(57)【要約】  レーザ投射装置の投射光学系を構成する複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を、レーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させるための振動装置を備え、投射光学系から投射されるレーザ光の最小スポットの位置をレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させることで、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを、人間の眼で認識できない程度に低減することができるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することができる。
2009019973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
複数の光学素子で構成され、前記レーザ光源からのレーザ光をスクリーンに投射するための投射光学系と、
前記複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を、前記レーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させるための振動装置とを備えることを特徴とするレーザ投射装置。
【請求項２】
前記投射光学系は、前記レーザ光を２次元的に走査するための走査装置と、
前記レーザ光源からの前記レーザ光を、前記走査装置へ伝送するための入射光学系とを備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ投射装置。
【請求項３】
前記投射光学系は、前記レーザ光を２次元的に走査するための走査装置と、
前記レーザ光源からの前記レーザ光を、前記走査装置へ伝送するための入射光学系と、
前記走査装置によって走査された前記レーザ光を、前記スクリーンへ伝送するための走査光学系とを備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ投射装置。
【請求項４】
前記入射光学系を構成する複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子に、前記振動装置が設置されることを特徴とする請求の範囲第２項または第３項に記載のレーザ投射装置。
【請求項５】
前記走査光学系を構成する複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子に、前記振動装置が設置されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のレーザ投射装置。
【請求項６】
前記走査装置に、前記振動装置が設置されることを特徴とする請求の範囲第２項または第３項に記載のレーザ投射装置。
【請求項７】
前記投射光学系の全体を搭載するための基台を備え、
前記基台に、前記振動装置が設置されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載のレーザ投射装置。
【請求項８】
画像のフレーム周波数をＦｓｃａｎ（Ｈｚ）、前記振動装置の振動周波数をＦｄｅｆ（Ｈｚ）、Ｎを１以上の整数として、
Ｆｓｃａｎ／Ｆｄｅｆ≠Ｎ
を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１項に記載のレーザ投射装置。
【請求項９】
前記光学素子の周期的変位による前記投射光学系から投射される前記レーザ光の最小スポット位置の光軸方向の変位量をΔ、前記最小スポット位置での前記レーザ光のスポットサイズをＷ、前記レーザ光の波長をλ、円周率をπとして、
Ｗ  ＜  Δ＜  π・Ｗ２／（２λ）
を満たすことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１項に記載のレーザ投射装置。
【請求項１０】
請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１項に記載のレーザ投射装置を載置し、前記レーザ投射装置の投射方向前方に立設された略鉛直方向を含む略平面上に画像を投射することを特徴とする画像投射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ポケットプロジェクタ、データプロジェクタ、リアプロジェクションテレビ等の画像投影装置などに適用可能であって、レーザ光を用いてスクリーン上に画像を投射するレーザ投射装置および画像投射方法に関し、さらに詳しくは、レーザ光によって発生する投射画像のスペックルを低減する手法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光源を用いた各種プロジェクタが提案されており、放電ランプを光源として用いた従来のプロジェクタと比較すると、大きな色再現範囲が確保できる点で、次世代の高品質映像表示装置として注目されている。【０００３】
レーザ光を透過型または反射型のスクリーンに投射した場合、レーザ光の干渉に起因して、投影画像がスクリーンから浮いたように見えたり、スペックルが斑点状ノイズとなってスクリーン上に現れる。こうしたスペックルは、観察者の眼を眩惑させて投射画像の視認が困難になったり、映像品質を低下させることから、極力少ない方が望ましい。【０００４】
下記特許文献１は、走査型レーザ投射装置において、走査手段とスクリーンの間に複屈折板を配置し、複屈折板の光学軸がレーザ光の偏光方向に対して傾くように位置決めされている。偏光分離された２つのレーザ光によるスペックルパターンの重ね合わせにより、スペックルコントラストを低減している。【０００５】
下記特許文献２は、レーザ光源を用いた背面投射型ディスプレイにおいて、スクリーンを画面と平行に回転運動させることで、スペックルやシンチレーションを低減している。【０００６】
下記特許文献３は、背面投射型ディスプレイにおいて、投射レンズを光軸と垂直な方向に微小振動させることによって、スペックルやシンチレーションを低減している。
【特許文献１】特開２００６−２８４７４９号公報
【特許文献２】特開２００６−３４３６６３号公報
【特許文献３】特開２００３−２１８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は、偏光を重ね合わせてスペックルを低減させる狙いであるが、偏光は直交する２方向しかないので、重ね合わせで得られる低減効果は５０％しかない。【０００８】
特許文献２は、スペックル低減にはある程度効果があると考えられるが、大きなスクリーンを動かす必要があるため、駆動構成が必然的に大型化してしまう。さらに、使用可能なスクリーンが限られてしまうため、例えば、不特定のスクリーンを対象とした携帯型プロジェクタには不向きである。【０００９】
特許文献３では、投射レンズを光軸と垂直な方向に微小振動させているため、画素サイズが振動方向に実質的に大きくなってしまい、解像度の劣化をもたらす。【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを低減できるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、以下の構成により達成することができる。【００１２】
１．レーザ光源と、
複数の光学素子で構成され、前記レーザ光源からのレーザ光をスクリーンに投射するための投射光学系と、
前記複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を、前記レーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させるための振動装置とを備えることを特徴とするレーザ投射装置。【００１３】
２．前記投射光学系は、前記レーザ光を２次元的に走査するための走査装置と、
前記レーザ光源からの前記レーザ光を、前記走査装置へ伝送するための入射光学系とを備えることを特徴とする前記１に記載のレーザ投射装置。【００１４】
３．前記投射光学系は、前記レーザ光を２次元的に走査するための走査装置と、
前記レーザ光源からの前記レーザ光を、前記走査装置へ伝送するための入射光学系と、
前記走査装置によって走査された前記レーザ光を、前記スクリーンへ伝送するための走査光学系とを備えることを特徴とする前記１に記載のレーザ投射装置。【００１５】
４．前記入射光学系を構成する複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子に、前記振動装置が設置されることを特徴とする前記２または３に記載のレーザ投射装置。【００１６】
５．前記走査光学系を構成する複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子に、前記振動装置が設置されることを特徴とする前記３に記載のレーザ投射装置。【００１７】
６．前記走査装置に、前記振動装置が設置されることを特徴とする前記２または３に記載のレーザ投射装置。【００１８】
７．前記投射光学系の全体を搭載するための基台を備え、
前記基台に、前記振動装置が設置されることを特徴とする前記１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ投射装置。【００１９】
８．画像のフレーム周波数をＦｓｃａｎ（Ｈｚ）、前記振動装置の振動周波数をＦｄｅｆ（Ｈｚ）、Ｎを１以上の整数として、
Ｆｓｃａｎ／Ｆｄｅｆ≠Ｎ
を満たすことを特徴とする前記１乃至７のいずれか１項に記載のレーザ投射装置。【００２０】
９．前記光学素子の周期的変位による前記投射光学系から投射される前記レーザ光の最小スポット位置の光軸方向の変位量をΔ、前記最小スポット位置での前記レーザ光のスポットサイズをＷ、前記レーザ光の波長をλ、円周率をπとして、
Ｗ  ＜  Δ＜  π・Ｗ２／（２λ）
を満たすことを特徴とする前記１乃至７のいずれか１項に記載のレーザ投射装置。【００２１】
１０．前記１乃至９のいずれか１項に記載のレーザ投射装置を載置し、前記レーザ投射装置の投射方向前方に立設された略鉛直方向を含む略平面上に画像を投射することを特徴とする画像投射方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、レーザ投射装置の投射光学系を構成する複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を、レーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させるための振動装置を備え、投射光学系から投射されるレーザ光の最小スポットの位置をレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させることで、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを、人間の眼で認識できない程度に低減することができるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することができる。【００２３】
従って、本発明は、スクリーンでの投射画像のスペックルを低減できる点で、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示す構成図である。
【図６】本発明の第６実施形態を示す構成図である。
【図７】本発明の第７実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
ＬＢ，ＬＲ，ＬＧ  レーザ素子
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６  レンズ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３  色合成ミラー
ＭＳ  走査装置
ＳＣ  スクリーン
ＵＡ，ＵＢ  レンズユニット
ＢＰ  基台
ＶＢ  振動装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係るレーザ投射装置は、レーザ光源と、複数の光学素子で構成され、レーザ光源からのレーザ光をスクリーンに投射するための投射光学系と、前記複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子をレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させるための振動装置などで構成される。【００２７】
より具体的には、投射光学系は、レーザ光を２次元的に走査するための走査装置と、レーザ光源からのレーザ光を走査装置へ伝送するための入射光学系と、走査装置によって走査されたレーザ光をスクリーンへ伝送するための走査光学系などを備える。【００２８】
レーザ光源など、可干渉な光を発生する光源を用いた場合、上述したように、スペックルが発生すると、投影画像が浮いたように見えるため、映像品質を低下させてしまう。スペックルは、可干渉な光を使用する限り回避できないため、その発生を完全に除去することはできない。従って、スペックルを可能な限り低減できる手法が望まれている。【００２９】
スペックルの低減方法は、大きく分けて２つある。第１の手法は、光源の見かけの可干渉性を低減させるものである。具体的には、ａ）複数の偏光状態を重ね合わせる、ｂ）複数の波長を重ね合わせる、ｃ）複数の位相状態を重ね合わせる、などのように光源側に工夫を加える方法である。しかしながら、こうした手法は、レーザ光源に特有の偏光の一様性や波長の単一性といった利点を損なうことになるため、あまり好ましくない。【００３０】
第２の手法は、人間の眼で認識できない範囲で、発生したスペックルを時間的に変化させて重ね合わせることにより、スペックルを低減する方法である。人間の眼で認識できないように時間的な積算を行うだけでスペックルを低減できることから、レーザ光源の偏光や波長の一様性を保つことができる。【００３１】
本発明に係るレーザ投射装置では、投射光学系を構成する複数の光学素子のうち、少なくとも１つの光学素子をレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させることによって、投射されるレーザ光の最小スポット位置を光軸方向に周期的に変位させて、スペックルを低減している。【００３２】
通常、レーザ投射装置から投射されるレーザ光がスクリーン面で最小スポットとなるように投射光学系等を設定する。そこで、以下の説明および各実施形態では、投射されるレーザ光の最小スポット位置の光軸方向の変位量ではなく、スクリーン上でのレーザ光のデフォーカス（焦点ずれ）量として説明する。【００３３】
周期的なデフォーカスを発生させる手法には、１）投射光学系の全体を光軸方向に周期的に変位させる、２）ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーなどの走査装置を周期的に変位させる、３）入射光学系の少なくとも一部を光軸方向に周期的に変位させる、４）走査光学系の少なくとも一部を光軸方向に周期的に変位させる、等が考えられ、いずれも同程度のスペックル低減効果が得られる。【００３４】
さらに、デフォーカスによるスペックル低減を実施する場合、走査型レーザ方式のレーザ投射装置が好ましい。走査型レーザ方式では、一般に言われるように、スクリーン上のどこにでもピントが合うということを特徴としているため、例えば、２次元型の液晶パネルやＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を使用した場合と比較して、デフォーカスによる画像劣化の影響がほとんど無い。【００３５】
また、走査型レーザ方式において、投射画像における１つの画素には１フレーム毎に１度しか光が来ない。例えば、画像のフレーム周期が６０分の１秒の場合、１つの画素には６０分の１秒ごとに光が照射される。従って、画素投影型（ＤＭＤや液晶パネル、さらにホログラム方式）と比較すると、１つの画素におけるスペックルの状態はフレーム周期ごとに変化するため、原理的にスペックルが目立ちにくいという利点がある。【００３６】
さらに、デフォーカスを周期的に発生させた場合、瞬間的にはスペックルは発生しているが、人間の眼には積算として感じるために、スペックルを低減できる。【００３７】
その際、デフォーカスの振動周波数がフレームレートと同期してしまうと、平均化されにくい。その対策として、画像のフレーム周波数は、デフォーカスの振動周波数の整数倍でないことが好ましい。即ち、画像のフレーム周波数をＦｓｃａｎ（Ｈｚ）、振動装置の振動周波数をＦｄｅｆ（Ｈｚ）、Ｎを１以上の整数として、
Ｆｓｃａｎ／Ｆｄｅｆ≠Ｎ
を満たすことをことが好ましい。【００３８】
さらに、画像のフレーム周波数が、デフォーカスの振動周波数の整数倍に接近している場合もスペックルの平均化が充分に行われない可能性がある。そこで、実数の小数部を求める関数Ｆｒａｃ（）を用いて、
０．０５＜Ｆｒａｃ（Ｆｓｃａｎ／Ｆｄｅｆ）＜０．９５
を満たすことがより好ましい。【００３９】
例えば、画像のフレーム周波数Ｆｓｃａｎを６０（Ｈｚ）に、デフォーカスの振動周波数Ｆｄｅｆを３０（Ｈｚ）に設定した場合、画面書き換えの２回に１回はデフォーカス状態が同じになって、２回に１回は同一のスペックルが発生してしまう。この場合、３０Ｈｚごとに同じスペックルが発生することから、平均化を阻害してしまい、スペックル低減効果は最大でも半分になってしまう。同様に、Ｆｄｅｆを、２０Ｈｚや１０Ｈｚなど、６０ＨｚのＮ分の１（又はＮ倍）に設定した場合にも、スペックル低減効果は小さくなる。【００４０】
上記不等式は、ＦｓｃａｎとＦｄｅｆとが割り切れる状態から外れるように規定したもので、上記不等式を満足すると、特異的に同一スペックルが繰り返されることを回避できる。例えば、フレーム周波数６０Ｈｚのとき、振動周波数１３Ｈｚで振動したとすると関数Ｆｒａｃ（６０／１３）≒０．６１５となる。この場合は、同一スペックルが出現するのは７８０フレームに１回となるので１３秒ごとに同じパターンが発生しても、充分なスペックル低減効果が得られる。【００４１】
次に、デフォーカスの振動振幅に関して、光学素子の周期的変位によるスクリーンでのデフォーカス量をΔ、スクリーンでのレーザ光のスポットサイズをＷ、レーザ光の波長をλ、円周率をπとして、
Ｗ  ＜  Δ  ＜  π・Ｗ２／（２λ）
を満たすことが好ましい。【００４２】
この条件式の下限は、スクリーンでのスポットサイズに相当する程度にデフォーカス量Δを変化させないと、スペックルパターンが有効に変化せず、平均化されないことを意味している。【００４３】
条件式の上限は、いわゆるレイリー長（π・Ｗ２／λ）の半分である。レイリー長とはスポットの大きさが、１．４倍（√２倍）になるデフォーカス量として定義される。スポットサイズが１．４倍よりに大きくなってしまうと、投射画像の解像度が１．４分の１以下に低下してしまう。これは、１画素ごとの白黒パターンを投影したときに、デフォーカスによって縞のコントラストが半分になってしまうことと等価であり、映像品質としては許容できない。従って、デフォーカス量Δをレイリー長の半分未満に設定すれば、スポットサイズが約１０％だけ増加したことに相当し、この程度であれば、大きな解像度劣化を招くことなく、良好なスペックル低減ができる。【００４４】
次に、本発明の具体的な構成について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態を示す構成図である。レーザ投射装置は、レーザ光源ユニットと、レーザ光源ユニットからのレーザ光を、固定されたスクリーンＳＣに投射するための投射光学系などで構成される。【００４５】
レーザ光源ユニットは、Ｂ（青色）光を発生するレーザ素子ＬＢと、Ｒ（赤色）光を発生するレーザ素子ＬＲと、Ｇ（緑色）光を発生するレーザ素子ＬＧとを備える。レーザ素子ＬＢは、例えば、波長４４５ｎｍの光を発生する半導体レーザで構成される。レーザ素子ＬＲは、例えば、波長６３０ｎｍの光を発生する半導体レーザで構成される。レーザ素子ＬＧは、例えば、ＰＰＬＮ導波路による第２高調波発生を用いて、波長５３２ｎｍの光を発生する半導体励起の固体レーザで構成される。【００４６】
レーザ素子ＬＲ，ＬＢは、レーザチップへの注入電流を直接変調してもよく、あるいはＡＯ（音響光学）素子等の光変調器を別途設けても構わない。レーザ素子ＬＧは、励起用レーザチップへの注入電流を直接変調してもよく、あるいはＡＯ素子等の光変調器を別途設けても構わない。【００４７】
投射光学系は、入射光学系と、走査装置ＭＳと、走査光学系とで構成される。【００４８】
入射光学系は、レーザ光源ユニットからのレーザ光を走査装置ＭＳへ伝送する機能を有する。例えば、図１において、入射光学系は、各レーザ素子ＬＢ，ＬＲ，ＬＧからのレーザ光を独立に集光するレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３からの各レーザ光を同軸に合成するための色合成ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３と、合成したレーザ光を集光するレンズＬ４などで構成される。【００４９】
走査装置ＭＳは、レーザ光を２次元的に走査する機能を有する。走査装置ＭＳは、主走査ミラーと副走査ミラーを別個に設けた構成でもよく、単一ミラーに主走査駆動機構および副走査駆動機構を設けた構成でもよい。例えば、走査装置ＭＳは、圧電素子によって水平方向および垂直方向に振動する走査ミラーを備えたＭＥＭＳミラー機構によって構成してもよい。【００５０】
走査光学系は、走査装置ＭＳによって走査されたレーザ光を、スクリーンへ伝送する機能を有する。例えば、図１において、走査光学系は、２つのレンズＬ５，Ｌ６を備える。レンズＬ５，Ｌ６は、曲面ミラー光学系で置換することも可能である。【００５１】
こうして外部から供給される画像信号に応じて、各レーザ素子ＬＢ，ＬＲ，ＬＧからのレーザ光を強度変調するとともに、走査装置ＭＳが所定のフレーム周波数で垂直走査を行い、所定の水平走査周波数で水平走査を行うことによって、スクリーンＳＣに二次元画像を投射することができる。【００５２】
スクリーンＳＣが透過型の場合、背面投射型ディスプレイとして構成可能であり、一方、スクリーンＳＣが反射型の場合、前面投射型ディスプレイとして構成可能である。【００５３】
本実施形態では、入射光学系を構成する複数の光学素子のうちレンズＬ４に振動装置ＶＢを設置している。即ち、投射光学系の全体を搭載した基台がスクリーンＳＣに対して静止しており、この基台とレンズＬ４の間に振動装置ＶＢが介在している。【００５４】
振動装置ＶＢは、レンズＬ４をレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させる機能を有し、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができる。【００５５】
例えば、スクリーンＳＣでの画像のフレーム周波数Ｆｓｃａｎ＝６０Ｈｚ、振動装置ＶＢの振動周波数Ｆｄｅｆ＝１３Ｈｚ、スクリーンＳＣ上のスポットサイズＷ＝５０μｍ、レーザ光の波長λ＝５３２ｎｍに設定し、スクリーンＳＣでのデフォーカス量Δ＝３ｍｍとなるように、レンズＬ４の変位量を調整する。【００５６】
上述したように、第１実施形態によれば、入射光学系を構成する複数の光学素子のうちレンズＬ４に振動装置ＶＢを設置することで、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができ、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを、人間の眼で認識できない程度に低減することができるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することができる。
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態を示す構成図である。このレーザ投射装置は、図１と同様な構成を備えており、本実施形態では、入射光学系を構成する複数の光学素子のうち、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を一体的に搭載したレンズユニットＵＡに振動装置ＶＢを設置している。即ち、投射光学系の全体を搭載した基台がスクリーンＳＣに対して静止しており、この基台とレンズユニットＵＡの間に振動装置ＶＢが介在している。【００５７】
振動装置ＶＢは、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３をレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させる機能を有し、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができる。【００５８】
例えば、スクリーンＳＣでの画像のフレーム周波数Ｆｓｃａｎ＝６０Ｈｚ、振動装置ＶＢの振動周波数Ｆｄｅｆ＝２４Ｈｚ、スクリーンＳＣ上のスポットサイズＷ＝５００μｍ、レーザ光の波長λ＝６６５ｎｍに設定し、スクリーンＳＣでのデフォーカス量Δ＝１００ｍｍとなるように、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３の変位量を調整する。【００５９】
上述したように、第２実施形態によれば、入射光学系を構成する複数の光学素子のうち、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を一体的に搭載したレンズユニットＵＡに振動装置ＶＢを設置することで、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができ、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを、人間の眼で認識できない程度に低減することができるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することができる。
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態を示す構成図である。このレーザ投射装置は、図１と同様な構成を備えており、本実施形態では、走査光学系を構成する複数の光学素子のうち、レンズＬ５に振動装置ＶＢを設置している。即ち、投射光学系の全体を搭載した基台がスクリーンＳＣに対して静止しており、この基台とレンズＬ５の間に振動装置ＶＢが介在している。【００６０】
振動装置ＶＢは、レンズＬ５をレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させる機能を有し、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができる。【００６１】
例えば、スクリーンＳＣでの画像のフレーム周波数Ｆｓｃａｎ＝３０Ｈｚ、振動装置ＶＢの振動周波数Ｆｄｅｆ＝７Ｈｚ、スクリーンＳＣ上のスポットサイズＷ＝４０μｍ、レーザ光の波長λ＝５３２ｎｍに設定し、スクリーンＳＣでのデフォーカス量Δ＝３０ｍｍとなるように、レンズＬ５の変位量を調整する。【００６２】
上述したように、第３実施形態によれば、走査光学系を構成する複数の光学素子のうち、レンズＬ５に振動装置ＶＢを設置することで、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができ、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを、人間の眼で認識できない程度に低減することができるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することができる。
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態を示す構成図である。このレーザ投射装置は、図１と同様な構成を備えており、本実施形態では、走査光学系を構成する複数の光学素子のうち、レンズＬ５，Ｌ６を一体的に搭載したレンズユニットＵＢに振動装置ＶＢを設置している。即ち、投射光学系の全体を搭載した基台がスクリーンＳＣに対して静止しており、この基台とレンズユニットＵＢの間に振動装置ＶＢが介在している。【００６３】
振動装置ＶＢは、レンズＬ５，Ｌ６をレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させる機能を有し、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができる。【００６４】
例えば、スクリーンＳＣでの画像のフレーム周波数Ｆｓｃａｎ＝３０Ｈｚ、振動装置ＶＢの振動周波数Ｆｄｅｆ＝８Ｈｚ、スクリーンＳＣ上のスポットサイズＷ＝８００μｍ、レーザ光の波長λ＝５３２ｎｍに設定し、スクリーンＳＣでのデフォーカス量Δ＝１ｍｍとなるように、レンズＬ５，Ｌ６の変位量を調整する。【００６５】
上述したように、第４実施形態によれば、走査光学系を構成する複数の光学素子のうち、レンズＬ５，Ｌ６を一体的に搭載したレンズユニットＵＢに振動装置ＶＢを設置することで、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができ、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを、人間の眼で認識できない程度に低減することができるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することができる。
（第５実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態を示す構成図である。このレーザ投射装置は、図１と同様な構成を備えており、本実施形態では、走査装置ＭＳに振動装置ＶＢを設置している。即ち、投射光学系の全体を搭載した基台がスクリーンＳＣに対して静止しており、この基台と走査装置ＭＳの間に振動装置ＶＢが介在している。【００６６】
振動装置ＶＢは、走査装置ＭＳに搭載された走査ミラーを所定方向に振動させて、走査ミラーで反射したレーザ光をその光軸方向に沿って周期的に変位させる機能を有し、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができる。【００６７】
例えば、スクリーンＳＣでの画像のフレーム周波数Ｆｓｃａｎ＝６０Ｈｚ、振動装置ＶＢの振動周波数Ｆｄｅｆ＝４４Ｈｚ、スクリーンＳＣ上のスポットサイズＷ＝２００μｍ、レーザ光の波長λ＝４４５ｎｍに設定し、スクリーンＳＣでのデフォーカス量Δ＝０．３ｍｍとなるように、走査装置ＭＳの変位量を調整する。【００６８】
上述したように、第５実施形態によれば、走査装置ＭＳに振動装置ＶＢを設置することで、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができ、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを、人間の眼で認識できない程度に低減することができるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することができる。
（第６実施形態）
図６は、本発明の第６実施形態を示す構成図である。このレーザ投射装置は、図１と同様な構成を備えており、本実施形態では、投射光学系の全体を搭載した基台ＢＰに振動装置ＶＢを設置している。即ち、レーザ投射装置の筐体がスクリーンＳＣに対して静止しており、この筐体と基台ＢＰの間に振動装置ＶＢが介在している。【００６９】
振動装置ＶＢは、基台ＢＰをスクリーンＳＣに向かうレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させる機能を有し、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができる。【００７０】
例えば、スクリーンＳＣでの画像のフレーム周波数Ｆｓｃａｎ＝１２０Ｈｚ、振動装置ＶＢの振動周波数Ｆｄｅｆ＝９９Ｈｚ、スクリーンＳＣ上のスポットサイズＷ＝３０μｍ、レーザ光の波長λ＝４４５ｎｍに設定し、スクリーンＳＣでのデフォーカス量Δ＝０．８ｍｍとなるように、基台ＢＰの変位量を調整する。【００７１】
上述したように、第６実施形態によれば、投射光学系の全体を搭載した基台ＢＰに振動装置ＶＢを設置することで、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができ、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを、人間の眼で認識できない程度に低減することができるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することができる。
（第７実施形態）
図７は、本発明の第７実施形態を示す構成図である。このレーザ投射装置は、図１と同様な構成であるが、構成の簡略化を目的として、レンズＬ５，Ｌ６を含む走査光学系を省略し、走査装置ＭＳによって走査されたレーザ光をそのままスクリーンＳＣへ投射している。この場合、走査装置ＭＳの走査角を比較的小さく設定することによって、実用的な投射装置を実現できる。【００７２】
本実施形態では、図１と同様に、入射光学系を構成する複数の光学素子のうちレンズＬ４に振動装置ＶＢを設置している。即ち、投射光学系の全体を搭載した基台がスクリーンＳＣに対して静止しており、この基台とレンズＬ４の間に振動装置ＶＢが介在している。【００７３】
振動装置ＶＢは、レンズＬ４をレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させる機能を有し、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができる。【００７４】
例えば、スクリーンＳＣでの画像のフレーム周波数Ｆｓｃａｎ＝６０Ｈｚ、振動装置ＶＢの振動周波数Ｆｄｅｆ＝１３Ｈｚ、スクリーンＳＣ上のスポットサイズＷ＝５０μｍ、レーザ光の波長λ＝５３２ｎｍに設定し、スクリーンＳＣでのデフォーカス量Δ＝３ｍｍとなるように、レンズＬ４の変位量を調整する。【００７５】
上述したように、第７実施形態によれば、入射光学系を構成する複数の光学素子のうちレンズＬ４に振動装置ＶＢを設置することで、スクリーンＳＣ上で周期的なデフォーカス（焦点ずれ）を発生させることができ、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを、人間の眼で認識できない程度に低減することができるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することができる。また、レンズＬ５，Ｌ６を含む走査光学系を省略することで、レーザ投射装置の構成簡略化することができ、装置の小型化に寄与することができる。【００７６】
理解容易のため、上述した各実施形態でのスペックル低減のためのデフォーカス条件を整理して、下記の（表１）に示す。【００７７】
【表１】
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【００７８】
なお、第１から第７実施形態まで、光軸方向に変位させる対象をいろいろ変えられることを示したが、振動装置ＶＢの負担を考慮すると、変位対象は小さいものが望ましく、また、振動装置ＶＢのメカ構成を考慮すると、変位対象は他の光学系から構造的に切り離しやすいものが望ましい。従って、例えば第１および第７実施形態のようにレンズＬ４であれば、レンズサイズが小さく、また比較的隣接する素子から離れているので、変位対象として望ましい。【００７９】
また、本発明のスペックル低減方法は、スクリーンの材質や面精度等に依存しない。そこで、例えば、会議室のテーブル等の台上に本発明のレーザ投射装置を載置し、会議室に設置した簡易スクリーンにレーザ光を投射する、あるいは、会議室の壁やホワイトボードのように、通常はスクリーンとしては用いないものであっても、ある面積以上の平面があれば、その平面に対してレーザ光を投射することで、画像を観察することができる。その平面は、会議室の床に対してほぼ垂直で、略鉛直方向を面内に含んでいれば、投射された画像を観察しやすい。上述したように、本発明のスペックル低減方法はスクリーン等に依存しないので、市販の簡易スクリーンや、スクリーン代わりの部屋の壁、ホワイトボード等に画像を投射しても、スペックルを低減させた高品質の画像を投射できる。【００８０】
以上に述べたように、本発明によれば、レーザ投射装置の投射光学系を構成する複数の光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を、レーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させるための振動装置を備え、投射光学系から投射されるレーザ光の最小スポットの位置をレーザ光の光軸方向に沿って周期的に変位させることで、画像の解像度に大きな影響を与えずに、任意のスクリーンでの投射画像のスペックルを、人間の眼で認識できない程度に低減することができるレーザ投射装置および画像投射方法を提供することができる。【００８１】
なお、本発明に係るレーザ投射装置および画像投射方法を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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