(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長領域の光を発するレーザ光源をそれぞれ複数含む光源アレイと、
該光源アレイからの光を用いて被照明面のケーラー照明を行う照明光学系と、
該被照明面に配置され、前記照明光学系からの光を変調する空間光変調素子と、
該空間光変調素子からの光を被投射面に投射する投射光学系とを有する画像投射装置であって、
前記光源アレイは、該光源アレイの中心から同じ波長領域の光を発する前記複数のレーザ光源までの平均距離が、該波長領域が長波長側であるほど大きくなる領域を含むことを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記互いに異なる波長領域のうち最も短い波長領域の光を発する前記複数のレーザ光源を複数の第１レーザ光源とし、最も長い波長領域の光を発する前記複数のレーザ光源を複数の第２レーザ光源とするとき、
前記光源アレイは、該光源アレイの中心から前記複数の第２レーザ光源までの前記平均距離を該光源アレイの中心から前記複数の第１レーザ光源までの前記平均距離で除した値が１．２より大きく、かつ１．６より小さくなる領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記光源アレイは、同じ波長領域の光を発する前記複数のレーザ光源のうち該光源アレイの中心から最も遠くに配置されたレーザ光源までの距離が、該波長領域が長波長側であるほど大きくなる領域を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記光源アレイは、該光源アレイの外周側から中心側に向かって、前記互いに異なる波長領域の光をそれぞれ発する前記レーザ光源が、長波長側の波長領域のレーザ光源から短波長側の波長領域のレーザ光源の順で繰り返し配置されている領域を含むことを特徴とする請求項３に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記互いに異なる波長領域のうち最も短い波長領域の前記複数のレーザ光源を複数の第１レーザ光源とし、最も長い波長領域の前記複数のレーザ光源を複数の第２レーザ光源とするとき、
前記光源アレイは、前記複数の第２レーザ光源のうち該光源アレイの中心から最も遠くに配置された第２レーザ光源までの距離を前記複数の第１レーザ光源のうち該光源アレイの中心から最も遠くに配置された第１レーザ光源までの距離で除した値が１．２より大きく、かつ１．６より小さくなる領域を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記互いに異なる波長領域のレーザ光源として、赤色波長領域、緑色波長領域及び青色波長領域の光をそれぞれ発するレーザ光源を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記互いに異なる波長領域のレーザ光源として、シアン色波長領域の光を発するレーザ光源を含むことを特徴とする請求項６に記載の画像投射装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザ光源からの光により空間光変調素子をケーラー照明し、空間光変調素子からの光を被投射面に投射する液晶プロジェクタ等の画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像投射装置は、光源からの光によって液晶パネルやマイクロミラーアレイデバイス等の空間光変調素子（画像形成素子）を照明し、入力された画像信号に応じて空間光変調素子により変調された光をスクリーンに投射することで、画像を表示する。
【０００３】
従来の画像投射装置に用いられる光源は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の高輝度放電ランプと、これらのランプからの光を平行化して射出するリフレクタとにより構成されている。ただし、高輝度放電ランプは、消費電力が大きく、またランプを所定の温度範囲内に冷却する機構を必要とすることから画像投射装置の大型化を招くという問題がある。また、高輝度放電ランプの寿命は、一般に数千時間程度と短いという問題もある。
【０００４】
そこで、最近の画像投射装置では、半導体発光素子を光源として使用することが検討されている。半導体発光素子は、高輝度放電ランプと比較して、消費電力が低く、発熱による性能低下が少なく、かつ長寿命であるという有利な特徴を持つ。
【０００５】
このような半導体発光素子を画像投射装置の光源として用いる場合は、高輝度放電ランプと同等の光量を得るために、特許文献１〜３にて開示されているように、複数の半導体発光素子を平面上に並べてアレイ化する。
【０００６】
特許文献１にて開示された光源では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の発光素子がそれぞれ複数個ずつ同一平面上に配置されている。視感度の高いＧ発光素子を点対称に配置することで、インテグレータ光学系の前に色合成を必要とすることなく、高輝度照明、照度むらの低減、及び小型化を図っている。
【０００７】
また、特許文献２にて開示された光源では、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの発光素子を含む複数の発光素子列を隣接する列間でずらして配置することで、小型化と照度むらの低減を図っている。
【０００８】
さらに、特許文献３にて開示された光源では、複数の発光素子を複数の同心円上に配置し、各同心円上の発光素子からライトガイド（光ファイバ）に入射する光量の比率が、各同心円の円周長の比率と同様となるようにしている。これにより、高輝度照明、照度むらの低減、及び小型化を図っている。
【０００９】
また、画像投射装置に用いられる空間光変調素子の小型化も進んでおり、画素サイズが６μｍ以下である液晶パネルも開発されている。このような、画素サイズが小さい空間光変調素子を用いた画像投射装置には、より高い分解能を有する投射光学系（投射レンズ）が要求される。
【００１０】
投射光学系の能力を示す指標としては空間周波数のＭＴＦと呼ばれるレスポンス関数で示すのが一般的である。図７には、従来の投射光学系における、同一Ｆ値での空間周波数、すなわち単位長さあたりに存在する線数（本／ｍｍ）と、ＭＴＦの数値、すなわち像の再現性との関係を示す。ＭＴＦの数値が高いほど優れた結像性能を有することを意味する。図７に示すように、空間周波数が高くなるにつれてＭＴＦの数値は減少し、最終的に０となる。図７中の曲線Ｒ，Ｇ，Ｂで示す波長（波長領域）の違いによってＭＴＦが０となる空間周波数が異なり、幾何的な光学収差が小さな光学系では波長によるＭＴＦの大小関係は全空間周波数領域にわたって同様となる。
【００１１】
ＭＴＦが０となる空間周波数は、回折限界と呼ばれ、回折限界は波長によって異なる。回折限界となる空間周波数ｆは、レーリーの研究により、
ｆ＝１／（１．２２×λ×Ｆｎｏ）  …（１）
となることが知られている。ここで、λは波長、Ｆｎｏは光学系のＦ値である。回折限界を超えるＭＴＦは原理的に得られない。また、波長によらずに同一のＦ値を有する従来の光学系では、図７に示すように、波長により解像限界が異なる。
【００１２】
複数の光学エレメントを用いて十分に幾何光学収差を補正しつつＦ値を小さく、すなわち絞りの径を大きくすることができる投射光学系では、（１）式で示される回折限界が十分に高いものとなり、波長差による影響はほぼ無視することができる。
【００１３】
ただし、一般的にＦ値が小さい光学系は、Ｆ値が大きい光学系と比較すると光学系のサイズが大きくなってしまう。高輝度放電ランプを光源とする従来の画像投射装置には、照明効率や高輝度化の条件を満足するために、Ｆ値が小さな（Ｆ値１．８〜３程度）投射光学系が採用される。これは、高輝度放電ランプが有限な大きさを持った発散光源であること、つまりＥｔｅｎｄｕｅ（発光面積と立体角の積）が大きいことに起因している。このため、高輝度放電ランプを用いた従来の画像投射装置においては、回折限界の影響を考慮する必要はなかったが、投射光学系が大型化し、これにより、装置が大型化してしまう。
【００１４】
したがって、今後の画像投射装置では、投射光学系の結像性能を劣化させることなく、投射光学系の小型化、ひいては装置の小型化を実現することが可能な光源が重要である。
【特許文献１】特開２００６−３０８７１４号公報
【特許文献２】特開２００４−３３４０８１号公報
【特許文献３】特開２００４−２４８８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
半導体レーザ素子においては、発光領域が数μｍと非常に小さく、そこから指向性の良い光が射出するため、Ｅｔｅｎｄｕｅが非常に小さい。このため、半導体レーザ素子を光源として用いた場合、画像投射装置に用いる投射光学系のＦ値を、良好な照明効率を保ったまま自由に選択することが可能となる。
【００１６】
限られた光学エレメントにより小型化された投射光学系の結像性能を向上させるため、一般には、Ｆ値を大きくすることで、幾何光学収差の影響を抑えて画像の解像度を向上させることができる。
【００１７】
しかしながら、使用する空間周波数が高くなる、つまりは空間光変調素子の画素サイズが小さくなると、（１）式で与えられる回折限界から、解像度は波動光学的に制限される。逆にＦ値を小さくすると、理論的な解像限界は上がるものの幾何光学収差により、限られた光学エレメントによって小型化された投射光学系では解像度の向上に限界がある。
【００１８】
したがって、小型化された投射光学系のＦ値と解像度には、適切な折り合うポイントが存在する。これは（１）式から分かるように波長によって異なるものとなり、波長にかかわらず同一Ｆ値を有する従来の画像投射装置では、理想に近い形態を実現することが難しい。
【００１９】
波長により異なるＦ値を持つことは、有限の光学エレメントを有する投射光学系の持つポテンシャルを回折限界に近い領域で利用する上で有効なものとなる。
【００２０】
特許文献１〜３にて開示された光源は、同一平面上にＲ，Ｇ，Ｂの発光素子の配置を工夫することで、照度均一性の向上や光源回りの小型化を図っている。しかし、各波長の回折限界を考慮した投射光学系の小型化までは達成することは難しい。
【００２１】
本発明は、画素サイズが小さな空間光変調素子を用いても、投射光学系の結像性能を劣化させることなく投射光学系を小型化することができる画像投射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の一側面としての画像投射装置は、互いに異なる波長領域の光を発するレーザ光源をそれぞれ複数含む光源アレイと、該光源アレイからの光を用いて被照明面のケーラー照明を行う照明光学系と、該被照明面に配置され、前記照明光学系からの光を変調する空間光変調素子と、該空間光変調素子からの光を被投射面に投射する投射光学系とを有する。そして、光源アレイは、該光源アレイの中心から同じ波長領域の光を発する前記複数のレーザ光源までの平均距離が、該波長領域が長波長側であるほど大きくなる領域を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、画素サイズが小さな空間光変調素子を用いた場合でも、投射光学系の結像性能を劣化させることなく投射光学系を小型化することができ、画像投射装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２８】
図２には、本発明の実施例１である画像投射装置（液晶プロジェクタ）の光学系の構成を示している。
【００２９】
図２において、１１は互いに異なる複数の波長領域の光を発する複数のレーザ光源を含む光源ユニット（光源アレイ）であり、１３は光源ユニット１１からの光を用いて被照明面のケーラー照明を行う照明光学系である。１４は被照明面に配置された空間光変調素子（画像形成素子）であり、本実施例では液晶パネルを用いている。
【００３０】
１５は空間光変調素子１４からの光を不図示の被投射面（スクリーンや壁面等）に投射する投射光学系１５であり、１６は投射光学系１５の瞳面であって、開口絞りが配置された絞り面である。
【００３１】
なお、空間光変調素子１４としては、透過型又は反射型の液晶パネルを用いることができる。また、複数の画素を構成する複数の微小可動ミラーがアレイ化されたマイクロミラーアレイデバイスを空間光変調素子１４として用いてもよい。
【００３２】
図２には、照明光学系１３及び投射光学系１５がそれぞれ単一のレンズにより構成されているように示しているが、実際にはそれぞれが複数のレンズによって構成される。また、投射光学系１５における絞り面１６よりも被投射面側に、該投射光学系１５を構成するレンズが配置されていてもよい。
【００３３】
図１には、光源ユニット１１を照明光学系側（空間光変調素子側）から見て示している。
【００３４】
光源ユニット１１には、互いに異なる波長領域の光を発する固体レーザ発光素子（レーザ光源）としての半導体レーザ素子（以下、単にレーザ素子という）１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂがそれぞれ複数個ずつ配置されている。赤色レーザ素子１１Ｒは赤色波長領域の光Ｒを発し、緑色レーザ素子１１Ｇは緑色波長領域の光Ｇを発する。また、青色レーザ素子１１Ｂは青色波長領域の光Ｂを発する。
【００３５】
各色の半導体レーザ素子は、図１に示すようにアレイ状に配置されている。青色レーザ素子１１Ｂは、光源ユニット１１の中心Ｏの近くに配置されている。緑色レーザ素子１１Ｇは、青色レーザ素子１１Ｂの外側を囲むように配置されている。さらに、赤色レーザ素子１１Ｒは、緑色レーザ素子１１Ｇの外側を囲むように配置されている。
【００３６】
レーザ素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂからの複数の光束は、照明光学系１３に含まれるコンデンサレンズの集光作用により空間光変調素子１４の変調面にて互いに重ね合わされる。これにより、空間光変調素子１４の変調面に対するケーラー照明が行われ、該変調面は各色光の輝度むらが生じないように均一に照明される。
【００３７】
空間光変調素子１４には、駆動回路２０が接続されており、該駆動回路２０には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置３０が接続されている。駆動回路２０は、画像供給装置３０から入力された画像情報に基づいて空間光変調素子１４を駆動し、画像情報に対応する原画を形成させる。空間光変調素子１４は、照明光学系１３からの光を原画に応じて変調（画像変調）する。画像供給装置３０と画像投射装置とにより画像表示システムが構成される。
【００３８】
空間光変調素子１４により変調された光は、投射光学系１５によって、絞り面１６にて像を形成した後、被投射面に拡大投射される。
【００３９】
図３には、投射光学系１５の絞り面１６上での照度分布を示している。光源ユニット１１と絞り面１６は、照明光学系１３及び投射光学系１５によって互いに共役な位置に配置されている。このため、絞り面１６上の照度分布は光源ユニット１１上でのレーザ素子の配置に対応した（相似な）分布となる。つまり、絞り面１６上においてＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光の光束径が互いに異なっている。
【００４０】
Ｒ光、Ｇ光及びＢ光のそれぞれに対する投射光学系１５のＦ値（Ｆｎｏ）をＦＲ，ＦＧ，ＦＢとするとき、
ＦＲ＜ＦＧ＜ＦＢ
の関係が成り立つ。
【００４１】
以上のように構成することによって、有限の光学エレメントを有する投射光学系１５が持つポテンシャルを回折限界に近い領域で利用することが可能となる。
【００４２】
例えば、空間光変調素子１４の画素サイズが８μｍで、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色光の中心波長がそれぞれ６４０，５３２，４５０ｎｍである場合に、該３つの中心波長のそれぞれに対して回折限界となるＦ値は、（１）式より１０．２，１２．３，１３．４となる。
【００４３】
この場合、投射光学系１５の解像度性能を保つためには、回折の影響を考慮して、３つの色光に対するＦ値をそれぞれ、８，１０，１１以下とすることが望ましい。つまり、長波長側の光ほど回折限界の影響が顕著に生じるため、長波長側の光ほど小さなＦ値が必要となる。このため、波長によらずに同一Ｆ値を持つ従来の画像投射装置では、長波長側の光の回折によるＭＴＦの劣化に起因して投射光学系が大型化していた。また、波長毎にＭＴＦが異なり、短波長側の光に対してはオーバースペックとなる投射光学系が必要であった。
【００４４】
これに対し、本実施例では、光源ユニット１１内の半導体レーザ素子の配置を、回折限界を考慮した配置としている。すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち最も短い波長領域λ１のＢ光を発する青色レーザ素子（第１レーザ光源）１１Ｂを光源ユニット１１の内周部（中心Ｏの近く）に配置している。また、Ｒ，Ｇ，Ｂのうち最も長い波長領域λ２のＲ光を発する赤色レーザ素子（第２レーザ光源）１１Ｒを光源ユニット１１の外周部に配置している。
【００４５】
言い換えれば、複数の青色レーザ素子１１Ｂと複数の赤色レーザ素子１１Ｒは、以下の条件１を満足するように配置されている。
【００４６】
（条件１） ｒλ１＜ｒλ２
ただし、ｒλ１は複数の青色レーザ素子１１Ｂの光源ユニット１１の中心Ｏからの平均距離であり、ｒλ２は複数の赤色レーザ素子１１Ｒの光源ユニット１１の中心Ｏからの平均距離である。
さらに言えば、本実施例では、青、緑および赤色レーザ素子１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒは、光源ユニット１１の中心Ｏから同じ波長領域の光を発する複数のレーザ素子までの平均距離が、該波長領域が長波長側であるほど（青、緑および赤の順で）大きくなるように配置されている。
【００４７】
なお、平均距離は、レーザ素子の個数をｍ個とし、光源ユニット１１の中心Ｏからこれらレーザ素子の中心までの距離ｄの和をＤとするとき、Ｄ／ｍで表される。
【００４８】
さらに本実施例では、以下の条件２をも満足するように、青色レーザ素子１１Ｂ及び赤色レーザ素子１１Ｒを配置している。
【００４９】
（条件２）  １．２＜ｒλ２／ｒλ１＜１．６
条件１（望ましくは条件１及び条件２）を満足するように青色レーザ素子１１Ｂ及び赤色レーザ素子１１Ｒを配置することで、投射光学系１５のＦ値と解像度性能とを適切に折り合わせることが可能となる。このため、本実施例のようにケーラー照明を行う照明光学系１３を用いる場合に、投射光学系１５の小型化と解像度性能との両立を図ることができる。
【００５０】
なお、光源ユニット１１の全体において条件１（望ましくは条件１及び条件２）を満足する必要はなく、光源ユニット１１の大部分の領域において該条件を満足すればよい。例えば、多数の青色及び赤色のレーザ素子のうちごく少数のレーザ素子が他の大多数のレーザ素子から大きく離れた位置に配置されているような場合でも、該大多数のレーザ素子を含む領域で該条件が満足されればよい。
【００５１】
（変形例）
赤色レーザ素子１１Ｒ、緑色レーザ素子１１Ｇ及び青色レーザ素子１１Ｂは、半導体自体がそれぞれの波長領域の光を発するものであってもよいし、半導体から発せられた光を波長変換素子によりそれぞれの波長領域の光に変換して発するものであってもよい。
【００５２】
また、本実施例（図１）では、青色レーザ素子１１Ｂを６個、緑色レーザ素子１１Ｇを８個、赤色レーザ素子１１Ｒを８個用いた光源ユニット１１について説明した。ただし、これは単なる例であり、各色レーザ素子の数は、画像投射装置に必要な輝度や色バランスに応じて任意に選択することができる。
【００５３】
また、図には示していないが、複数のレーザ素子からの光束を平行光束に変換する光束平行化素子や、複数のレーザ素子からの光束を発散光束に変換する光束発散化素子を設けてもよい。これにより、個々のレーザ素子の発散特性を補正することが可能となり、レーザ素子の選択自由度を増すことができる。
【００５４】
さらに、本実施例では、単一の空間光変調素子１４を用いる場合について説明したが、Ｒ，Ｇ，Ｂの色ごとに空間光変調素子１４を設けてもよい。この場合、照明光学系１３からのＲ光，Ｇ光及びＢ光を分離して各空間光変調素子１４に導き、各空間光変調素子１４からのＲ光，Ｇ光及びＢ光を合成して投射光学系１５に導く色分離合成系を設けてもよい。
【００５５】
また、実施例１では、８方向に放射状にレーザ素子を配置した場合について説明したが、上記条件を満足する配置であれば、同心円状配置やランダム配置等、他の配置を採用してもよい。
【００５６】
以上の変形例については、後述する他の実施例でも同じである。
【実施例２】
【００５７】
図４には、本発明の実施例２である画像投射装置に用いられる光源ユニットを照明光学系側から見て示している。なお、本実施例の画像投射装置の光学系は、基本的に実施例１（図２）に示した光学系と同じ構成を有する。このため、本実施例でも、光学系の各構成要素には、実施例１で使用した符号と同じ符号を付す。
【００５８】
光源ユニット１１′には、互いに異なる波長領域の光を光する固体レーザ発光素子（レーザ光源）としての半導体レーザ素子（以下、単にレーザ素子という）１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂがそれぞれ複数個ずつ配置されている。赤色レーザ素子１１Ｒは赤色波長領域の光Ｒを発し、緑色レーザ素子１１Ｇは緑色波長領域の光Ｇを発する。また、青色レーザ素子１１Ｂは青色波長領域の光Ｂを発する。
【００５９】
各色の半導体レーザ素子は、図４に示すようにアレイ状に配置されている。青色レーザ素子１１Ｂのうち第１群は、光源ユニット１１′の中心Ｏの近くに配置されている。緑色レーザ素子１１Ｇのうち第１群は、青色レーザ素子１１Ｂの第１群の外側を囲むように配置されている。さらに、赤色レーザ素子１１Ｒの第１群は、緑色レーザ素子１１Ｇの第１群の外側を囲むように配置されている。
【００６０】
また、青色レーザ素子１１Ｂのうち第２群は、赤色レーザ素子１１Ｒの第１群の外側を囲むように配置されている。緑色レーザ素子１１Ｇのうち第２群は、青色レーザ素子１１Ｂの第２群の外側を囲むように配置されている。さらに、赤色レーザ素子１１Ｒの第２群は、緑色レーザ素子１１Ｇの第２群の外側を囲むように配置されている。
このように、光源ユニット１１の外周側から中心側に向かって、互いに異なる波長領域の光をそれぞれ発するレーザ素子１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒが、長波長側の波長領域のレーザ素子１１Ｒから短波長側の波長領域のレーザ素子１１Ｂの順で繰り返し配置されている。
【００６１】
レーザ素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂからの複数の光束は、照明光学系１３に含まれるコンデンサレンズの集光作用により空間光変調素子１４の変調面にて互いに重ね合わされる。これにより、空間光変調素子１４の変調面に対するケーラー照明が行われ、該変調面は各色光の輝度むらが生じないように均一に照明される。
【００６２】
図５は本実施例における絞り面１６上での照度分布を示している。実施例１と同様に、光源ユニット１１′と絞り面１６は、照明光学系１３及び投射光学系１５によって互いに共役な位置に配置されている。このため、絞り面１６上の照度分布は光源ユニット１１′上でのレーザ素子の配置に対応した（相似な）分布となる。つまり、絞り面１６上においてＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光の光束径が互いに異なっている。
【００６３】
Ｒ光、Ｇ光及びＢ光のそれぞれに対する投射光学系１５のＦ値（Ｆｎｏ）をＦＲ，ＦＧ，ＦＢとするとき、
ＦＲ＜ＦＧ＜ＦＢ
の関係が成り立つ。
【００６４】
以上のように構成することによって、有限の光学エレメントを有する投射光学系１５が持つポテンシャルを回折限界に近い領域で利用することが可能となる。
【００６５】
そして、本実施例では、以下の条件３を満足するように、青色レーザ素子１１Ｂ及び赤色レーザ素子１１Ｒを配置している。
【００６６】
（条件３） Ｌλ１＜Ｌλ２
ただし、Ｌλ１は複数の青色レーザ素子１１Ｂのうち光源ユニット１１′の中心Ｏから最も遠くに配置された青色レーザ素子１１Ｂまでの距離である。また、Ｌλ２は複数の赤色レーザ素子１１Ｒのうち光源ユニット１１′の中心Ｏから最も遠くに配置された赤色レーザ素子１１Ｒまでの距離である。
さらに言えば、本実施例では、青、緑および赤色レーザ素子１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒは、同じ波長領域の光を発する複数のレーザ素子のうち光源ユニット１１′の中心Ｏから最も遠くに配置されたレーザ光源までの距離が、該波長領域が長波長側であるほど（青、緑および赤の順で）大きくなるように配置されている。
【００６７】
さらに本実施例では、以下の条件４をも満足するように、青色レーザ素子１１Ｂ及び赤色レーザ素子１１Ｒを配置している。
【００６８】
（条件４）  １．２＜Ｌλ２／Ｌλ１＜１．６
条件３（望ましくは条件３及び条件４）を満足するように青色レーザ素子１１Ｂ及び赤色レーザ素子１１Ｒを配置することで、投射光学系１５のＦ値と解像度性能とを適切に折り合わせることが可能となる。このため、本実施例のようにケーラー照明を行う照明光学系１３を用いる場合に、投射光学系１５の小型化と解像度性能との両立を図ることができる。
【００６９】
また、光源ユニット１１′上の色バランスの向上により、投射画像の色むらを低減させることができる。さらに、実施例１に比べて、投射光学系１５の瞳位置での波長分布がより均一となるため、投射光学系１５の解像度性能をより向上させることができる。
【００７０】
なお、光源ユニット１１′の全体において条件３（望ましくは条件３及び条件４）を満足する必要はなく、光源ユニット１１′の大部分の領域において該条件を満足すればよい。例えば、多数の青色及び赤色のレーザ素子のうちごく少数のレーザ素子が他の大多数のレーザ素子から大きく離れた位置に配置されているような場合でも、該大多数のレーザ素子を含む領域で該条件が満足されればよい。
【００７１】
本実施例では、各色の複数のレーザ素子１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒを第１群と第２群に分けてＢ，Ｇ，Ｒの順でのレーザ素子の配置を２回繰り返す場合について説明したが、さらに多くの繰り返し配置を行ってもよい。
【実施例３】
【００７２】
図６には、本発明の実施例３である画像投射装置に用いられる光源ユニットを照明光学系側から見て示している。なお、本実施例の画像投射装置の光学系は、基本的に実施例１（図２）に示した光学系と同じ構成を有する。このため、本実施例でも、光学系の各構成要素には、実施例１で使用した符号と同じ符号を付す。
【００７３】
光源ユニット１１″には、互いに異なる波長領域の光を光する固体レーザ発光素子（レーザ光源）としての半導体レーザ素子（以下、単にレーザ素子という）１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ，１１Ｃがそれぞれ複数個ずつ配置されている。赤色レーザ素子１１Ｒは赤色波長領域の光Ｒを発し、緑色レーザ素子１１Ｇは緑色波長領域の光Ｇを発する。また、青色レーザ素子１１Ｂは青色波長領域の光Ｂを発し、シアン色レーザ素子１１Ｃはシアン色波長領域の光Ｃを発する。
【００７４】
各色の半導体レーザ素子は、図６に示すようにアレイ状に配置されている。青色レーザ素子１１Ｂは、光源ユニット１１″の中心Ｏの近くに配置されている。シアン色レーザ素子１１Ｃは、青色レーザ素子１１Ｂの外側を囲むように配置されている。緑色レーザ素子１１Ｇは、シアン色レーザ素子１１Ｃの外側を囲むように配置されている。そして、赤色レーザ素子１１Ｒは、緑色レーザ素子１１Ｇの外側を囲むように配置されている。
【００７５】
レーザ素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ，１１Ｃからの複数の光束は、照明光学系１３に含まれるコンデンサレンズの集光作用により空間光変調素子１４の変調面にて互いに重ね合わされる。これにより、空間光変調素子１４の変調面に対するケーラー照明が行われ、該変調面は各色光の輝度むらが生じないように均一に照明される。
【００７６】
絞り面１６での照度分布は、図３と同様に、光源ユニット１１″上でのレーザ素子の配置に対応した（相似な）分布となる。つまり、絞り面１６上においてＲ，Ｇ，Ｂ，Ｃの４つの色光の光束径が互いに異なる。
【００７７】
本実施例でも、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃのうち最も短い波長領域λ１のＢ光を発する青色レーザ素子１１Ｂを光源ユニット１１″の内周部（中心Ｏの近く）に配置し、最も長い波長領域λ２のＲ光を発する赤色レーザ素子１１Ｒを光源ユニット１１の外周部に配置している。
【００７８】
言い換えれば、実施例１で説明した条件１を（望ましくは条件２も）満足するように青色レーザ素子１１Ｂ及び赤色レーザ素子１１Ｒを配置している。
【００７９】
以上のように光源ユニット１１″構成することによって、実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに、４色のレーザ素子を用いたことにより、投射画像の色再現性や輝度を向上させることができる。
【００８０】
なお、本実施例では、４色のレーザ素子を用いたが、５色以上のレーザ素子を用いてもよい。
【００８１】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施例１である画像投射装置に用いられる光源ユニットの正面図。
【図２】実施例１の画像投射装置の光学系の構成を示す図。
【図３】実施例１の画像投射装置における絞り面での照度分布の説明図。
【図４】本発明の実施例２である画像投射装置に用いられる光源ユニットの正面図。
【図５】実施例２の画像投射装置における絞り面での照度分布の説明図。
【図６】本発明の実施例３である画像投射装置に用いられる光源ユニットの正面図。
【図７】同一Ｆ値でのＲ，Ｇ，ＢのＭＴＦを示す図。
【符号の説明】
【００８３】
１１，１１′，１１″  光源ユニット
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ，１１Ｃ  半導体レーザ素子
１３  照明光学系
１４  空間光変調素子
１５  投射光学系
１６  絞り面
【図５】
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【図７】
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【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６】
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