(57)【要約】【課題】色ずれの抑制された良質なカラー画像をスクリーン上に投影可能な投射型カラープロジェクタ装置を提供する。【解決手段】スクリーンにカラー画像を投影するための画像信号に応じて赤色、緑色、青色の３色のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光に基づいてカラー画像を生成するカラー画像生成部と、を備える投射型カラープロジェクタ装置であって、カラー画像の各画素を構成する３色のレーザ光のスポット径のうち、一のレーザ光のスポット径は他のレーザ光のスポット径とは異なる、ことを特徴とする。【選択図】図１
2008216456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーンにカラー画像を投影するための画像信号に応じて赤色、緑色、青色の３色のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光に基づいて前記カラー画像を生成するカラー画像生成部と、を備える投射型カラープロジェクタ装置において、
前記カラー画像の各画素を構成する前記３色のレーザ光のスポット径のうち、一のレーザ光のスポット径は他のレーザ光のスポット径とは異なる、
ことを特徴とする投射型カラープロジェクタ装置。
【請求項２】
前記カラー画像の各画素を構成する前記３色のレーザ光のスポット径のうち、一のレーザ光のスポット径と他のレーザ光のスポット径とを異ならせる部材を、前記レーザ光源の出射側の光路に配置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型カラープロジェクタ装置。
【請求項３】
前記部材は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光のスポット径を拡大又は縮小するレンズである、
ことを特徴とする請求項２に記載の投射型カラープロジェクタ装置。
【請求項４】
前記３色のレーザ光のスポット径は、青色、緑色、赤色の順に小さくなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型カラープロジェクタ装置。
【請求項５】
前記３色のレーザ光のスポット径は、赤色、青色、緑色の順に小さくなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型カラープロジェクタ装置。
【請求項６】
前記緑色のレーザ光のスポット径は、前記赤色のレーザ光のスポット径及び前記青色のレーザ光のスポット径よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型カラープロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型カラープロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンにカラー画像を投影するための画像信号に応じて赤色、緑色、青色の３色のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光に基づいてカラー画像を生成するカラー画像生成部と、を備える投射型カラープロジェクタ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。カラー画像生成部は、レーザ光源から出射される３色のレーザ光を例えばスクリーン上で２次元的に走査する。この際、３色のレーザ光は、例えばダイクロイックプリズムやダイクロイックミラー等の所定の色合成手段を用いて、或いはスクリーン上で、合成される。スクリーン上で合成する場合、３色のレーザ光は、当該スクリーン上で同一の径を有する３色のスポットの中心が相互に重なって１つの画素を形成するように予め設定されている。
【特許文献１】特開２００６−３３０５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した設定にもかかわらず、画素を形成する３色のレーザ光のスポットの中心どうしが例えば各径を超える程度まで離間した場合、スクリーン上でのカラー画像には、人間の目で見て色ずれが生じるとされている。この色ずれを解決するべく、もし３色のスポット径を一律に大きくした場合、画素は所定の大きさにおさまらないことになる。このようなカラー画像は、良質な画像とは言えない。
【０００４】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、色ずれの抑制された良質なカラー画像をスクリーン上に投影可能な投射型カラープロジェクタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための発明は、スクリーンにカラー画像を投影するための画像信号に応じて赤色、緑色、青色の３色のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光に基づいて前記カラー画像を生成するカラー画像生成部と、を備える投射型カラープロジェクタ装置であって、前記カラー画像の各画素を構成する前記３色のレーザ光のスポット径のうち、一のレーザ光のスポット径は他のレーザ光のスポット径とは異なる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
色ずれの抑制された良質なカラー画像をスクリーン上に投影できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
===プロジェクタの構成===
以下、図１及び図２を参照しつつ、本実施の形態のプロジェクタ（投射型カラープロジェクタ装置）１の構成例について説明する。尚、図１は、本実施の形態のプロジェクタ１の構成例を示す模式図である。図２（ａ）は、後述する比視感度を考慮した場合の光学系１１０の構成例を示す模式図であり、図２（ｂ）は、後述するスペックルを考慮した場合の光学系１１０の構成例を示す模式図である。
【０００８】
図１に例示されるように、本実施の形態のプロジェクタ１は、レーザ光源１０と、このレーザ光源１０から出射されるレーザ光をスクリーン２上で走査するための走査機構（カラー画像生成部）２０とを備えている。尚、本実施の形態のプロジェクタ１は、レーザ光源１０と走査機構２０との間の光路上に、レーザ光源１０から出射されるレーザ光を走査機構２０に向けて集光するための光学系（カラー画像生成部）３０を更に備えている。
【０００９】
本実施の形態のレーザ光源１０は、３つの半導体レーザ１００と、光学系１１０とを備えている。図１に例示される半導体レーザ１００は、光の３原色に対応する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長のレーザ光をそれぞれ出射可能な赤色半導体レーザ１００Ｒ、緑色半導体レーザ１００Ｇ、及び青色半導体レーザ１００Ｂから構成されている。これらの半導体レーザ１００には、周知の構成を備えた半導体レーザを適用すればよい。本実施の形態の光学系１１０は、前述した３つの半導体レーザ１００のうちの何れかの出射光のスポット径を変更するためのものであり、後述する所定のレンズ（部材）から構成されている。
【００１０】
本実施の形態の走査機構２０は、画像信号に応じて、レーザ光源１０から出射されるレーザ光を２軸走査しつつスクリーン２に向けて反射させるべく、ガルバノミラー２１と、駆動モータ２２とを備えている。プロジェクタ１のＣＰＵ（カラー画像生成部、不図示）からの画像信号に応じて駆動モータ２２がガルバノミラー２１を２軸旋回させることにより、レーザ光源１０から出射されるレーザ光のスポットは、スクリーン２の２次元面上を水平方向及び垂直方向に亘って移動する。この１画面分の動作を高速で繰り返し行うことにより（例えば、フリッカ無く見えるためには３０回／秒以上）、人間の目には、スクリーン２上にカラーの２次元画像が形成されているように見える。尚、本実施の形態の走査機構２０には、例えば特開２００６−１８６２４３号公報に開示されている周知の構成を備えた機構を適用すればよい。
【００１１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に例示されるように、本実施の形態の光学系１１０の構成は、スクリーン２上に形成される２次元画像の画質を決めるパラメータのうちの何れを所定水準に設定するかに応じたものとなっている。
【００１２】
図２（ａ）の例示によれば、赤色半導体レーザ１００Ｒの下流の光学系１１０は、平行な赤色レーザ光のスポット径をより大きくするべく、凹レンズ１１１Ｒ及び凸レンズ１１２Ｒの組み合せからなっており、ビームエキスパンダの機能を果たしている。
【００１３】
また、同図の例示によれば、緑色半導体レーザ１００Ｇの下流の光学系１１０は、平行な緑色レーザ光のスポット径をより小さくするべく、前述したビームエキスパンダを緑色レーザ光が逆行する構成をなしている（凹レンズ１１１Ｇ及び凸レンズ１１２Ｇの組み合せ）。
【００１４】
また、同図の例示によれば、レーザ光源１０内部において、青色半導体レーザ１００Ｂの下流には特にレンズ等はなく、そのスポット径が維持されるようになっている。
【００１５】
以上の構成により、レーザ光源１０から出射されるレーザ光は、赤色、青色、緑色の順にそのスポット径が小さくなる。これにより、走査機構２０を介して、スクリーン２上に形成されるレーザ光のスポット径も、赤色、青色、緑色の順に小さくなる。
【００１６】
スクリーン２上に形成される赤色レーザ光のスポット径（大）は、具体例として、Ａ３サイズを８００ドット×６００ドットで表示する場合の１画素（４９０μｍ×５２５μｍ）を超えない大きさ（例えば４５０μｍ）である。また、スクリーン２上に形成される青色レーザ光のスポット径（中）は、例えば前記スポット径（大）の８０％に相当する３６０μｍである。また、スクリーン２上に形成される緑色レーザ光のスポット径（小）は、例えば前記スポット径（中）の６０％に相当する２００μｍである。
【００１７】
図２（ｂ）の例示によれば、赤色半導体レーザ１００Ｒの下流の光学系１１０は、平行な赤色レーザ光のスポット径をより小さくするべく、前述したビームエキスパンダを赤色レーザ光が逆行する構成をなしている（凹レンズ１１１Ｒ及び凸レンズ１１２Ｒの組み合せ）。
【００１８】
また、同図の例示によれば、レーザ光源１０内部において、緑色半導体レーザ１００Ｇの下流には特にレンズ等はなく、そのスポット径が維持されるようになっている。
【００１９】
また、同図の例示によれば、青色半導体レーザ１００Ｂの下流の光学系１１０は、平行な青色レーザ光のスポット径をより大きくするべく、凹レンズ１１１Ｂ及び凸レンズ１１２Ｂの組み合せからなっており、ビームエキスパンダの機能を果たしている。
【００２０】
以上の構成により、レーザ光源１０から出射されるレーザ光は、青色、緑色、赤色の順にそのスポット径が小さくなる。これにより、走査機構２０を介して、スクリーン２上に形成されるレーザ光のスポット径も、青色、緑色、赤色の順に小さくなる。
【００２１】
スクリーン２上に形成される緑色レーザ光のスポット径（中）は、具体例として、投射型カラープロジェクタに用いられるレーザ光の標準的なスポット径（例えば３６０μｍ）である。また、スクリーン２上に形成される青色レーザ光のスポット径（大）は、例えば前記スポット径（中）の１２５％に相当する４５０μｍである。また、スクリーン２上に形成される赤色レーザ光のスポット径（小）は、例えば前記スポット径（中）の６０％に相当する２００μｍである。
【００２２】
===カラー画像の画素の構成===
図３及び図４を参照しつつ、前述した構成を備えたプロジェクタ１によりスクリーン２上に形成されたカラー画像の画素を構成する３色のレーザ光のスポットの状態について説明する。尚、図３（ａ）は、従来のプロジェクタにより形成される画素を構成する３つのスポットの状態を示す模式図であり、図３（ｂ）は、従来のプロジェクタにより形成される画素を構成する３つのスポットの状態を示すもう一つの模式図であり、図３（ｃ）は、本実施の形態のプロジェクタ１により形成される画素を構成する３つのスポットの状態を示す模式図である。図４は、レーザ光の波長に対する人間の比視感度を示すグラフである。
【００２３】
図３（ａ）に例示されるように、画素を構成する３つのスポットＳ１、Ｓ２、Ｓ３の径が同一の場合、３つのスポットの中心はできるだけ重なるように予め設定される。しかしながら、図３（ｂ）に例示されるように、径が同一である場合、例えば、１つのスポットＳ２’の中心と、他のスポットＳ１’、Ｓ３’の中心との間の距離がスポット径１つ分程度まで長くなると、スポットＳ２’とスポットＳ１’及びＳ３’との重なる領域が殆どなくなるため、人間の目で見てここに色ずれが生じ得る。
【００２４】
一方、本実施の形態のプロジェクタ１によれば、例えば、スポットＳ２”はスポットＳ１”よりも径が大きくなっており、スポットＳ３”はスポットＳ２”よりも径が小さくなっている。尚、比較のため、図３（ｂ）及び図３（ｃ）において、スポットＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３’それぞれの中心の相対位置は、スポットＳ１”、Ｓ２”、Ｓ３”それぞれの中心の相対位置と等しく図示されている。また、スポットＳ１’の径と、スポットＳ１”の径とは等しく図示されている。図３（ｃ）に例示されるように、径が互いに異なる３つのスポットＳ１”、Ｓ２”、Ｓ３”は、径が同一の３つのスポットＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３’に比べて、相互に重なる割合が大きいと言える。よって、色ずれを抑制できる。ここで、本実施の形態では、図３（ｃ）の各スポットＳ１”、Ｓ２”、Ｓ３”の色は、以下述べるように、プロジェクタ１の光学系１１０の構成に応じたものである。
【００２５】
<<<比視感度を考慮した場合>>>
本実施の形態のプロジェクタ１の光学系１１０が図２（ａ）に例示される構成をとる場合、図３（ｃ）において、スポット径（大）のＳ２”は赤色であり、スポット径（中）のＳ１”は青色であり、スポット径（小）のＳ３”は緑色である。一般に、人間の視覚の強さは色により異なり、緑色、青色、赤色の順に弱くなるとされている。
【００２６】
つまり、図４に例示されるように、人間の比視感度は緑色の波長付近で最大となるが、緑色より短波長側の青色、緑色より長波長側の赤色の順に比視感度は小さくなる。本実施の形態では、３色のスポット径の大きさの順序は、比視感度の大きさの順序と逆順に設定されているため、人間が見にくい色ほど、そのスポット径がより大きくなっている。また、３色のスポット径を一律に大きくするわけではないため、画素を所定の大きさに維持することができる。従って、本実施の形態のプロジェクタ１によれば、色ずれの抑制された良質なカラー画像をスクリーン２上に投影できる。
【００２７】
<<<スペックルを考慮した場合>>>
本実施の形態のプロジェクタ１の光学系１１０が図２（ｂ）に例示される構成をとる場合、図３（ｃ）において、スポット径（大）のＳ２”は青色であり、スポット径（中）のＳ１”は緑色であり、スポット径（小）のＳ３”は赤色である。
【００２８】
一般に、スペックルは、赤色、緑色、青色の順に見えにくくなり、スポット径を小さくするほど見えにくくなるとされている。ここで、スペックルとは、光を拡散反射する面に対しレーザ光を照射した際に発生する斑点状の模様である。つまり、スペックルは、前記面の各点で拡散反射したレーザ光たるコヒーレント光が不規則な位相関係で干渉し合うことにより発生する。
【００２９】
本実施の形態では、３色のスポット径の大きさの順序は、スペックルの見えにくさの順序と逆順に設定されているため、スペックルが見えやすい色ほど、当該スペックルを抑制するべくスポット径がより小さくなっている。また、３色のスポット径を一律に大きくするわけではないため、画素を所定の大きさに維持することができる。従って、本実施の形態のプロジェクタ１によれば、色ずれの抑制された良質なカラー画像をスクリーン２上に投影できる。
【００３０】
===異なる実施の形態===
本実施の形態のプロジェクタ１は、前述した構成に限定されるものではない。  
本実施の形態のプロジェクタ１は、少なくとも、スクリーン２にカラー画像を投影するための画像信号に応じて赤色、緑色、青色の３色のレーザ光を出射する半導体レーザ１００と、これらのレーザ光に基づいてカラー画像を生成する所定のカラー画像生成部とを備え、カラー画像の各画素を構成する３色のレーザ光のスポット径のうち、一のレーザ光のスポット径と他のレーザ光のスポット径とが異なるものであればよい。
【００３１】
このプロジェクタ１によれば、少なくとも１つのレーザ光のスポット径は他のレーザ光のスポット径と異なっているため、３色のスポットからなる画素を所定の大きさに維持しつつ、３色のスポットどうしの重なる割合がより大きくなり得る。よって、色ずれの抑制された良質なカラー画像をスクリーン２上に投影できる。
【００３２】
尚、３色のスポット径（Ａ、Ｂ、Ｃ）の関係は、例えば、Ａ＝Ｂ＜Ｃ又はＡ＝Ｂ＞Ｃであってもよいし、Ａ＜Ｂ＜Ｃ又はＡ＞Ｂ＞Ｃであってもよい。つまり、３つのうちの何れか１つが残り２つと異なる場合であってもよいし、３つとも相互に異なる場合であってもよい。
【００３３】
本実施の形態の一のレーザ光のスポット径と他のレーザ光のスポット径とを異ならせるための手段は、前述した光学系１１０（凹レンズ１１１Ｒ、凸レンズ１１２Ｒ、凹レンズ１１１Ｇ、凸レンズ１１２Ｇ、凹レンズ１１１Ｂ、凸レンズ１１２Ｂ）に限定されるものではない。これらのレンズは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に例示されたビームエキスパンダ等の構成に限定されるものではない。また、レンズの配置は、レーザ光源１０内部に限定されるものではなく、要するに、レンズは、半導体レーザ１００の出射側の光路に配置されていればよい。更に、レンズは、３つの半導体レーザ１００ごとに配置されていてもよいし、１つの半導体レーザ１００に対してのみ配置されていてもよい。
【００３４】
また、本実施の形態の一のレーザ光のスポット径と他のレーザ光のスポット径とを異ならせるための手段は、レンズに限定されるものではなく、要するに、前述した一のレーザ光のスポット径と他のレーザ光のスポット径とを異ならせる部材を、レーザ光源１０の出射側の光路に配置したものであればいかなるものであってもよい。
【００３５】
図２（ａ）に例示される光学系１１０を備えたプロジェクタ１では、３色のレーザ光のスポット径は、赤色、青色、緑色の順に小さくなるものであり、図２（ｂ）に例示される光学系１１０を備えたプロジェクタ１では、３色のレーザ光のスポット径は、青色、緑色、赤色の順に小さくなるものであったが、これに限定されるものではない。
【００３６】
例えば、３色のうち緑色のレーザ光のスポット径のみを最小に設定するだけでもよい。緑色は、比視感度が最も高く、前述したスペックルに関しても赤色の次に良好であるため、前記設定により、比視感度を優先しつつスペックル特性も所定レベルに維持できる。つまり、これは、比視感度及びスペックル特性を総合的に考慮した場合に好適な設定である。
【００３７】
また、以上に限定されるものではなく、要するに、３色のうちの少なくとも１つのスポット径が他のスポット径と異なっていてもよい。
【００３８】
===その他の実施の形態===
前述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００３９】
前述した実施の形態では、３色のレーザ光をスクリーン２上で合成していたが、これに限定されるものではなく、例えばダイクロイックプリズムやダイクロイックミラー等の所定の色合成手段を用いて合成してもよい。
【００４０】
また、前述した実施の形態では、走査機構２０は、１つのガルバノミラー２１を備えたものであったが、これに限定されるものではない。走査機構は、例えば特開２００６−１８６２４３号公報に開示されているように、水平方向及び垂直方向の走査をそれぞれ行うための２つのガルバノミラーを備えたもの、或いは、水平方向の走査を行うためのポリゴンミラーと垂直方向の走査を行うための１つのガルバノミラーとを備えたものであってもよい。尚、ミラー等の可動部材、その駆動手段、駆動回路等が半導体微細加工技術等により集積化された微細なデバイス（例えばＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）を、前述した走査機構２０に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態のプロジェクタの構成例を示す模式図である。
【図２】（ａ）は、比視感度を考慮した場合の光学系の構成例を示す模式図であり、（ｂ）は、スペックルを考慮した場合の光学系の構成例を示す模式図である。
【図３】（ａ）は、従来のプロジェクタにより形成される画素を構成する３つのスポットの状態を示す模式図であり、（ｂ）は、従来のプロジェクタにより形成される画素を構成する３つのスポットの状態を示すもう一つの模式図であり、（ｃ）は、本実施の形態のプロジェクタにより形成される画素を構成する３つのスポットの状態を示す模式図である。
【図４】レーザ光の波長に対する人間の比視感度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１    プロジェクタ
２    スクリーン
１０  レーザ光源
２０  走査機構
２１  ガルバノミラー
２２  駆動モータ
３０  光学系
１００    半導体レーザ
１００Ｒ  赤色半導体レーザ
１００Ｇ  緑色半導体レーザ
１００Ｂ  青色半導体レーザ
１１０    光学系
１１１Ｒ  凹レンズ
１１２Ｒ  凸レンズ
１１１Ｇ  凹レンズ
１１２Ｇ  凸レンズ
１１１Ｂ  凹レンズ
１１２Ｂ  凸レンズ
【図１】
2008216456.tif 000003
【図２】
2008216456.tif 000004
【図３】
2008216456.tif 000005
【図４】
2008216456.tif 000006