JP6102194B2

JP6102194B2 - プロジェクタおよび投影用スクリーン

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Publication number: JP6102194B2
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Inventors: 宏樹松原; 長島　賢治; 賢治長島
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Description

この発明は、プロジェクタおよび投影用スクリーンに関し、特に、レーザ光を分割するレンズ部材と、レーザ光を拡散させる拡散部材とを含むプロジェクタおよび投影用スクリーンに関する。

従来、レーザ光を分割するレンズ部材と、レーザ光を拡散させる拡散部材とを含むプロジェクタおよび投影用スクリーンが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、入力される画像信号に基づいてレーザ光を照射するレーザ光源（レーザ光発生部）と、レーザ光源から照射されるレーザ光を走査させることにより画像を投影するガルバノミラー（投影部）と、画像が投影される背面投影型スクリーン部（投影用スクリーン）とを備えたレーザ表示装置（プロジェクタ）が開示されている。このレーザ表示装置の背面投影型スクリーン部は、ガルバノミラーにより走査されるレーザ光を分割する複数のレンズ部を含むレンチキュラレンズ（レンズ部材）と、レンチキュラレンズに対向して配置され、レンチキュラレンズにより分割されたレーザ光が入射する入射面および入射面から入射したレーザ光を拡散させる結晶粉（拡散部）を有する体積拡散板（拡散部材）とを含んでいる。また、この体積拡散板の入射面は、レンチキュラレンズの光学上の主面に対して光軸に沿ってレンチキュラレンズの焦点位置に設けられている。また、上記特許文献１には、明記されていないが、図３に図示された内容から見て、体積拡散板の結晶粉は体積拡散板の全域にわたって設けられていると考えられ、レーザ光は、焦点位置で結晶粉により拡散される。

特開平５−１７３０９４号公報

しかしながら、上記特許文献１のレーザ表示装置では、レーザ光は焦点位置では十分に絞られているのでレーザ光の焦点位置でのスポット径に対して結晶粉のピッチが相対的に大きくなると考えられる。この場合、レーザ光は結晶粉により拡散されにくくなるので拡散成分が少なくなり、その分、拡散成分の合成によりスペックルノイズのパターンが平均化されにくくなる。このため、スペックルノイズの低減効果が不十分になると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、レーザ光を十分に拡散させることによりスペックルノイズの十分な低減効果を得ることが可能なプロジェクタおよび投影用スクリーンを提供することである。

この発明の第１の局面によるプロジェクタは、入力される画像信号に基づいてレーザ光を照射するレーザ光発生部と、レーザ光発生部から照射されるレーザ光を走査させることにより画像を投影する投影部と、画像が投影される投影用スクリーンとを備え、投影用スクリーンは、投影部により走査されるレーザ光を分割する複数のレンズ部を含むレンズ部材と、レンズ部材に対向して配置され、レンズ部材により分割されたレーザ光が入射する入射面および入射面から入射したレーザ光を拡散させる粒状の拡散部を有する拡散部材とを含み、拡散部材の拡散部は、レンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿ってレンズ部材の焦点距離よりも離れた位置に配置され、拡散部材の拡散部は、拡散部材の厚み方向の中央よりも入射面と反対側の出射面側に設けられている。

この発明の第１の局面によるプロジェクタでは、上記のように、レンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿ってレンズ部材の焦点距離よりも離れた位置に拡散部材の拡散部を配置することによって、焦点位置を通過して径が大きくなった状態のレーザ光を拡散部により拡散させることができるので、拡散部におけるレーザ光のスポット径に対して拡散部のピッチが相対的に大きくなるのを抑制することができる。これにより、レーザ光を拡散部により十分に拡散させることができるので、その拡散成分の合成により、スペックルノイズの十分な低減効果を得ることができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、拡散部材の拡散部は、レンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿ってレンズ部材の焦点距離よりも離れた位置で、かつ、レンズ部材の焦点距離の略２倍の距離以内の位置に配置されている。このように構成すれば、拡散部材をレンズ部材の略２倍の距離よりも大きい（離れた）位置に配置する場合とは異なり、分割されたレーザ光が焦点位置を過ぎて径が広がることにより隣接するレーザ光が互いに重なるのを防止しながら、焦点位置を通過して径がある程度広がった状態のレーザ光を拡散部により拡散させることができる。これにより、レーザ光が互いに重なることに起因して投影用スクリーンに投影される画像の解像度が低下するのを抑制しながら、スペックルノイズの十分な低減効果を得ることができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、レンズ部材のレンズピッチは、レーザ光発生部から照射されるレーザ光の径の略１／３以下である。このように構成すれば、投影部により走査されたレーザ光を容易に小さく（３つ以上に）分割して、分割されたレーザ光を投影することができる。これにより、投影部により走査されたレーザ光がレンズ部のうちの一部に入射する場合に、レンズ部のうちの一部によって分割されるレーザ光が投影される領域と、隣接するレンズ部によって分割されるレーザ光が投影される領域との間のレーザ光が投影されない領域が生じることに起因して投影用スクリーンに投影される画像の解像度が低下するのを抑制することができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、レンズ部材は、少なくとも２つの異なる焦点距離を有するレンズ部が配列されて構成されている。このように構成すれば、異なる焦点距離を有するレンズ部により容易にレーザ光を異なる角度に分割することができるので、容易に、その拡散成分の合成によりスペックルノイズを効果的に低減することができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、レンズ部材は、少なくとも２つの異なるレンズピッチでレンズ部が配列されて構成されている。このように構成すれば、異なるレンズピッチで配列されたレンズ部により容易にレーザ光を異なる角度に分割することができるので、容易に、その拡散成分の合成によりスペックルノイズをより効果的に低減することができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、レンズ部材は、複数のレンズ部を含むマイクロレンズアレイである。このように構成すれば、マイクロレンズアレイにより、容易に、投影部により走査されるレーザ光を分割することができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、拡散部材は、所定の方向にレーザ光を拡散させる指向性を有する指向性拡散シートである。このように構成すれば、レーザ光を全方位に拡散させる場合と異なり、表示方向側に向けてレーザ光を拡散させることができるので、過度の拡散により画像の輝度が低下するのを抑制することができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、レンズ部材は、一方の面が凸レンズ状に突出するように形成されるとともに、他方の面が略平坦な平坦面を有するように形成され、拡散部材は、入射面が略平坦になるように形成されるとともに、入射面とは反対側の出射面近傍には拡散部が形成され、投影用スクリーンは、レンズ部材の平坦面と、拡散部材の入射面とが接合されて構成されている。このように構成すれば、レンズ部材に対する拡散部材の位置を安定して固定することができるので、拡散部がレンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿ってレンズ部材の焦点距離よりも所定の距離分離れた位置に安定して配置することができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、拡散部は、複数設けられ、複数の拡散部のピッチは、レンズ部材のレンズピッチよりも小さい。このように構成すれば、レンズ部材のレンズピッチに起因して投影用スクリーンに投影された画像が粗くなるのを抑制することができる。

この発明の第２の局面による投影用スクリーンは、照射されるレーザ光を分割する複数のレンズ部を含むレンズ部材と、レンズ部材に対向して配置され、レンズ部材により分割されたレーザ光が入射する入射面および入射面から入射したレーザ光を拡散させる粒状の拡散部を有する拡散部材とを含み、前記拡散部材の拡散部は、前記レンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿って前記レンズ部材の焦点距離よりも離れた位置に配置され、拡散部材の拡散部は、拡散部材の厚み方向の中央よりも入射面と反対側の出射面側に設けられている。

この発明の第２の局面による投影用スクリーンでは、上記のように、レンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿ってレンズ部材の焦点距離よりも離れた位置に拡散部材の拡散部を配置することによって、焦点位置を通過して径が大きくなった状態のレーザ光を拡散部により拡散させることができるので、拡散部におけるレーザ光のスポット径に対して拡散部のピッチが相対的に大きくなるのを抑制することができる。これにより、レーザ光を拡散部により十分に拡散させることができるので、その拡散成分の合成によりスペックルノイズの十分な低減効果を得ることができる。

本発明によれば、上記のように、レーザ光を十分に拡散させることによりスペックルノイズの十分な低減効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態によるプロジェクタを示した概略図である。本発明の第１実施形態によるプロジェクタのレンズ部によりレーザ光が分割される状態を示した図である。本発明の第１実施形態によるプロジェクタのレンズ部の一部によりレーザ光が分割される状態を示した図である。本発明の第１実施形態によるプロジェクタのマイクロレンズアレイの焦点距離を説明するための概略図である。本発明の第１実施形態によるプロジェクタのマイクロレンズアレイを示した平面図である。本発明の第１実施形態によるプロジェクタのプロジェクタ本体を示したブロック図である。本発明の第２実施形態によるプロジェクタの透過型スクリーンを示した側面図である。本発明の第１実施形態の変形例によるプロジェクタの略正方形のレンズ部からなるマイクロレンズアレイを示した平面図である。本発明の第１実施形態の変形例によるプロジェクタの略正六角形のレンズ部からなるマイクロレンズアレイを示した平面図である。本発明の第１実施形態の変形例によるプロジェクタのレンチキュラ形状のレンズ部からなるマイクロレンズアレイを示した平面図である。本発明の第１実施形態の変形例によるプロジェクタの異なる大きさのレンズ部からなるマイクロレンズアレイを示した平面図である。本発明の第１実施形態の変形例によるプロジェクタの異なる焦点距離のレンズ部からなるマイクロレンズアレイを示した平面図である。本発明の第１実施形態の変形例によるプロジェクタの指向性拡散シートを示した図である。

（第１実施形態）
以下、図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態によるプロジェクタ１００の構成について説明する。

本発明の第１実施形態によるプロジェクタ１００は、図１に示すように、透過型スクリーン１とプロジェクタ本体２とから主に構成されている。透過型スクリーン１には、プロジェクタ本体２から走査されたレーザ光が投影されるように構成されている。また、透過型スクリーン１は、プロジェクタ本体２によりレーザ光が走査されることによって、映像（画像）を表示可能なように構成されている。なお、透過型スクリーン１は、本発明の「投影用プロジェクタ」の一例である。

透過型スクリーン１は、図２および図３に示すように、複数のレンズ部１１１を含むマイクロレンズアレイ１１と、レーザ光を拡散させる複数の拡散部１２１を有する指向性拡散シート１２とから主に構成されている。また、マイクロレンズアレイ１１と、指向性拡散シート１２とは、スペーサ（図示せず）を介して、所定の間隔を隔てて配置されている。なお、マイクロレンズアレイ１１は、本発明の「レンズ部材」の一例である。また、指向性拡散シート１２は、本発明の「拡散部材」の一例である。

マイクロレンズアレイ１１（レンズ部１１１）は、図４に示すように、所定の焦点距離Ｄ１を有するように構成されている。具体的には、マイクロレンズアレイ１１（レンズ部１１１）のＸ２方向側から入射するレーザ光（入射光）は、マイクロレンズアレイ１１に入射する際に屈折される。また、マイクロレンズアレイ１１（レンズ部１１１）のＸ１方向側から外部に出射するレーザ光（出射光）は、レンズ部１１１により屈折される。この入射光と出射光の交点１１２の軌跡が、光学上の主面１１３として定義される。また、主面１１３とレンズ部１１１の回転対称軸に一致する光軸１１４との交点は、光学上の主点１１５として定義される。そして、主点１１５と焦点１１６との距離が、焦点距離Ｄ１として定義される。また、マイクロレンズアレイ１１は、所定の焦点距離Ｄ１（たとえば、０．５ｍｍ）を有するように構成されている。また、マイクロレンズアレイ１１は、ガラスやプラスチックなどにより構成されている。

ここで、第１実施形態では、マイクロレンズアレイ１１は、図２および図３に示すように、一方（Ｘ１方向）の面１１７が複数の凸部１１９を有するように形成されるとともに、他方（Ｘ２方向）の面１１８が略平坦状に形成されている。レンズ部１１１は、Ｘ１方向側の面１１７の凸部１１９により凸レンズ状に形成されている。また、マイクロレンズアレイ１１のＸ２方向の面１１８は、プロジェクタ本体２から出射されたレーザ光が入射するように構成されている。また、マイクロレンズアレイ１１は、隣接するレンズ部１１１のレンズピッチがＷ１になるように構成されている。また、マイクロレンズアレイ１１は、不規則な（六角形を構成する６つの辺がすべて同じ長さではない）六角形形状の複数のレンズ部１１１（図５参照）が配列されて構成されている。また、マイクロレンズアレイ１１は、複数のレンズ部１１１が平面視において隙間なく敷き詰められて（平面充填されて）構成されている。このマイクロレンズアレイ１１は、隣接するレンズ部１１１のレンズピッチがＷ１になるように複数のレンズ部１１１の凸部１１９が形成されている。

また、第１実施形態では、マイクロレンズアレイ１１は、図２および図３に示すように、レンズ部１１１のレンズピッチＷ１が後述する赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４および緑色ＬＤ２５（図６参照）から照射されるレーザ光の径Ｗ２の略１／３以下になるように構成されている。たとえば、レンズ部１１１のレンズピッチＷ１は、略０．１ｍｍであり、赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４および緑色ＬＤ２５から照射されるレーザ光の径Ｗ２は、略０．６ｍｍになるように構成されている。

また、第１実施形態では、複数のレンズ部１１１は、図２および図３に示すように、スキャナミラー２８（図６参照）により走査されるレーザ光を分割するように構成されている。また、図２に示すように、レンズ部１１１の凸部１１９の全体にレーザ光が入射する（レーザ光が焦点１１６を基準に対称になるように指向性拡散シート１２に投影される）場合には、レーザ光は直進する方向に均等に３つに分割された状態で絞られる。また、図３に示すように、レンズ部１１１の凸部１１９の一部にレーザ光が入射する（レーザ光が焦点１１６を基準に点対称になるように指向性拡散シート１２に投影される）場合には、レーザ光は不均等に分割された状態で絞られる。この場合、指向性拡散シート１２には、レーザ光が投影されない領域が生じる。

指向性拡散シート１２は、図２および図３に示すように、マイクロレンズアレイ１１よりも表示方向側（Ｘ１方向側）に配置されている。また、指向性拡散シート１２は、入射したレーザ光を表示方向側（Ｘ１方向側）に拡散させる指向性を有している。また、指向性拡散シート１２は、Ｘ１方向側から入射した光（たとえば、室内の照明光）を表示方向側（Ｘ１方向側）に向けて拡散させない指向性を有する。また、指向性拡散シート１２は、たとえば、プラスチックなどにより構成されている。

また、第１実施形態では、指向性拡散シート１２は、図２および図３に示すように、マイクロレンズアレイ１１に対向して配置され、レンズ部１１１により分割されたレーザ光が入射する入射面１２２および入射面１２２から入射したレーザ光を拡散させる拡散部１２１を含む。また、拡散部１２１は、指向性拡散シート１２の表示方向側（Ｘ１方向側）の表面近傍に複数設けられている。また、拡散部１２１は、たとえば、ビーズ、空孔および屈折率界面などにより構成されている。また、拡散部１２１は、指向性拡散シート１２の任意の位置に配置可能なように構成されている。また、複数の拡散部１２１のＺ方向のピッチＷ３（たとえば、５０μｍ）は、レンズ部１１１のレンズピッチＷ１よりも十分小さくなるように構成されている。

また、第１実施形態では、指向性拡散シート１２の拡散部１２１は、図２および図３に示すように、マイクロレンズアレイ１１の光学上の主面１１３に対して光軸１１４に沿ってレンズ部１１１の焦点距離Ｄ１よりも離れた位置で、かつ、マイクロレンズアレイ１１の焦点距離Ｄ１の略２倍の距離以内の位置に配置されるように構成されている。具体的には、指向性拡散シート１２の拡散部１２１は、マイクロレンズアレイ１１の光学上の主面１１３に対して光軸１１４に沿ってマイクロレンズアレイ１１の焦点距離Ｄ１の略２倍の距離（たとえば、１ｍｍ）の位置に配置されるように構成されている。

また、図２および図３に示すように、マイクロレンズアレイ１１の光学上の主面１１３に対して光軸１１４に沿って焦点距離Ｄ１よりも離れた位置では、拡散部１２１のピッチＷ３は、レーザ光の径Ｗ２に対して、相対的に広くなる。また、透過型スクリーン１は、マイクロレンズアレイ１１により分割されたレーザ光が指向性拡散シート１２の拡散部１２１で拡散されるように構成されている。また、本願発明者は、マイクロレンズアレイ１１により分割されたレーザ光（レーザ光の各成分）が交差する角度θが大きい（マイクロレンズアレイ１１による絞り込みが大きい）方がより効果的にスペックルノイズを低減させることを確認した。

次に、図６を参照して、プロジェクタ本体２の構成について説明する。プロジェクタ本体２は、映像入力インターフェース２１を介して、入力される映像を透過型スクリーン１に投影するように構成されている。プロジェクタ本体２は、映像処理部２２と、赤色のレーザ光を出力可能な赤色レーザダイオード（赤色ＬＤ）２３と、青色のレーザ光を出力可能な青色レーザダイオード（青色ＬＤ）２４と、緑色のレーザ光を出力可能な緑色レーザダイオード（緑色ＬＤ）２５と、レーザ制御部２６と、レーザドライバ２７とを備えている。赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４および緑色ＬＤ２５は、入力される画像信号に基づいてレーザ光を照射するように構成されている。また、プロジェクタ本体２は、１つのスキャナミラー２８と、スキャナミラー制御部２９と、スキャナミラー２８を駆動するスキャナミラードライバ３０と、ＲＧＢ（赤緑青）レーザ光の有する階調を検出する光検出器３１とをさらに備えている。また、プロジェクタ本体２の光学系としては、赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４、緑色ＬＤ２５、スキャナミラー２８および光検出器３１の他に、２つのハーフミラー３２および３３と、レンズ３４とが設けられている。赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４および緑色ＬＤ２５は、本発明の「レーザ光発生部」の一例である。

映像処理部２２は、入力された映像信号に基づいて、所定の時間間隔でビデオ信号データをレーザ制御部２６に送信するように構成されている。これにより、レーザ制御部２６は、ある所定の走査位置における画素（画像形成要素）情報を認識することが可能となる。

スキャナミラー２８は、スキャナミラードライバ３０により駆動され、所定の振れ角で振動可能な小型の振動ミラー素子である。スキャナミラー２８は、赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４および緑色ＬＤ２５から照射されるレーザ光を走査させることにより画像を投影するように構成されている。また、スキャナミラー制御部２９は、映像処理部２２において認識されたある所定の走査位置における画素情報に基づいて、スキャナミラードライバ３０を制御するように構成されている。つまり、スキャナミラー２８は、スキャナミラー制御部２９による制御に基づいて、投影範囲全体にわたってジグザグに（Ｚ方向の高さ位置をずらしながらＹ方向を往復するように（図１参照））ＲＧＢレーザ光を走査するように振動させられるように構成されている。なお、スキャナミラー２８は、本発明の「投影部」の一例である。

また、光検出器３１は、赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４および緑色ＬＤ２５からのレーザ光を検出可能に配置されている。また、光検出器３１は、レーザ制御部２６と接続されており、検出されたレーザ光の階調をレーザ制御部２６に出力するように構成されている。また、レーザ制御部２６は、光検出器３１から入力された階調に基づいて、走査位置における画素情報と比較して正しい階調か否かを判断するとともに、正しい階調でない場合には、正しい階調になるように赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４および緑色ＬＤ２５の出力（輝度）を調整するように構成されている。

次に、プロジェクタ本体２の光学系の構成について説明する。図６に示すように、ハーフミラー３２は、青色のレーザ光と緑色のレーザ光とが直角に交差する位置に配置されている。このハーフミラー３２は、青色のレーザ光を透過するとともに、緑色のレーザ光を反射するように構成されている。また、ハーフミラー３３は、ハーフミラー３２を通過した青色のレーザ光および緑色のレーザ光と赤色のレーザ光とが直角に交差する位置に配置されている。ハーフミラー３３は、青色のレーザ光および緑色のレーザ光の一部を光検出器３１側に反射させるとともに、青色のレーザ光および緑色のレーザ光の一部以外の残りをレンズ３４側に透過させるように構成されている。また、ハーフミラー３３は、赤色のレーザ光の一部を光検出器３１側に透過させるとともに、赤色のレーザ光の一部以外の残りをレンズ３４側に反射させるように構成されている。また、レンズ３４は、赤色のレーザ光、青色のレーザ光および緑色のレーザ光の光軸を揃えて所定の階調を有するＲＧＢレーザ光にする機能を有する。また、レンズ３４において光軸が揃えられたＲＧＢレーザ光は、スキャナミラー２８により反射されることによって投影範囲に向けて走査されるように構成されている。

第１実施形態では、上記のように、マイクロレンズアレイ１１の光学上の主面１１３に対して光軸１１４に沿ってマイクロレンズアレイ１１の焦点距離Ｄ１よりも離れた位置に指向性拡散シート１２の拡散部１２２を配置することによって、焦点位置を通過して径が大きくなった状態のレーザ光を拡散部１２２により拡散させることができるので、拡散部１２２におけるレーザ光のスポット径に対して拡散部１２２のピッチが相対的に大きくなるのを抑制することができる。これにより、レーザ光を拡散部１２２により十分に拡散させることができるので、その拡散成分の合成によりスペックルノイズの十分な低減効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、拡散部１２２を、マイクロレンズアレイ１１の光学上の主面１１３に対して光軸１１４に沿ってマイクロレンズアレイ１１の焦点距離Ｄ１の略２倍の距離の位置に配置する。これにより、分割されたレーザ光が焦点位置を過ぎて径が広がることにより隣接するレーザ光が互いに重なるのを防止しながら、焦点位置を通過して広がった状態のレーザ光を拡散部１２２により拡散させることができる。その結果、レーザ光が互いに重なることに起因して画像の解像度が低下するのを抑制しながら、スペックルノイズの十分な低減効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、マイクロレンズアレイ１１のレンズピッチＷ１が赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４および緑色ＬＤ２５から照射されるレーザ光の径の略１／６になるようにマイクロレンズアレイ１１を構成する。これにより、スキャナミラー２８により走査されたレーザ光を容易に小さく分割して、分割されたレーザ光を投影することができる。その結果、スキャナミラー２８により走査されたレーザ光がレンズ部１１１のうちの一部に入射する場合に、レンズ部１１１のうちの一部によって分割されるレーザ光が投影される領域と、隣接するレンズ部１１１によって分割されるレーザ光が投影される領域との間のレーザ光が投影されない領域が生じることに起因して画像の解像度が低下するのを抑制することができる。

第１実施形態では、上記のように、複数のレンズ部１１１を含むマイクロレンズアレイ１１によりレンズ部材を構成する。これにより、マイクロレンズアレイ１１により、容易に、スキャナミラー２８により走査されるレーザ光を分割することができる。

第１実施形態では、上記のように、所定の方向にレーザ光を拡散させる指向性を有する指向性拡散シート１２により拡散部材を構成する。これにより、表示方向側に向けてレーザ光を拡散させることができるので、過度の拡散により画像の輝度が低下するのを抑制することができる。

第１実施形態では、上記のように、マイクロレンズアレイ１１のレンズピッチＷ１よりも小さくなるように複数の拡散部１２２のピッチＷ３を構成する。このように構成すれば、マイクロレンズアレイ１１のレンズピッチＷ１に起因して、画像が粗くなるのを抑制することができる。

（第２実施形態）
以下、図７を参照して、本発明の第２実施形態によるプロジェクタ２００の構成について説明する。

この第２実施形態では、マイクロレンズアレイ１１と、指向性拡散シート１２とを、スペーサにより、所定の間隔を隔てて配置した第１実施形態と異なり、マイクロレンズアレイ４１と、指向性拡散シート４２とを直接接合する構成の透過型スクリーン１０１を含むプロジェクタ２００について説明する。なお、マイクロレンズアレイ４１は、本発明の「レンズ部材」の一例である。また、指向性拡散シート４２は、本発明の「拡散部材」の一例である。また、透過型スクリーン１０１は、本発明の「投影用スクリーン」の一例である。

第２実施形態によるプロジェクタ２００では、入力される画像信号に基づいてレーザ光を照射する赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４および緑色ＬＤ２５と、赤色ＬＤ２３、青色ＬＤ２４および緑色ＬＤ２５から照射されるレーザ光を走査させることにより画像を投影するスキャナミラー２８と、画像が投影される透過型スクリーン１０１とを備えている。

また、透過型スクリーン１０１は、図７に示すように、スキャナミラー２８により走査されるレーザ光を分割する複数のレンズ部４１３を含むレンズ部材４１と、レンズ部材４１に対向して配置され、レンズ部材４１により分割されたレーザ光が入射する入射面４２１および入射面４２１から入射したレーザ光を拡散させる拡散部４２３を有する拡散部材４２とを含む。また、マイクロレンズアレイ４１は、一方（Ｘ２方向）の面４１１が凸レンズ状に突出するように形成されるとともに、他方（Ｘ１方向）の面が略平坦な平坦面４１２を有するように形成されている。また、マイクロレンズアレイ４１は、所定の焦点距離Ｄ１を有するように構成されている。また、マイクロレンズアレイ４１は、隣接するレンズ部４１３のレンズピッチがＷ１になるように構成されている。

また、指向性拡散シート４２は、図７に示すように、入射面４２１（Ｘ１方向の面）が略平坦になるように形成されている。また、指向性拡散シート４２の入射面４２１とは反対側（Ｘ１方向側）の出射面４２２近傍には、拡散部４２３が形成されている。また、透過型スクリーン１０１は、マイクロレンズアレイ４１の平坦面４１２と、指向性拡散シート４２の入射面４２１とが接合されて構成されている。また、マイクロレンズアレイ４１と、指向性拡散シート４２とは、たとえば、紫外線接着剤などを用いて接合されている。

また、複数の拡散部４２３は、図７に示すように、レンズ部材４１の光学上の主面１１３に対して光軸１１４に沿ってレンズ部材４１の焦点距離Ｄ１よりも離れた位置に配置されるように構成されている。また、拡散部材４２の入射面４２１は、レンズ部材４１の光学上の主面１１３に対して光軸１１４に沿ってレンズ部材４１の焦点距離Ｄ１よりもレンズ部材４１側に配置されるように構成されている。また、複数の拡散部４２３は、隣接する拡散部４２３のピッチがＷ３になるように構成されている。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、マイクロレンズアレイ４１の光学上の主面１１３に対して光軸１１４に沿ってマイクロレンズアレイ４１の焦点距離Ｄ１よりも離れた位置に指向性拡散シート４２の拡散部４２３を配置することによって、焦点位置を通過して径が大きくなった状態のレーザ光を拡散部４２３により拡散させることができるので、拡散部４２３におけるレーザ光のスポット径に対して拡散部４２３のピッチが相対的に大きくなるのを抑制することができる。これにより、レーザ光を拡散部４２３により十分に拡散させることができるので、その拡散成分の合成により、スペックルノイズの十分な低減効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、平坦面４１２を有するようにマイクロレンズアレイ４１を形成し、入射面４２１が略平坦になるとともに、出射面４２２近傍には拡散部４２３を形成するように指向性拡散シート４２を構成し、マイクロレンズアレイ４１の平坦面４１２と、指向性拡散シート４２の入射面４２１とを接合するように構成する。これにより、拡散部４２３をマイクロレンズアレイ４１の光学上の主面１１３に対して光軸１１４に沿ってマイクロレンズアレイ４１の焦点距離Ｄ１よりも所定の距離分離れた位置に安定して配置することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

上記第１および第２実施形態では、マイクロレンズアレイ（レンズ部材）部を、平面視で不規則な（六角形を構成する６つの辺がすべて同じ長さではない）六角形形状のレンズ部を平面視において隙間なく敷き詰めて（平面充填して）形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、不規則な六角形形状以外の、不規則な多角形形状のレンズ部を平面視において隙間なく敷き詰めてレンズ部材を形成してもよい。また、本発明では、不規則な六角形形状以外の、正多角形形状（たとえば、平面視で略正方形（四角形を構成する４つの辺が略同じ長さの正方形）形状（図８参照）、平面視で略正六角形（六角形を構成する６つの辺が略同じ長さの六方形）形状（図９参照）など）のレンズ部を平面視において隙間なく敷き詰めてレンズ部材を形成してもよい。また、本発明では、図１０に示すように、平面視でレンチキュラ形状のレンズ部を平面視において隙間なく敷き詰めてレンズ部材を形成してもよい。また、本発明では、図１１に示すように、複数の異なる大きさのレンズ部を平面視において隙間なく敷き詰めてレンズ部材を形成してもよい。

上記第１および第２実施形態では、拡散部をマイクロレンズアレイ（レンズ部材）の光学上の主面に対して光軸に沿ってマイクロレンズアレイの焦点距離の略２倍の位置に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿ってレンズ部材の焦点距離よりも離れた位置であれば、拡散部をレンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿ってレンズ部材の焦点距離の略２倍の距離よりも小さい（近い）位置に配置してもよい。

上記第１および第２実施形態では、マイクロレンズアレイ（レンズ部材）のレンズピッチを、レーザ光の径の略１／６になるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レンズ部材のレンズピッチを、レーザ光の径の略１／３未満略１／１０以上のレンズピッチに構成してもよい。また、レーザ光の径の略１／６未満略１／１０以上に、レンズ部材のレンズピッチを構成することが好ましい。このように構成すれば、レンズ部材のレンズピッチに起因して投影用スクリーンに投影された画像が粗くなる（ざらつく）のを抑制しながら、投影部により走査されたレーザ光がレンズ部のうちの一部に入射する場合に、レンズ部のうちの一部によって分割されるレーザ光が投影される領域と、隣接するレンズ部によって分割されるレーザ光が投影される領域との間のレーザ光が投影されない領域が生じることに起因して投影用スクリーンに投影される画像の解像度が低下するのを抑制することができる。

上記第１および第２実施形態では、焦点距離が一定であるレンズ部を配列してマイクロレンズアレイ（レンズ部材）を構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１２に示すように、少なくとも２つの異なる焦点距離を有するレンズ部７０２および７０３を配列してレンズ部材を構成してもよい。

上記第１および第２実施形態では、レンズピッチが一定であるレンズ部を配列してマイクロレンズアレイ（レンズ部材）を構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、少なくとも２つの異なるレンズピッチを有するレンズ部を配列してレンズ部材を構成してもよい。たとえば、図１１に示すように、３つの異なるレンズピッチを有するレンズ部材６０２、６０３および６０４を配列してレンズ部材を構成してもよい。

上記第１および第２実施形態では、拡散部材の一例として、指向性拡散シートを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、指向性拡散シート以外の、たとえば、乳白色半透明板などの体積拡散板およびすりガラスなどの表面拡散板などの拡散部材であってもよい。

上記第１および第２実施形態では、指向性拡散シート（拡散部材）のＸ１方向側の表面近傍に拡散部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１３に示すように、最もレンズ部材に近い距離に配置される拡散部がレンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿ってレンズ部材の焦点距離よりも離れた位置に設けられれば、拡散部を拡散部材の内部の任意の位置に設けてもよい。

上記第１および第２実施形態では、一方の面が凸レンズ状に突出するように形成されたマイクロレンズアレイ（レンズ部材）を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、両方の面が凸レンズ状に突出するように形成されたレンズ部材であってもよい。

上記第１および第２実施形態では、レンズ部材の一例として、マイクロレンズアレイを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数のレンズ部により形成されるマイクロレンズアレイに限らず、レーザ光を分割する機能を有していればマイクロレンズアレイ以外のレンズ部材であってもよい。

上記第１および第２実施形態では、投影用スクリーンの一例として、透過型スクリーンを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、反射型スクリーンなど、透過型スクリーン以外の投影用スクリーンであってもよい。

１、１０１透過型スクリーン（投影用スクリーン）
１１、４１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、マイクロレンズアレイ（レンズ部材）
１２、４２指向性拡散シート（拡散部材）
２３赤色ＬＤ（レーザ光発生部）
２４青色ＬＤ（レーザ光発生部）
２５緑色ＬＤ（レーザ光発生部）
２８スキャナミラー（投影部）
１００、２００プロジェクタ
１１１、４１３、６０２、６０３、７０２、７０３、７０４レンズ部
１１３主面
１１４光軸
１２１、４２３拡散部
１２２、４２１入射面
４１２平坦面
４２１平坦面
４２２出射面

Claims

入力される画像信号に基づいてレーザ光を照射するレーザ光発生部と、
前記レーザ光発生部から照射されるレーザ光を走査させることにより画像を投影する投影部と、
前記画像が投影される投影用スクリーンとを備え、
前記投影用スクリーンは、前記投影部により走査されるレーザ光を分割する複数のレンズ部を含むレンズ部材と、前記レンズ部材に対向して配置され、前記レンズ部材により分割されたレーザ光が入射する入射面および前記入射面から入射したレーザ光を拡散させる粒状の拡散部を有する拡散部材とを含み、前記拡散部材の拡散部は、前記レンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿って前記レンズ部材の焦点距離よりも離れた位置に配置され、前記拡散部材の拡散部は、前記拡散部材の厚み方向の中央よりも前記入射面と反対側の出射面側に設けられている、プロジェクタ。
前記拡散部材の拡散部は、前記レンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿って前記レンズ部材の焦点距離よりも離れた位置で、かつ、前記レンズ部材の焦点距離の略２倍の距離以内の位置に配置されている、請求項１に記載のプロジェクタ。
前記レンズ部材のレンズピッチは、前記レーザ光発生部から照射されるレーザ光の径の略１／３以下である、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
前記レンズ部材は、少なくとも２つの異なる焦点距離を有するレンズ部が配列されて構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
前記レンズ部材は、少なくとも２つの異なるレンズピッチでレンズ部が配列されて構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
前記レンズ部材は、前記複数のレンズ部を含むマイクロレンズアレイである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
前記拡散部材は、所定の方向にレーザ光を拡散させる指向性を有する指向性拡散シートである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
前記レンズ部材は、一方の面が凸レンズ状に突出するように形成されるとともに、他方の面が略平坦な平坦面を有するように形成され、
前記拡散部材は、前記入射面が略平坦になるように形成されるとともに、前記入射面とは反対側の出射面近傍には前記拡散部が形成され、
前記投影用スクリーンは、前記レンズ部材の平坦面と、前記拡散部材の入射面とが接合されて構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
前記拡散部は、複数設けられ、
複数の前記拡散部のピッチは、前記レンズ部材のレンズピッチよりも小さい、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
照射されるレーザ光を分割する複数のレンズ部を含むレンズ部材と、
前記レンズ部材に対向して配置され、前記レンズ部材により分割されたレーザ光が入射する入射面および前記入射面から入射したレーザ光を拡散させる粒状の拡散部を有する拡散部材とを含み、前記拡散部材の拡散部は、前記レンズ部材の光学上の主面に対して光軸に沿って前記レンズ部材の焦点距離よりも離れた位置に配置され、前記拡散部材の拡散部は、前記拡散部材の厚み方向の中央よりも前記入射面と反対側の出射面側に設けられている、投影用スクリーン。