファイルは、緑および青用の光源１２、１３から出射されるレーザ光のビームプロファイルから大きく異なることになる。

図３（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、赤、緑および青用の光源１１、１２、１３から出射されたレーザ光の図２の観察面Ｐ１におけるビームプロファイル（強度分布）を示す図である。便宜上、図３（ａ）～（ｃ）では、カラーの強度分布がグレースケールに変換されて示されている。

ここでは、光源１１に３つの発光部が配置されているため、光源１１から出射されたレーザ光のビームプロファイルは、図３（ａ）に示すように、Ｘ軸方向に並ぶ３つのピーク（図３（ａ）に矢印で示す）を有する。他方、光源１２、１３には発光部が１つだけ配置されているため、光源１２、１３から出射されたレーザ光のビームプロファイルは、それぞれ、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、中央に１つだけピーク（図３（ａ）に矢印で示す）を有する。

図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、緑および青のレーザ光のビームプロファイルは互いに類似する。これに対し、赤のレーザ光のビームプロファイルは、図３（ａ）に示すように、緑および青のレーザ光のビームプロファイルから大きく異なる。このため、図２の比較例の構成では、赤、緑および青のレーザ光の全てに対して上記１系統の光学素子（フライアイレンズ２２、シリンドリカルレンズアレイ２４、拡散板２５、フィールドレンズ２６）を最適化できず、その結果、投射レンズ５１から投射される投射画像に色むらが生じてしまう。

図４は、比較例の構成において、白色画像が表示されるよう光源１１、１２、１３を制御した場合の、図２の観察面Ｐ２における撮像画像を示す図である。便宜上、図４では、カラーの画像がグレースケールに変換されて示されている。

ここでは、色むらを抑制するための１系統の光学素子（フライアイレンズ２２、シリンドリカルレンズアレイ２４、拡散板２５、フィールドレンズ２６）が、緑および青の波長帯のレーザ光（ビームプロファイル）について、ほぼ十分に適正化されている。このため、緑および青のレーザ光は、これらの光学素子により略均一化され、図４の白色画像において、緑および青の色むらは殆ど生じていない。

しかしながら、光源１１から出射された赤の波長帯のレーザ光は、図３（ａ）に示したように、緑および青のレーザ光に比べてビームプロファイルが大きく異なっている。このため、上記１系統の光学素子を、緑および青の波長帯とともに、赤の波長帯のレーザ光についても、十分に適正化することはできず、このため、図４の白色画像では、破線に示す２つの領域Ｒ１において赤みが強くなっている。

すなわち、図３（ａ）に示す３つのピークのうち、中央のピークは、緑および青のピークと略同じ位置であるため、白色画像の中央の位置では、緑および青と同様、赤の色むらも抑制されている。これに対し、図３（ａ）に示す両端のピークの位置には、緑および青のレーザ光にはピークがないため、白色画像には、これら両側のピークに対応する領域Ｒ１に赤の色むらが残ってしまい、赤味が強くなっている。

図２の比較例の構成において、領域Ｒ１の赤味を抑制するためには、たとえば、拡散板２５の拡散角を大きく設定する方法や、表示素子３１の表示領域（変調領域）に対して照明光が広がるように、シリンドリカルレンズアレイ２４およびフィールドレンズ２６の焦点距離を調整する方法を用いることができる。しかしながら、これらの方法では、拡散角の増大や照明領域の拡大に伴い、表示素子３１の表示領域から外れるレーザ光の光量が増加する。このため、各色のレーザ光において、投射画像に用いられないレーザ光の光量ロスが大きくなり、その結果、レーザ光の利用効率が大きく低下してしまう。

これに対し、図１の実施形態の構成では、照明光学系２０において、光源１１から出射される赤色の波長帯のレーザ光が通過する第１系統の光学素子（フライアイレンズ２２ａ、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、拡散板２５ａ、フィールドレンズ２６ａ）と、光源１２、１３から出射される緑および青の波長帯のレーザ光が通過する第２系統の光学素子（フライアイレンズ２２ｂ、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂ、拡散板２５ｂ、フィールドレンズ２６ｂ）とが互いに相違している。このため、第２系統の光学素子（フライアイレンズ２２ｂ、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂ、拡散板２５ｂ、フィールドレンズ２６ｂ）を緑および青のレーザ光に対して適正化しつつ、第１系統の光学素子（フライアイレンズ２２ａ、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、拡散板２５ａ、フィールドレンズ２６ａ）を赤のレーザ光に対して最適化できる。これにより、光量ロスを抑制しつつ、赤、緑および青の何れのレーザ光についても色むらを適正に抑制できる。

たとえば、図４の領域Ｒ１における強い赤味が解消されるよう、赤用の拡散板２５ａの拡散角が、緑および青用の拡散板２５ｂの拡散角よりも大きく設定される。あるいは、緑および青のレーザ光の照明領域が表示素子３１ｂの表示領域に略整合するように、緑および青用のシリンドリカルレンズアレイ２４ｂおよびフィールドレンズ２６ｂの焦点距離が設定され、赤のレーザ光の照明領域が表示素子３１ａの表示領域より広がるように、赤用のシリンドリカルレンズアレイ２４ａおよびフィールドレンズ２６ａの焦点距離が設定される。

この他、赤用のシリンドリカルレンズアレイ２４ａのシリンドリカルレンズＬ１、Ｌ２の形状が、赤の波長帯のレーザ光のビームプロファイルを表示素子３１ａの表示領域上において均一化可能な形状に調整されてもよい。この場合、シリンドリカルレンズアレイ２４ａのシリンドリカルレンズＬ１、Ｌ２は、非球面形状に設定されてもよい。

これらの調整により、投射画像中の領域Ｒ１（図４参照）において赤味が強くなることを抑制でき、何れの色についても色むらを効果的に抑制できる。

なお、第１系統の光学素子を上記のように調整する場合、光源１１から出射される赤の波長帯のレーザ光には光量ロスが生じるものの、光源１２、１３から出射される緑および青の波長帯のレーザ光は光量ロスが抑制される。その一方、光源１１は、上記のように、予め、３つの発光部を備えることで最大出射パワーが高く設定されているため、赤の波長帯のレーザ光に多少の光量ロスが生じても、画像表示に必要な十分の光量のレーザ光を表示素子３１ａに導くことができる。

なお、図１の構成では、緑および青の波長帯のレーザ光が１つの表示素子３１ｂに導かれるため、緑および青のレーザ光の発光および変調は、時分割で行われることになる。この場合、以下に説明するように、光源１２、１３の最大出射パワーに応じて、上記時分割のデューティが設定されることが好ましい。

図５は、実施形態に係る、画像投射装置１の回路部の構成を示すブロック図である。

画像投射装置１は、回路部の構成として、制御部１０１と、光源駆動部１０２～１０４と、表示素子駆動部１０５、１０６と、アクチュエータ駆動部１０７と、を備える。

制御部１０１は、ＣＰＵ等の演算処理回路とメモリとを備え、メモリに記憶されたプログラムに従って各部を制御する。光源駆動部１０２～１０３は、それぞれ、制御部１０１からの制御により、光源１１～１３を駆動する。表示素子駆動部１０５、１０６は、それぞれ、制御部１０１からの制御により、表示素子３１ａ、３１ｂを駆動する。アクチュエータ駆動部１０７は、制御部１０１からの制御により、アクチュエータ６０を駆動する。

画像投射時において、制御部１０１は、光源駆動部１０２を制御して光源１１を定常的に駆動し、表示素子駆動部１０５を制御して表示素子３１ａを定常的に駆動する。制御部１０１は、表示対象の映像信号に基づき、１フレーム分の赤の画像に応じた変調パターンが生じるよう、表示素子３１ａを駆動する。

また、画像投射時において、制御部１０１は、光源駆動部１０３、１０４を制御して光源１２、１３を時分割で駆動し、表示素子駆動部１０６を制御して表示素子３１ｂを時分割で駆動する。制御部１０１は、各時分割の期間において、表示対象の映像信号に基づき、１フレーム分の赤または青の画像に応じた変調パターンが生じるよう、表示素子３１ｂを駆動する。

図６は、光源１１～１３および表示素子３１ａ、３１ｂに対する制御を示すタイムチャートである。

図６では、光源および表示素子が駆動されている状態が、ハイレベルのパルス波形で示されている。また、各表示素子の波形に付されたＤＲ、ＤＧ、ＤＢは、それぞれ、赤、緑および青の画像に応じた変調パターンで表示素子が制御されることを示している。

時刻ｔ０において画像の投射が開始されると、制御部１０１は、光源１１を一定強度で定常的に発光させ、映像信号に応じて表示素子３１ａを定常的に駆動する。これに並行して、制御部１０１は、光源１２、１３を一定強度で時分割で発光させ、映像信号に応じて表示素子３１ｂを時分割に駆動する。ここでは、緑のレーザ光の発光および変調の期間Ｔ１が、青のレーザ光の発光および変調の期間Ｔ２よりも長くなっている。これは、緑の光源１２の最大出射パワーが青の光源１２の最大出射パワーより低いためである。

すなわち、白色画像の表示に必要な緑および青のレーザ光の光量比は、緑のレーザ光の方が青のレーザ光よりやや高い。他方、青の光源１３の最大出射パワーは、緑の光源１２の最大出射パワーより高い。たとえば、青の光源１３の最大出射パワーは、緑の光源１２の最大出射パワーの２倍強である。このため、期間Ｔ１、Ｔ２からなる１デューティ期間において、表示素子３１ｂに略同程度の光量で緑および青のレーザ光が照射可能となるように、期間Ｔ１が期間Ｔ２よりも長く設定される。たとえば、期間Ｔ１は、期間Ｔ２の２倍程度に設定される。

また、期間Ｔ１に表示素子３１ｂに表示される緑用の画像のフレーム数と、期間Ｔ２に表示素子３１ｂに表示される青用の画像のフレーム数とが同じとなるよう、表示素子３１ｂに対する緑および青用の画像のフレームレートが調整される。さらに、期間Ｔ１、Ｔ２からなる１デューティ期間において、表示素子３１ａに表示される赤用の画像のフレーム数が、期間Ｔ１、Ｔ２においてそれぞれ表示素子３１ｂに表示される緑用および青用の画像のフレーム数と同じになるよう、表示素子３１ｂに対する赤用の画像のフレームレートが調整される。光源１１～１３の発光強度は、１デューティ期間に出射される赤、緑、青のレーザ光の総光量の比が、白色画像におけるこれらレーザ光の光量比となるように設定される。

以上の制御により、赤、緑および青の何れにも偏りのない自然な投射画像を生成できる。

なお、画像投射時には、この制御に並行して、制御部１０１は、アクチュエータ駆動部１０７を制御して、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂをＹ軸方向に微小振動させる。これにより、赤、緑および青の何れの画像においても、レーザ光の干渉によるスペックルノイズが抑制される。よって、高品質の投射画像を表示させることができる。

＜実施形態の効果＞
上記実施形態によれば、以下の効果が奏される。

図１に示したように、照明光学系２０は、赤の波長帯のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３１ａに導く第１系統の光学素子（フライアイレンズ２２ａ、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、拡散板２５ａおよびフィールドレンズ２６ａ）と、緑および青の波長帯のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３１ｂに導く第２系統の光学素子（フライアイレンズ２２ｂ、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂ、拡散板２５ｂおよびフィールドレンズ２６ｂ）とを、個別に備えている。これにより、赤の波長帯のレーザ光について、第１系統の光学素子を最適化でき、緑および青の波長帯のレーザ光について、第２系統の光学素子を適正化できる。よって、図２に示した比較例のように、全てのレーザ光が１系統の光学素子（フライアイレンズ２２、シリンドリカルレンズアレイ２４、拡散板２５およびフィールドレンズ２６）で均一化される場合に比べて、光源１１、１２、１３からのレーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、全てのレーザ光を円滑かつ適正に均一化できる。

図１に示したように、照明光学系２０は、赤の波長帯のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３１ａに導く第１系統の光学素子として、拡散板２５ａ（第１拡散板）を含んでおり、緑および青の波長帯のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３１ｂに導く第２系統の光学素子として、拡散板２５ｂ（第２拡散板）を含んでいる。これにより、これら拡散板２５ａ、２５ｂの拡散角を調整することにより、赤の波長帯のレーザ光の強度分布および緑および青の波長帯のレーザ光の強度分布を、それぞれ円滑に均一化できる。

図１に示したように、照明光学系２０は、第１系統の光学素子として、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ（第１レンズアレイ）を含み、第２系統の光学素子として、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂ（第２レンズアレイ）を含んでいる。これにより、これらシリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂの焦点距離やレンズ形状等を調整することにより、赤の波長帯のレーザ光の強度分布および緑および青の波長帯のレーザ光の強度分布を、それぞれ円滑に均一化できる。

図１に示したように、画像投射装置１は、支持部６１を振動させるアクチュエータ６０を備え、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂ（第１系統および第２系統の互いに対応する光学素子）が支持部６１に支持されている。これにより、１つのアクチュエータ６０によりシリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂを同時に振動させることができ、構成の簡素化とコストの低減を実現できる。

図１に示したように、画像投射装置１は、赤の波長帯のレーザ光が導かれる表示素子３１ａ（第１表示素子）と、緑および青の波長帯のレーザ光が導かれる表示素子３１ｂ（第２表示素子）とを備える。これにより、図２に示した比較例のように、全ての色のレーザ光に対する発光および変調が時分割で実行される場合に比べて、各色のレーザ光の発光および変調の期間を長くできる。よって、より簡易な制御により円滑に投射画像の光量を高めることができる。

図１に示したように、表示素子３１ｂ（第２表示素子）には、緑および青の波長帯のレーザ光（複数の他のレーザ光）が導かれる。また、図６を参照して説明したように、制御部１０１は、緑および青の波長帯のレーザ光（複数の他のレーザ光）の発光および変調を時分割で行い、緑および青の波長帯のレーザ光（複数の他のレーザ光）をそれぞれ出射する光源１２、１３の最大出射パワーに応じて、時分割のデューティ（期間Ｔ１、Ｔ２）を設定する。これにより、１デューティ期間において、表示素子３１ｂに緑および青のレーザ光を略同程度の光量で照射できる。よって、緑または青に偏りのない自然な色の投射画像を生成できる。

図１に示したように、画像投射装置１は、赤、緑および青の波長帯のレーザ光をそれぞれ出射する３つの光源１１、１２、１３を備え、光源１１から出射された赤の波長帯のレーザ光に対して、強度分布を均一化するための第１系統の光学素子（フライアイレンズ２２ａ、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、拡散板２５ａおよびフィールドレンズ２６ａ）が適用される。これにより、図３（ａ）に示したような特異なビームプロファイルの赤の波長帯のレーザ光を適正に均一化できる。また、図３（ｂ）、（ｃ）に示した互いに類似するビームプロファイルの緑および青の波長帯のレーザ光を、第２系統の光学素子（フライアイレンズ２２ｂ、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂ、拡散板２５ｂおよびフィールドレンズ２６ｂ）によって、パワーロスを抑制しつつ適正に均一化できる。よって、レーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、投射画像の色むらを円滑かつ適正に抑制することができる。

＜変更例１＞
上記実施形態では、表示素子３１ａ、３１ｂが反射型の液晶パネルにより構成されたが、変更例１では、表示素子として透過型の液晶パネルが用いられる。

図７は、変更例１に係る、画像投射装置１の光学系の構成を示す平面図である。

図７の構成では、図１の構成から偏光ビームスプリッタ２７ａ、２７ｂおよび表示素子３１ａ、３１ｂが、ミラー２９ａ、２９ｂおよび表示素子３２ａ、３２ｂに置き換えられている。図７のその他の構成は、図１と同様である。

上記のように表示素子３２ａ、３２ｂは、透過型の液晶パネルである。表示素子３２ａ、３２ｂは、入射側および出射側にそれぞれ偏光子を備える。光源１１、１２、１３は、出射するレーザ光の偏光方向が、表示素子３２ａ、３２ｂの入射側の偏光子の偏光方向に整合するように配置される。ミラー２９ａ、２９ｂは、フィールドレンズ２６ａ、２６ｂを透過したレーザ光をそれぞれ、表示素子３２ａ、３２ｂに向けて反射する。

変更例１の構成においても、照明光学系２０は、赤の波長帯のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３２ａに導く第１系統の光学素子（フライアイレンズ２２ａ、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、拡散板２５ａおよびフィールドレンズ２６ａ）と、緑および青の波長帯のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３２ｂに導く第２系統の光学素子（フライアイレンズ２２ｂ、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂ、拡散板２５ｂおよびフィールドレンズ２６ｂ）とを、個別に備えている。これにより、赤の波長帯のレーザ光について、第１系統の光学素子を最適化でき、緑および青の波長帯のレーザ光について、第２系統の光学素子を適正化できる。よって、図２に示した比較例のように、全てのレーザ光が１系統の光学素子（フライアイレンズ２２、シリンドリカルレンズアレイ２４、拡散板２５およびフィールドレンズ２６）で均一化される場合に比べて、光源１１、１２、１３からのレーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、全てのレーザ光を円滑かつ適正に表示素子３２ａ、３２ｂ上で均一化できる。

＜変更例２＞
上記実施形態では、照明光学系２０が、赤の波長帯のレーザ光に対する系統と緑および青の波長帯のレーザ光に対する系統に完全に分離され、系統ごとに表示素子３１ａ、３２ｂが設けられた。これに対し、変更例２では、赤のレーザ光に対する系統が、シリンドリカルレンズアレイ２４ａおよび拡散板２５ａにおいてのみ、緑および青のレーザ光に対する系統から分離され、全ての色のレーザ光が１つの表示素子に導かれる。

図８は、変更例２に係る、画像投射装置１の光学系の構成を示す平面図である。

図８の構成では、図２の構成に対して、ダイクロイックミラー３０ａ、３０ｂと、ミラー３０ｃ、３０ｄが追加されている。光源１１、１２、１３からコリメータレンズ２３までの構成および作用と、フィールドレンズ２６から投射レンズ５１までの構成および作用は、図２の構成と同様である。

ダイクロイックミラー３０ａ、３０ｂは、赤の波長帯の光を反射し、緑および青の波長帯の光を透過する。したがって、コリメータレンズ２３を透過した赤、緑および青の波長帯のレーザ光のうち、赤の波長帯のレーザ光のみが、ダイクロイックミラー３０ａによってＹ軸正方向に反射される。その後、赤の波長帯のレーザ光は、ミラー３０ｃ、３０ｄによってそれぞれＺ軸正方向およびＹ軸負方向に反射され、ダイクロイックミラー３０ｂに入射する。さらに、赤の波長帯のレーザ光は、ダイクロイックミラー３０ｂによってＺ軸正方向に反射され、フィールドレンズ２６に入射する。コリメータレンズ２３を透過した緑および青の波長帯のレーザ光は、２つのダイクロイックミラー３０ａ、３０ｂを透過して、フィールドレンズ２６に入射する。

ミラー３０ｃ、３０ｄの間には、図１と同様のシリンドリカルレンズアレイ２４ａおよび拡散板２５ａが配置されている。また、ダイクロイックミラー３０ａ、３０ｂの間には、図１と同様のシリンドリカルレンズアレイ２４ｂおよび拡散板２５ｂが配置されている。シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂは、一体化されて、アクチュエータ６０の支持部６１に支持されている。

図８の構成において、照明光学系２０は、赤の波長帯のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３１に導く第１系統の光学素子（シリンドリカルレンズアレイ２４ａおよび拡散板２５ａ）と、緑および青の波長帯のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３２ｂに導く第２系統の光学素子（シリンドリカルレンズアレイ２４ｂおよび拡散板２５ｂ）とを、個別に備えている。これにより、赤の波長帯のレーザ光について、第１系統の光学素子（シリンドリカルレンズアレイ２４ａおよび拡散板２５ａ）を最適化でき、緑および青の波長帯のレーザ光について、第２系統の光学素子（シリンドリカルレンズアレイ２４ｂおよび拡散板２５ｂ）を適正化できる。このため、図２に示した比較例のように、全てのレーザ光が１系統の光学素子（フライアイレンズ２２、シリンドリカルレンズアレイ２４、拡散板２５およびフィールドレンズ２６）で均一化される場合に比べて、光源１１、１２、１３から出射されるレーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、全てのレーザ光を円滑かつ適正に表示素子３２ａ、３２ｂ上で均一化できる。これにより、投射画像の色むらを適正に抑制できる。

なお、図８の構成では、赤のレーザ光に対する系統が、シリンドリカルレンズアレイ２４ａおよび拡散板２５ａにおいてのみ、緑および青のレーザ光に対する系統から分離され、その他の光学系の部分は、全ての色のレーザ光に共用される。このため、光学系全体の構成を簡素化でき、部品点数およびコストの削減を実現できる。また、表示素子３１が１つだけ配置されるため、画像投射装置１の構成の簡素化とコストの低減を実現できる。

但し、図８の構成では、全ての色のレーザ光が１つの表示素子３１に照射されるため、全ての色のレーザ光について、発光と変調を時分割で実行する必要がある。この場合も、制御部１０１は、白色画像の表示時に各光の光量比が適切となるよう、各色の光の発光および変調の期間（デューティ）を設定すればよい。

この他、図８の構成においても、上記実施形態と同様、１つのアクチュエータ６０により２つのシリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂを同時に駆動できるため、画像投射装置１の構成の簡素化とコストの低減を実現できる。

＜変更例３＞
変更例３では、照明光学系２０における赤のレーザ光に対する系統が、拡散板２５ａにおいてのみ、緑および青のレーザ光に対する系統から分離され、全ての色のレーザ光が１つの表示素子に導かれる。

図９は、変更例３に係る、画像投射装置１の光学系の構成を示す平面図である。

図９の構成では、図８の構成に比べて、シリンドリカルレンズアレイ２４の配置が相違している。すなわち、ミラー３０ｃ、３０ｄの間およびダイクロイックミラー３０ａ、３０ｂの間には、それぞれ、拡散板２５ａ、２５ｂのみが配置され、コリメータレンズ２３とダイクロイックミラー３０ａとの間に共通のシリンドリカルレンズアレイ２４が配置されている。ダイクロイックミラー３０ａ、３０ｂ、ミラー３０ｃ、３０ｄおよび拡散板２５ａ、２５ｂ以外の光学系の構成および作用は、図２の比較例と同様である。また、拡散板２５ａ、２５ｂの構成および作用は、図１の実施形態と同様である。

図９の構成において、照明光学系２０は、赤の波長帯のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３１に導く第１系統の光学素子（拡散板２５ａ）と、緑および青の波長帯のレーザ光の強度分布を均一化して表示素子３２ｂに導く第２系統の光学素子（拡散板２５ｂ）とを、個別に備えている。これにより、赤の波長帯のレーザ光について、第１系統の光学素子（拡散板２５ａ）を最適化でき、緑および青の波長帯のレーザ光について、第２系統の光学素子（拡散板２５ｂ）を適正化できる。このため、図２に示した比較例のように、全てのレーザ光が１系統の光学素子（フライアイレンズ２２、シリンドリカルレンズアレイ２４、拡散板２５およびフィールドレンズ２６）で均一化される場合に比べて、光源１１、１２、１３からのレーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、全てのレーザ光を円滑かつ適正に表示素子３２ａ、３２ｂ上で均一化できる。これにより、投射画像の色むらを適正に抑制できる。

図９の構成では、赤のレーザ光に対する系統が、拡散板２５ａにおいてのみ、緑および青のレーザ光に対する系統から分離され、その他の光学系の部分は、全ての色のレーザ光に共用される。このため、図８の構成に比べて、さらに、光学系全体の構成を簡素化できる。

図９の構成においても、図８の構成と同様、全ての色のレーザ光が１つの表示素子３１に照射されるため、全ての色のレーザ光について、発光と変調を時分割で実行する必要がある。この場合も、制御部１０１は、白色画像の表示時に各光の光量比が適切となるよう、各色の光の発光および変調の期間（デューティ）を設定すればよい。

＜変更例４＞
変更例２の構成では、シリンドリカルレンズアレイ２４ｂおよび拡散板２５ｂが、緑および青のレーザ光に対して共用された。これに対し、変更例４では、シリンドリカルレンズアレイおよび拡散板が、赤、緑および青の波長帯のレーザ光に対してそれぞれ個別に配置される。

図１０は、変更例４に係る、画像投射装置１の光学系の構成を示す平面図である。

図１０の構成では、図８の構成におけるダイクロイックミラー３０ａ、３０ｂ、ミラー３０ｃ、３０ｄが、ダイクロイックミラー３０ｅ～３０ｈおよびミラー３０ｃ、３０ｄに置き換えられている。

ダイクロイックミラー３０ｅ、３０ｆは、赤および緑の波長帯の光を反射し、青の波長帯の光を透過する。ダイクロイックミラー３０ｇ、３０ｈは、赤の波長帯の光を透過し、青の波長帯の光を反射する。

したがって、コリメータレンズ２３を透過した赤の波長帯のレーザ光は、ダイクロイックミラー３０ｅ、ダイクロイックミラー３０ｇ、ミラー３０ｃ、３０ｄ、ダイクロイックミラー３０ｈおよびダイクロイックミラー３０ｆをこの順で通って、ダイクロイックミラー３０ｆによりＺ軸正方向に反射され、フィールドレンズ２６に入射する。また、コリメータレンズ２３を透過した緑の波長帯のレーザ光は、ダイクロイックミラー３０ｅ、ダイクロイックミラー３０ｇ、ダイクロイックミラー３０ｈおよびダイクロイックミラー３０ｆをこの順で通って、ダイクロイックミラー３０ｆによりＺ軸正方向に反射され、フィールドレンズ２６に入射する。コリメータレンズ２３を透過した青の波長帯のレーザ光は、ダイクロイックミラー３０ｅ、３０ｆをＺ軸正方向に透過して、フィールドレンズ２６に入射する。

ミラー３０ｃ、３０ｄの間には、赤の波長帯のレーザ光を表示素子３１上において均一化するためのシリンドリカルレンズアレイ２４ａおよび拡散板２５ａが配置されている。ダイクロイックミラー３０ｇ、３０ｈの間には、緑の波長帯のレーザ光を表示素子３１上において均一化するためのシリンドリカルレンズアレイ２４ｃおよび拡散板２５ｃが配置されている。ダイクロイックミラー３０ｅ、３０ｆの間には、青の波長帯のレーザ光を表示素子３１上において均一化するためのシリンドリカルレンズアレイ２４ｄおよび拡散板２５ｄが配置されている。

シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｃ、２４ｄは、一体化されて、アクチュエータ６０の支持部６１に支持されている。

図１０の構成では、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｃ、２４ｄおよび拡散板２５ａ、２５ｃ、２５ｄが、赤、緑および青の波長帯のレーザ光に対して個別に配置されている。したがって、各色の波長帯のレーザ光について、第１系統の光学素子（シリンドリカルレンズアレイ２４ａおよび拡散板２５ａ）を最適化でき、さらに、緑および青の波長帯のレーザ光について、２つの第２系統の光学素子（シリンドリカルレンズアレイ２４ｃ、２４ｄおよび拡散板２５ｃ、２５ｄ）をそれぞれ最適化できる。このため、光源１１、１２、１３からのレーザ光の利用効率の低下を抑制しつつ、全てのレーザ光をさらに円滑かつ適正に表示素子３１上で均一化でき、投射画像の色むらをより適正に抑制できる。

また、図１０の構成においても、１つのアクチュエータ６０により３つのシリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｃ、２４ｄを同時に駆動できるため、構成の簡素化とコストの低減を実現できる。

なお、図１０の構成においても、図９と同様、シリンドリカルレンズアレイ２４がコリメータレンズ２３とダイクロイックミラー３０ｅとの間に配置され、ミラー３０ｃ、３０ｄの間、ダイクロイックミラー３０ｇ、３０ｈの間、およびダイクロイックミラー３０ｅ、３０ｆの間には、それぞれ、拡散板２５ａ、２５ｃ、２５ｄのみが配置されてもよい。これにより、光学系の構成をさらに簡素化できる。

なお、図１０の構成では、何れか１つの色のレーザ光が通過するシリンドリカルレンズアレイおよび拡散板が第１系統の光学素子に対応し、他の色のレーザ光がそれぞれ通過するシリンドリカルレンズアレイおよび拡散板が第２系統の光学素子に対応する。

＜変更例５＞
上記実施形態では、投射画像におけるスペックルノイズの抑制のために、シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂがアクチュエータ６０によって振動されたが、他の光学素子を振動させることによって、投射画像におけるスペックルノイズが抑制されてもよい。

たとえば、図１１に示すように、拡散板２５ａ、２５ｂがアクチュエータ６０の支持部６１に支持されてもよく、あるいは、図１２に示すように、フライアイレンズ２２ａ、２２ｂがアクチュエータ６０の支持部６１に支持されてもよい。これらの構成によっても、１つのアクチュエータ６０により拡散板２５ａ、２５ｂ（第１系統および前記第２系統の互いに対応する光学素子）またはフライアイレンズ２２ａ、２２ｂ（第１系統および前記第２系統の互いに対応する光学素子）をアクチュエータ６０によって同時に駆動できるため、画像投射装置１の構成の簡素化とコストの低減を実現できる。

＜その他の変更例＞
上記実施形態および変更例１～５では、表示素子における照明光の照明領域を規定するためのレンズアレイとして、入射面と出射面にそれぞれシリンドリカルレンズＬ１、Ｌ２を有するシリンドリカルレンズアレイ２４ａ～２４ｄが用いられた。しかし、当該レンズアレイはこれに限られるものではなく、たとえば、入射面および出射面の一方に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ湾曲する多数のレンズがＸ軸方向およびＹ軸方向に並んで形成されたレンズアレイが用いられてもよい。この場合、各レンズは、図１の構成におけるシリンドリカルレンズアレイ２４ａ、２４ｂのレンズ部と同様、Ｘ軸方向の収束作用よりもＹ軸方向の収束作用が大きくなるように調整される。各レンズは、後段のフライアイレンズによる作用を相俟って、表示素子における各色のレーザ光の照明領域を規定する。

また、上記実施形態および変更例１～３では、赤の波長帯のレーザ光に対して、レーザ光の強度分布を均一化する第１系統の光学素子（シリンドリカルレンズアレイ２４ａ、拡散板２５ａ等）が割り当てられたが、第１系統の光学素子が割り当てられるレーザ光はこれに限られるものではない。たとえば、最大出射パワーが低い光源１２から出射される緑の波長帯のレーザ光に対して第１系統の光学素子が割り当てられ、赤と青の波長帯のレーザ光に第２系統の光学素子が割り当てられてもよい。

この場合、第２系統の光学素子は、赤の波長帯のレーザ光を表示素子上において均一化するために、たとえば、拡散板の拡散角が大きく設定され、あるいは、表示素子の表示領域よりも照明領域が大きくなるようシリンドリカルレンズアレイおよびフィールドレンズの焦点距離が調整される。このため、赤の波長帯のレーザ光とともに青の波長帯のレーザ光にややパワーロスが生じる。

しかしながら、緑の波長帯のレーザ光には第１系統の光学素子が割り当てられるため、第１系統の光学素子を緑の波長帯のレーザ光に最適化できる。よって、緑の波長帯のレーザ光にパワーロスが生じることを抑制できる。

また、この構成において、図１のように、緑の波長帯のレーザ光と、赤および青の波長帯のレーザ光とに、それぞれ、異なる表示素子が割り当てられてもよい。これにより、低パワーの緑の波長帯の光源１２を、時分割なく定常的に発光させることができ、緑の波長帯のレーザ光の光量を高く維持できる。

このように、光源の最大出射パワーの観点から、第１系統の光学素子が割り当てられるレーザ光が選択されてもよい。また、上記実施形態では、赤の波長帯のレーザ光のビームプロファイルが他のレーザ光に比べて特異であったが、赤以外の波長帯のレーザ光のビームプロファイルが特異である場合は、このレーザ光に第１系統の光学素子が割り当てられてもよい。

また、上記実施形態および変更例１～５では、赤、緑および青の３つの波長帯のレーザ光が用いられたが、投射画像を生成するためのレーザ光の色の種類はこれに限られるものではない。たとえば、互いに異なる４種類以上の波長帯のレーザ光が、投射画像の生成に用いられてもよく、あるいは、２種類の波長帯のレーザ光が投射画像の生成に用いられてもよい。これらの場合、そのうち１つの波長帯のレーザ光に第１系統の光学素子が割り当てられてもよく、図１０と同様、波長帯ごとに第１系統の光学素子が割り当てられてもよい。

また、画像投射装置１の光学系の構成は、上記実施形態１および変更例１～５に示した構成に限られるものではない。たとえば、変更例２、３では、主たる光路から分岐された赤の波長帯のレーザ光の光路が、光学素子を経由して、再度、主たる光路に統合され、共通のフィールドレンズに導かれたが、分岐された赤の波長帯のレーザ光に、図１のシリンドリカルレンズアレイ２４ａから偏光ビームスプリッタ２７ａまでの光学系が適用されて、赤用に個別に割り当てられた表示素子３１ａに赤の波長帯のレーザ光が導かれてもよい。この場合、緑および青の波長帯のレーザ光には、図１のシリンドリカルレンズアレイ２４ｂから偏光ビームスプリッタ２７ｂまでの光学系が適用され、緑および青用に割り当てられた表示素子３１ｂに導かれる。そして、表示素子３１ａ、３１ｂでそれぞれ変調された各色のレーザ光は、結合素子４０を介して、投射レンズ５１に導かれる。

また、上記実施形態および変更例１～５では、各色のレーザ光を変調するための表示素子として、反射型または透過型の液晶パネルが用いられたが、変調に用いる表示素子はこれに限られるものではない。たとえば、表示素子として、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）等の他の方式の表示素子が用いられてもよい。この場合、表示素子の方式の変更に応じて、光学系の構成が変更されればよい。たとえば、図１の構成において、表示素子３１ａ、３１ｂにＤＭＤが用いられる場合、表示素子３１ａ、３１ｂと偏光ビームスプリッタ２７ａ、２７ｂとの間に１／４波長板が配置されればよい。

この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

１ 画像投射装置
１１、１２、１３ 光源
２０ 照明光学系
２２ａ フライアイレンズ（第１系統の光学素子）
２２ｂ フライアイレンズ（第２系統の光学素子）
２４ａ シリンドリカルレンズアレイ（第１レンズアレイ、第１系統の光学素子）
２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ シリンドリカルレンズアレイ（第２レンズアレイ、第２系統の光学素子）
２５ａ 拡散板（第１拡散板、第１系統の光学素子）
２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ 拡散板（第２拡散板、第２系統の光学素子）
２６ａ フィールドレンズ（第１系統の光学素子）
２６ｂ フィールドレンズ（第２系統の光学素子）
３１ 表示素子
３１ａ、３２ａ 表示素子（第１表示素子）
３１ｂ、３２ｂ 表示素子（第２表示素子）
５１ 投射レンズ
６０ アクチュエータ
６１ 支持部
１０１ 制御部

Claims (7)

1. 互いに異なる色のレーザ光をそれぞれ出射する複数の光源と、
   前記複数の光源から出射された前記レーザ光をそれぞれ映像信号に基づき変調する少なくとも１つの表示素子と、
   前記複数の光源から出射された前記レーザ光を前記表示素子に導く照明光学系と、
   前記表示素子により変調された前記レーザ光を投射する投射レンズと、を備え、
   前記照明光学系は、
   一の前記レーザ光の強度分布を均一化して前記表示素子に導く第１系統の光学素子と、
   他の前記レーザ光の強度分布を均一化して前記表示素子に導く第２系統の光学素子と、を個別に備える、ことを特徴とする画像投射装置。
2. 請求項１に記載の画像投射装置において、
   前記照明光学系は、
   前記第１系統の光学素子として、前記一のレーザ光を拡散させる第１拡散板を含み、
   前記第２系統の光学素子として、前記他のレーザ光を拡散させる第２拡散板を含む、
   ことを特徴とする画像投射装置。
3. 請求項１に記載の画像投射装置において、
   前記照明光学系は、
   前記第１系統の光学素子として、前記表示素子における前記一のレーザ光の照明領域を規定する第１レンズアレイを含み、
   前記第２系統の光学素子として、前記表示素子における前記他のレーザ光の照明領域を規定する第２レンズアレイを含む、
   ことを特徴とする画像投射装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の画像投射装置において、
   支持部を振動させるアクチュエータを備え、
   前記第１系統および前記第２系統の互いに対応する光学素子が前記支持部に支持されている、
   ことを特徴とする画像投射装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の画像投射装置において、
   前記表示素子として、
   前記一のレーザ光が導かれる第１表示素子と、
   前記他のレーザ光が導かれる第２表示素子と、を備える、
   ことを特徴とする画像投射装置。
6. 請求項５に記載の画像投射装置において、
   前記第２表示素子には、複数の前記他のレーザ光が導かれ、
   前記複数の光源、前記第１表示素子および前記第２表示素子を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記複数の他のレーザ光の発光および変調を時分割で行い、前記複数の他のレーザ光をそれぞれ出射する前記光源の最大出射パワーに応じて、前記時分割のデューティを設定する、
   ことを特徴とする画像投射装置。
7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載の画像投射装置において、
   前記複数の光源は、赤、緑および青の波長帯のレーザ光をそれぞれ出射する３つの光源であり、
   前記一のレーザ光は、前記赤の波長帯のレーザ光である、
   ことを特徴とする画像投射装置。

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