(57)【要約】【課題】従来のレーザープロジェクタと比べて部品数が少ないレーザープロジェクタを提供する。【解決手段】本発明に係るレーザープロジェクタは、緑色レーザー１０６、２波長レーザー３０２、ＰＢＳ３０４、コリメートレンズ１１２、２軸ガルバノミラー１１４、レンズ群１１６、スクリーン１１８を備える。緑色レーザー１０６は、緑色のレーザー光を出射する。また、２波長レーザー３０２は、赤色と青色のレーザー光を出射する。ＰＢＳ３０４は、それぞれのレーザーを出射したレーザー光の光路が交差する位置に配置されており、これらの光路を重ね合わせる。【選択図】図３
2009122455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３色のレーザー光を被投射面に照射して前記被投射面に画像を表示するための画像表示装置であって、
前記３色のうち１色のレーザー光を出射する単一波長レーザーと、
前記３色のうち２色のレーザー光を出射するレーザー素子を単一のパッケージ内に収納した２波長レーザーと、
前記１色のレーザー光の光路と前記２色のレーザー光の光路とを重ね合わせる合成素子と、
前記合成素子を通過する前記３色のレーザー光を前記画像の画素ごとに選択的に前記被投射面に照射する走査装置とを備える、画像表示装置。
【請求項２】
前記被投射面上の色ずれを補正するための補正手段をさらに備える、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記２波長レーザの発光点隔差による前記２色のレーザー光の間の光路のずれを補正するホログラム素子である、請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記色ずれを補正するように前記３色のレーザー光の出射のタイミングを制御する制御手段である、請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記色ずれの量を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記色ずれの量に基づいて、前記３色のレーザー光の出射のタイミングを制御する、請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記２波長レーザーは赤色レーザー光と青色レーザー光とを出射し、
前記単一波長レーザーは緑色レーザー光を出射する、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記単一波長レーザーは、
赤外レーザー光を出射する赤外レーザーと、
前記赤外レーザーが出射する前記赤外レーザー光を前記緑色レーザー光に変換する第２高調波発生素子とを含む、請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記合成素子は、前記１色のレーザー光の光路と前記２色のレーザー光の光路とが交差する位置に配置された偏光ビームスプリッタである、請求項１から７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記走査装置は、前記合成素子を通過した前記３色のレーザー光を前記被投射面に前記画素ごとに照射するための走査素子を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記走査素子は、２軸ガルバノミラーである、請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
３色のレーザー光を被投射面に照射して前記被投射面に画像を表示するための画像表示装置であって、
前記３色のレーザー光を出射するレーザー光源と、
前記３色のレーザー光の光路を重ね合わせる合成素子と、
前記合成素子を通過する前記３色のレーザー光を前記画像の画素ごとに選択的に前記被投射面に照射する走査装置と、
前記被投射面上の色ずれを補正するために前記レーザー光源による前記３色のレーザー光の出射のタイミングを制御する補正手段を備える画像表示装置。
【請求項１２】
前記色ずれの量を検出する検出手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記検出手段により検出された前記色ずれの量に基づいて、前記３色のレーザー光の出射のタイミングを制御する、請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記レーザー光源は、
前記３色のうち１色のレーザー光を出射する単一波長レーザーと、
前記３色のうち２色のレーザー光を出射するレーザー素子を単一のパッケージ内に収納した２波長レーザーとを含む、請求項１１または１２に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を被投射面に照射して画像を表示するための画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光をスクリーン、壁などの被投射面に照射して画像を表示する、いわゆる、レーザープロジェクタでフルカラーを再現するには、赤色、緑色、青色の３原色のレーザー光を準備することが必要である。
【０００３】
例えば、特開２００３−０２１８００号公報（特許文献１）には、独立の３つの光源からの光ビームを被投射面に向けて走査し、かつ、走査中に光ビームを画素間で区切ることでパルス光として放射することを特徴とする投射型表示装置が開示されている。
【０００４】
特開２００４−２１９４８０号公報（特許文献２）、特開２００６−１５４０３２号公報（特許文献３）にも、３色のレーザー光を用いた表示装置についての開示がある。これらの文献に記載の表示装置においても、３色のレーザー光を発生させるために独立の３つの光源が用いられている。
【０００５】
また、特開平９−１５２６４０号公報（特許文献４）には、単一のレーザーからのレーザー光の波長を、３つの波長変換器により変換し、３色のレーザー光を発生させるレーザー装置が開示されている。このレーザー装置は、３色のレーザー光を厳密に同時に出射することはできないため、人の目に３色の光が合成されて認識されるように、３つの波長変換器を同一円周上に配置した波長変換器保持板および波長変換器保持板を回転させる回転駆動手段を備えている。
【特許文献１】特開２００３−０２１８００号公報
【特許文献２】特開２００４−２１９４８０号公報
【特許文献３】特開２００６−１５４０３２号公報
【特許文献４】特開平９−１５２６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１から特許文献３に記載の装置は、３色レーザー光を得るために多くの部品および多くの調整を必要とする。このことを図１を参照しつつ説明する。図１は、従来技術における３色レーザー光を得るための光学系（以下、従来の光学系とよぶ）を説明するための図である。
【０００７】
図１に示すように、従来の光学系は、青色レーザー１０２と、赤色レーザー１０４と、緑色レーザー１０６と、第１のＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｒｉｔｔｅｒ、偏光ビームスプリッタ）１０９と、第２のＰＢＳ１１０と、コリメートレンズ１１２と、２軸ガルバノミラー１１４と、レンズ群１１６と、スクリーン１１８とを備える。また、緑色レーザー１０６は、赤外レーザー１０７と第２高調波発生（ＳＨＧ；Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子１０８とからなる。
【０００８】
なお、各素子のかわりに同様の機能を持つ他の素子を用いた装置に対しても、以下の説明は変わらない。例えば、他の構成の緑色レーザーを用いた装置に対しても、以下の説明はあてはまる。
【０００９】
青色レーザー１０２、赤色レーザー１０４、緑色レーザー１０６は、それぞれ、青色、赤色、緑色のレーザー光を出射する。第１のＰＢＳ１０９は、赤色レーザー光の光路と緑色レーザー光の光路とを重ね合わせる。第２のＰＢＳ１１０は、第１のＰＢＳ１０９からの出射光の光路と、青色レーザー光の光路とを重ね合わせる。コリメートレンズ１１２は、第２のＰＢＳ１１０の出射光を収束させて、平行光にする。２軸ガルバノミラー１１４は、コリメートレンズ１１２を通過した光を走査する。レンズ群１１６は、ガルバノミラー１１４で反射された光をスクリーン１１８上にフォーカスさせる。スクリーン１１８は、レーザー光の被投射面である。
【００１０】
このように、従来の光学系には、３つのレーザー、それぞれのレーザーからの光の光路を重ね合わせるための２つのＰＢＳなど多くの部品が必要である。したがって、プロジェクタが大型になる。また、２つのＰＢＳを用いるため、レーザー光の伝達率が低減し、光量が低下する。さらに、レーザー光を重ね合わせるために、多くの箇所を調整する必要がある。
【００１１】
また、３つのレーザーのかわりに、特許文献４に記載のレーザー装置を用いれば、ＰＢＳは不要ではあるが、波長変換器保持板や回転駆動手段が必要であり、かえって多くの部品が必要となる。
【００１２】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであって、従来のレーザープロジェクタと比べて部品数が少ない、もしくは調整箇所を低減するレーザープロジェクタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本願発明は、３色のレーザー光を被投射面に照射して被投射面に画像を表示するための画像表示装置であって、３色のうち１色のレーザー光を出射する単一波長レーザーと、３色のうち２色のレーザー光を出射するレーザー素子を単一のパッケージ内に収納した２波長レーザーと、１色のレーザー光の光路と２色のレーザー光の光路とを重ね合わせる合成素子と、合成素子を通過する３色のレーザー光を画像の画素ごとに選択的に被投射面に照射する走査装置とを備える。
【００１４】
好ましくは、２波長レーザーの発光点隔差による被投射面上の色ずれを補正するための補正手段をさらに備える。
【００１５】
さらに好ましくは、補正手段は、発光点隔差による２色のレーザー光の間の光路のずれを補正するホログラム素子である。
【００１６】
さらに好ましくは、補正手段は、色ずれを補正するように２色のレーザー光の出射のタイミングを制御する制御手段である。
【００１７】
好ましくは、２波長レーザーは赤色レーザー光と青色レーザー光とを出射し、単一波長レーザーは緑色レーザー光を出射する。
【００１８】
さらに好ましくは、単一波長レーザーは、赤外レーザー光を出射する赤外レーザーと、赤外レーザーが出射する赤外レーザー光を緑色レーザー光に変換する第２高調波発生素子とを含む。
【００１９】
好ましくは、合成素子は、１色のレーザー光の光路と２色のレーザー光の光路とが交差する位置に配置された偏光ビームスプリッタである。
【００２０】
好ましくは、走査装置は、合成素子を通過した３色のレーザー光を被投射面に画素ごとに照射するための走査素子を含む。
【００２１】
さらに好ましくは、走査素子は、２軸ガルバノミラーである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るレーザープロジェクタは、２波長レーザーを備える。したがって、従来のレーザープロジェクタに比べ、部品数を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係るレーザープロジェクタの構成をブロック図形式で表わす図である。図２を用いて、レーザープロジェクタの構成について説明する。
【００２５】
レーザープロジェクタは、大きく分けて、バックエンドブロック２００と、フロントエンド用ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）２１０と、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２２０と、緑色レーザー駆動回路２２２と、赤色レーザー駆動回路２２４と、青色レーザー駆動回路２２６と、光学系２３０と、スクリーン１１８とからなる。
【００２６】
バックエンドブロック２００は、スクリーン１１８に投射されるべき画像信号の処理を行なう。バックエンドブロック２００は、Ｖｉｄｅｏ  Ｉ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２０１と、外部Ｉ／Ｆ２０３と、ＣＰＵ２０５とを含む。Ｖｉｄｅｏ  Ｉ／Ｆ２０１は、外部ビデオ信号２０２を受信する。外部Ｉ／Ｆ２０２は、ＳＤカード２０４等の外部記録媒体のデータを読み込む。ＣＰＵ２０５は、Ｖｉｄｅｏ  Ｉ／Ｆ２０１、外部Ｉ／Ｆ２０２の取り込んだ信号を処理する。その処理の際には、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ
Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０６でプログラムが実行される。そして、ＣＰＵ２０５は、Ｖｉｄｅｏ  ＲＡＭ２０７（あるいは、ＳＤＲＡＭ）に、スクリーン１１８に表示される画像データを書き込む。
【００２７】
フロントエンド用ＦＰＧＡ２１０は、データコントローラ２１１と、タイミングコントローラ２１２と、ビットデータ変換部２１３と、発光パターン変換部２１４とを含む。データコントローラ２１１は、Ｖｉｄｅｏ  ＲＡＭ２０７から、画像データを読み出す。ビットデータ変換部２１３は、データコントローラ２１１が読み出したデータをビットデータに変換する。発光パターン変換部２１４は、ビットデータを各レーザーの発光パターンを表わす信号に変換する。タイミングコントローラ２１２は、上に述べたデータコントローラ２１１、ビットデータ変換部２１３の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ２１２は、ＣＰＵ２０５および後述するミラーサーボブロック２２１の動作タイミングも制御する。
【００２８】
ＤＳＰ２２０は、画像処理を行なう部分である。ＤＳＰ２２０は、ミラーサーボブロック２２１を含む。ミラーサーボブロック２２１は、タイミングコントローラ２１２からの信号に基づき、２軸ガルバノミラー２３０の動作を制御する。
【００２９】
緑色レーザー駆動回路２２２は、発光パターン変換部２１４が出力する信号に基づき、緑色レーザー１０６を駆動する。赤色レーザー駆動回路２２４、青色レーザー駆動回路２
２６は、発光パターン変換部２１４が出力する信号に基づき、２波長レーザー３０２を駆動する。
【００３０】
光学系２３０について、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施の形態に係るレーザープロジェクタの光学系を説明するための図である。図３に示すように、レーザープロジェクタは、緑色レーザー１０６、２波長レーザー３０２、ＰＢＳ３０４、コリメートレンズ１１２、２軸ガルバノミラー１１４、レンズ群１１６、スクリーン１１８を備える。
【００３１】
緑色レーザー１０６は、緑色のレーザー光を出射する。また、２波長レーザー３０２は、異なる２色のレーザー光を出射するレーザー素子を単一のＣＡＮパッケージ内に収納したもので、本実施例においては、赤色と青色のレーザー光を出射するものとする。ＰＢＳ３０４は、それぞれのレーザーを出射したレーザー光の光路が交差する位置に配置されており、これらの光路を重ね合わせる。２波長レーザー３０２は、緑色レーザー１０６に対して、光軸方向について９０度回転した方向に配置されており、ＰＢＳ３０４は、緑色レーザー光をほぼ１００％透過し、赤色レーザー光および青色レーザー光をほぼ１００％反射する。なお、ＰＢＳ３０４は複数の光路を重ね合わせる合成素子の一例であって、ＰＢＳ３０４のかわりにダイクロイックミラーなどを用いてもよい。
【００３２】
なお、本実施の形態では、緑色レーザー１０６は、赤外レーザー１０７とＳＨＧ素子１０８とを組み合わせたものであるとするが、他の構成のものであってもよい。
【００３３】
また、緑色レーザー１０６のかわりに、赤色（あるいは青色）レーザーを用い、青色（あるいは赤色）レーザーと緑色レーザーを組み合わせた２波長レーザーを用いてもよい。ただし、現時点においては、緑色レーザーは赤色レーザーや青色レーザーに比べてチップ化しにくく、２波長レーザーに組み込むことが難しいため、図示した構成が望ましい。
【００３４】
ここで、２波長レーザーの具体例について説明する。２波長レーザーの１つに、モノシリック２波長レーザーがある。これは、２種類のレーザーを１つのチップに集積したものであり、例えば、東芝レビューＶｏｌ．５５  Ｎｏ．８（２０００）（以下、非特許文献１とよぶ）に開示がある。
【００３５】
図４は、非特許文献１に記載のモノシリック２波長レーザーの断面構造を示した図である。非特許文献１に記載のモノシリック２波長レーザーは、ＤＶＤの読出し用の波長６５０ｎｍ帯ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）とＣＤの読出し用の波長７８０ｎｍ帯ＬＤを集積したものである。図４に示すように、非特許文献１に記載のモノシリック２波長レーザーは、共通電極４０１、ｎ−ＧａＡｓ基板４０２、ＡｌＧａＡｓ活性層４０４、ＣＤ側電極４０５、ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４０７、ＩｎＧａＰ  ＭＱＷ活性層４０８、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４０９、ＩｎＧａＰエッチングストップ層４１０、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層４１１、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層４１２、ｐ−ＩｎＧａＰ４１３、ＤＶＤ側電極４１４、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰリッジ型光ガイド４１５を備える。このレーザーのＣＤ発光点４０３とＤＶＤ発光点４０６の間隔（発光点間隔）は、±１μｍの精度で制作される。
【００３６】
図５は、非特許文献１に記載のモノシリック２波長レーザーをパッケージに組み込んだ製品の構成を示す図である。パッケージには、２波長ＬＤチップ５０１、モニタ用のＰＤ（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）５０２が組み込まれている。２波長ＬＤチップ５０１から発振される６５０ｎｍレーザービーム５０４および７８０ｎｍレーザービーム５０５は、ウインドーガラス５０３から取り出される。ＤＶＤアノード５０６、ＣＤアノード５０７、ＰＤアノード５０８は、共通カソード５０９で結線されている。
【００３７】
図６は、非特許文献１に記載のモノシリック２波長レーザーのマウント部を示す図である。２波長レーザーチップ６０１は、共通カソード電極６０２、へき開面（前面）端面保護膜６０３、へき開面（裏面）端面保護膜６０４からなる。２波長レーザーチップ６０１は、熱放出のため、絶縁性アルミナイトライド（ＡＩＮ）サブマウント６０９にマウントされている。絶縁性ＡＩＮサブマウント６０９には、ＤＶＤアノードボンディングパット６０７、ＣＤアノードボンディングパット６０８がパターニングされている。絶縁性ＡＩＮサブマウント６０９は、さらに、ヒートシンク６１０にマウントされている。
【００３８】
モノシリック２波長レーザーと異なる種類の２波長レーザーに、２チップ１マウント化２波長レーザーがある。これは、サブマウント上に、２種類のレーザーチップを治具で取り付けたものである。治具で取り付けるため発光点間隔はモノシリックのものより劣るが、各々のチップは通常の単一波長レーザーのチップをそのまま流用することができるという利点がある。
【００３９】
本発明においては、上述の２種類の２波長レーザーのいずれも用いることができる。また、他の構成の２波長レーザーを用いても構わない。
【００４０】
再び、図３を用いて光学系について説明する。コリメートレンズ１１２は、ＰＢＳ３０４を透過した光を平行光にする。２軸ガルバノミラー１１４は、コリメートレンズ１１２を通過した光を走査する。なお、２軸ガルバノミラー１１４はレーザー光の走査を行なうための走査素子の一例であって、液晶、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの空間変調器を２軸ガルバノミラー１１４のかわりに用いてもよい。レンズ群１１６は、２軸ガルバノミラー１１４で反射された光をスクリーン１１８上にフォーカスさせる。
【００４１】
このように、本発明は、従来ＣＤ／ＤＶＤの光学ピックアップに用いられていた２波長レーザーをレーザープロジェクタに組み込む構成を有する。したがって、本発明に係るレーザープロジェクタは、従来のレーザープロジェクタに比べて部品点数が少なくできる。よって、従来のレーザープロジェクタに比べ小型化できる。また、本発明は、従来のレーザープロジェクタでは２つ必要であった合成素子を１つに減らすことができるので、レーザーの伝達率の低減を防止することができる。したがって、出力される光量の低下を防止することもできる。さらに、レーザーの調整箇所を低減することができる。
【００４２】
ところで、２波長レーザーには図４等で示したように発光点隔差が存在する。よって、図３に示すように、２波長レーザーの赤色レーザーの発光点と青色レーザーの発光点はわずかではあるがずれている。したがって、赤色光の光路と青色光の光路とは厳密には重ならず、この結果、スクリーン上の像の色ずれが生じる。この色ずれを補正することができる本実施の形態の変形例について、以下、説明する。
【００４３】
例えば、図７に示すような、ホログラム素子７００をさらに備える光学系を用いることによりこの色ずれを補正できる。本実施の形態においては、ホログラム素子７００は、図７に示すように、２波長レーザー３０２とＰＢＳ３０４との間に配置されているものとする。
【００４４】
ここで、ホログラム素子７００について図８を用いて説明する。図８は、ホログラム素子７００の構造を示す図である。図８に示すように、ホログラム素子７００は、ステップ構造のブレーズド型回折格子である。このステップの溝の深さは、一方のレーザー光が方向を変えずにホログラム素子を透過し、他方のレーザー光を方向を変化させて透過するように、設計されている。
【００４５】
具体的には、溝深さは、青色レーザー光８１０の波長の整数倍の波長差が生じる深さに設計されている。そのため、青色レーザー光８１０については、主に０次光が透過する。したがって、青色レーザー光８１０の光軸方向は、ホログラム素子７００の透過前と透過後とで変化しない。また、溝深さは、赤色レーザー光８２０の１次光が最大となるように調整されている。したがって、赤色レーザー光８２０については、主に１次回折光が通過する。したがって、赤色レーザー光８２０がホログラム素子７００を透過すると、その光軸方向は変化する。
【００４６】
このような構造を持つホログラム素子７００を用いることで発光点隔差の影響を補正することができる。したがって、色ずれを補正することができる。
【００４７】
また、図９に示すようなシステムにより色ずれを補正することもできる。図９は、色ずれを補正するためのシステムについて説明するための図である。ある色のレーザー光の光軸方向が他の２色のレーザー光の光軸方向とずれている場合、スクリーン上では、その色のビームは、常に、他のビームと一定間隔ずれた点に照射される。そこで、発光パターン変換部２１４は、図９に示すように、色ずれのある色（ここでは赤色）のアドレス位置をずらしてデータを読む。そして、アドレス位置をずらしたデータに基づき、緑色レーザー駆動回路２２２、赤色レーザー駆動回路２２４、青色レーザー駆動回路２２６の動作を制御する。この構成により、視覚的に色ずれのない像を得ることができる。
【００４８】
ここで、アドレス位置をずらす量は、スクリーン上のずれに応じて決定される。例えば、発光パターン変換部２１４はアドレス位置をずらす量を指定する指示を受付け、指示に応じてアドレス位置をずらす量を決定する。この構成によれば、利用者がスクリーンの画像を確認し、色ずれの調整を行うことができる。
【００４９】
さらに、色ずれをシステムによりセルフキャリブレーションすることもできる。このためには、図２０に示すような光学系を用いる。つまり、図９の光学系において、２軸ガルバノミラー１１４とレンズ群１１６の間に、ビームスプリッタ２０００を配置した光学系を用いる。ビームスプリッタ２０００は、２軸ガルバノミラー１１４で反射された画像表示用のレーザー光の一部を切り出す。そして、切り出されたレーザー光を検出する位置に、光検出器１０２０が配置されている。光検出器１０２０は、検出した光に応じた信号を出力する。また、光検出器１０２０は、その検出面が複数のセルからなる多分割検出器であるとする。図１１に、光検出器１０２０の検出面を示す。図１１に示すように、本実施例に係る光検出器１０２０の検出面は、Ａ〜Ｄの４セルに分割されている。ただし、セル数はこれに限られない。少なくとも、検出面が２つのセルに分割されていればよい。また、４セルよりも細かく分割されていてもよい。
【００５０】
セルフキャリブレーションを行うには、まず、例えば、プロジェクタの起動時に、ＲＧＢ各々単色で順に１フレームスキャンさせる。そうすれば、色ずれがない場合、各色ごとに図１３のような信号が得られるはずである。一方、色ずれがあれば、図１９のような信号が得られるはずである。この性質を基に、判定部１０３０は、光検出器１０２０の検出信号のＴ１，Ｔ２の比、およびＴ３，Ｔ４の比からズレ量を算出する。ズレ量が分かれば、ズレ量に応じて、発光パターン変換部２１４が、各光源に送るデータのタイミングをずらすことで、色ずれを補正することができる。
【００５１】
また、ビームがある程度の面積をもっており、ピクセル間の移動の振れ角が各ビームの幅と比較して極めて小さい場合、ｄｕｔｙ比を比較しなくても、ＲＧＢ各ビームに対し、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各セルの光量比から、ビームスポットが検出器の中心に位置した瞬間を求めることができる。例えば、（セルＡの光量＋セルＢの光量）と（セルＣの光量＋セルＤの光量）の比、あるいは、（セルＡの光量＋セルＣの光量）と（セルＢの光量＋セルＤ
の光量）の比が最小になるタイミングを、ビームスポットが検出器の中心に位置した瞬間とする。判定部１０３０は、これらの算出結果から各光源の時間ズレを算出する。そして、時間ズレに応じて、発光パターン変換部２１４が、各光源に送るデータのタイミングをずらすことで、色ずれを補正することができる。
【００５２】
なお、上に述べた２種類の補正は、併用してもよい。例えば、ホログラム素子７００により、発光点隔差を概ね修正した上で、駆動回路の制御により厳密な色ずれ補正を行なうこともできる。
【００５３】
（変形例）
また、上述したシステムによる色ずれ補正は、発光点隔差の補正を主の目的としなくてもよい。上述の色ずれ補正システムを、他の構成の光学系を持つレーザープロジェクタに適用する変形例について説明する。
【００５４】
レーザープロジェクタにおいては、２波長レーザーの発光点隔差の他にも様々な原因により、被投射面上においてレーザー光の色ずれが生じる。例えば、初期の光学系の配置によるレーザー光の光路のずれにより、色ずれが生じる場合がある。また、経時変化によって、光学部品の一部がずれて色ずれが発生することもある。
【００５５】
このような色ずれを、メカ調整により補正することもできる。例えば、光学系に含まれるレンズ、ビームスプリッタなどの光学部品の位置や角度を調整する。
【００５６】
しかし、レーザープロジェクタには、多数の部品が含まれており、メカ調整により色ずれを補正するのは手間がかかり、また、困難である場合がある。
【００５７】
これに対し、本発明は、上述のように、色ずれ量に応じて各レーザーの出射タイミングを制御することにより色ずれを補正する。したがって、メカ調整が不要である。
【００５８】
本変形例に係るレーザープロジェクタには、各レーザーの出射のタイミングを制御する制御システムを備えるものを用いる。例えば、図９に示したような光学系を用いる。ただし、図９に示したような２波長レーザーと単一波長レーザーを組み合わせる構成でなくても構わない。図１に示すような３つの独立のレーザーを用いる光学系であってもよい。また、図２０に示すような光学系と組み合わせて、セルフキャリブレーションを行うようにしてもよい。
【００５９】
本変形例によれば、上に説明した方法により、異なるレーザー間の色ずれ（図９の場合、緑色レーザー光と他のレーザー光との間の色ずれ）の初期調整を行うこともできる。また、経時変化によって、光学部品の一部がずれて色ずれが発生した場合も、容易にシステムで補正することが可能である。
【００６０】
以上説明したように、本発明に係るレーザープロジェクタは、色ずれの補正を行なうこともできる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
レーザー光をスクリーンなどの被投射面に照射して画像を表示する装置、いわゆる、レーザープロジェクタにおいて、レーザー光の走査に異常が発生すると、スクリーン上のある一点に対して高いエネルギー密度のレーザー光が連続して照射されることとなり、危険である。場合によっては、周囲の人に対して危険を及ぼすこともある。
【００６２】
従来、このような危険を回避するための技術がいくつか提案されている。例えば、特許
第３６８０８４２号（特開２００４−３４１２１０号公報）に記載のレーザープロジェクタは、走査素子として用いられているガルバノミラーに赤外光を照射し、その反射光をスクリーンの外周部に設けられた複数の受光素子で検出する。そして、その検出状態により走査状態を判定し、走査異常の場合、レーザーの照射を停止する。
【００６３】
また、特開２００７−３６８７号公報には、被走査面のオーバースキャン領域に受光手段を設け、被走査面上の光束の走査が行なわれる時に、受光手段からの信号が所定の時間間隔で出力されているか否かを判定し、判定結果に応じて光束の出射を制御する画像表示装置が開示されている。
【００６４】
また、特開２０００−１９４３０２号公報に記載の投影表示装置には、実際に射出されたレーザービームの走査タイミングを、主走査ポリゴンミラーの近傍に設置した主走査ビームセンサで監視し、タイミングが異常の場合、レーザーを消灯する投影表示装置が開示されている。
【００６５】
上に挙げた特許第３６８０８４２号、特開２００７−３６８７号公報に記載の発明は、スクリーンの外周部に設けた受光手段からの信号により、走査の異常を発見するものである。また、特開２０００−１９４３０２号公報に記載の発明は、主走査ポリゴンミラーからの反射光を検出することで走査異常を検出するものである。よって、いずれの発明も、走査状態を常に監視できるわけではない。したがって、実際に異常が生じてから、異常が検知されるまでの時間が長くなってしまうおそれがある。また、異常の検出の精度も低い。
【００６６】
本実施の形態に係る発明は、上述の問題を解決するためになされたものであって、迅速に走査異常を検出するレーザープロジェクタを提供することを課題とする。
【００６７】
上述の課題を解決するために、本願発明は、レーザー光を被投射面に照射して被投射面上に画像を表示するための画像表示装置であって、レーザー光を出射するレーザーと、レーザー光を走査する走査装置と、走査装置により走査された光であって、かつ、被投射面への方向とは異なる方向に出射される参照光を生成する参照光生成部と、参照光を検出する複数のセルを有する多分割検出器と、各セルからの検出信号が異常かどうか判定し、検出信号が異常であると判定した場合、走査が異常であると判定する判定手段とを備える。
【００６８】
好ましくは、判定手段は、検出信号の周期が異常である場合、検出信号が異常であると判定する。
【００６９】
好ましくは、走査が異常であると判定された場合、レーザー光の被投射面への照射を抑制する手段をさらに備える。
【００７０】
好ましくは、走査装置は、レーザー光を被投射面に画素ごとに照射するための可動ミラーを含み、参照光生成部は、レーザー光と異なる光を可動ミラーに向けて出射する光源であり、多分割検出器は、可動ミラーで反射されたレーザー光と異なる光を検出する。
【００７１】
さらに好ましくは、可動ミラーは２軸ガルバノミラーである。
好ましくは、走査装置は、レーザー光を被投射面に画素ごとに照射するための走査素子を含み、参照光生成部は、走査素子と被投射面との間に配置されたビームスプリッタである。
【００７２】
本実施の形態に係る発明は、多分割検出器を用いて参照光を検出する。したがって、迅速に走査異常を検出するレーザープロジェクタを提供することができる。
【００７３】
以下、図面を参照しつつ本発明の第２の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００７４】
第２の実施の形態に係るレーザープロジェクタは、第１の実施の形態において図２を用いて説明したように、大きく分けて、バックエンドブロック２００と、フロントエンド用ＦＰＧＡ２１０と、ＤＳＰ２２０と、緑色レーザー駆動回路２２２と、赤色レーザー駆動回路２２４と、青色レーザー駆動回路２２６と、光学系２３０と、スクリーン１１８とからなる。
【００７５】
次に、光学系２３０について図１０を用いて説明する。図１０は、第２の実施の形態に係るレーザープロジェクタの光学系を説明するための図である。図１０に示すように、レーザープロジェクタは、緑色レーザー１０６、２波長レーザー３０２、ＰＢＳ３０４、コリメートレンズ１１２、２軸ガルバノミラー１１４、レンズ群１１６、スクリーン１１８を備える。
【００７６】
緑色レーザー１０６は、緑色のレーザー光を出射する。また、２波長レーザー３０２は、異なる２色のレーザー光を出射するレーザー素子を単一のＣＡＮパッケージ内に収納したもので、本実施例においては、赤色と青色のレーザー光を出射するものとする。ＰＢＳ３０４は、それぞれのレーザーを出射したレーザー光の光路が交差する位置に配置されており、これらの光路を重ね合わせる。２波長レーザー３０２は、緑色レーザー１０６に対して、光軸方向について９０度回転した方向に配置されており、ＰＢＳ３０４は、緑色レーザー光をほぼ１００％透過し、赤色レーザー光および青色レーザー光をほぼ１００％反射する。なお、ＰＢＳ３０４は複数の光路を重ね合わせる合成素子の一例であって、ＰＢＳ３０４のかわりにダイクロイックミラーなどを用いてもよい。
【００７７】
なお、本実施の形態では、緑色レーザー１０６は、赤外レーザー１０７とＳＨＧ素子１０８とを組み合わせたものであるとするが、他の構成のものであってもよい。
【００７８】
また、緑色レーザー１０６のかわりに、赤色（あるいは青色）レーザーを用い、青色（赤色）レーザーと緑色レーザーを組み合わせた２波長レーザーを用いてもよい。ただし、現時点においては、緑色レーザーは赤色レーザーや青色レーザーに比べてチップ化しにくく、２波長レーザーに組み込むことが難しいため、図示した構成が望ましい。
【００７９】
なお、ここでは、２波長レーザーを用いる例を示したが、２波長レーザと１つのＰＢＳのかわりに、赤色レーザー、青色レーザー、および、２つの合成素子を用いてもよい。
【００８０】
コリメートレンズ１１２は、ＰＢＳ３０４を透過した光を平行光にする。２軸ガルバノミラー１１４は、コリメートレンズ１１２を通過した光を走査する。レンズ群１１６は、ガルバノミラーで反射された光をスクリーン１１８上にフォーカスさせる。
【００８１】
レーザープロジェクタは、さらに、参照レーザー１０１０と、光検出器１０２０と、判定部１０３０とを備える。参照レーザー１０１０は、２軸ガルバノミラー１１４に向けて参照レーザー光を出射する。本実施例においては、参照レーザーは赤外レーザーであるとして説明を進める。光検出器１０２０は、２軸ガルバノミラー１１４で反射された参照レーザー光を検出し、検出した光に応じた信号を出力する。また、光検出器１０２０は、その検出面が複数のセルからなる多分割検出器であるとする。図１１に、光検出器１０２０の検出面を示す。図１１に示すように、本実施例に係る光検出器１０２０の検出面は、Ａ〜Ｄの４セルに分割されている。ただし、セル数はこれに限られない。少なくとも、検出
面が２つのセルに分割されていればよい。また、４セルよりも細かく分割されていてもよい。
【００８２】
光検出器１０２０の出力する信号から、走査の異常を知ることができる。このことを、以下に説明する。
【００８３】
まず、２軸ガルバノミラー１１４が正常に動作している場合、図１２で示したような軌跡で検出面上の走査が行われることとなる。なお、図１２のｘ方向は、スクリーン上で地面と平行な方向、ｙ方向は地面と垂直な方向であるとする。
【００８４】
この場合の検出器の各セル（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の出力を図１３に示す。この場合、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの検出器の出力の１フレームあたりの積分値は均等であり、Ｔ１とＴ２は同じになる。また各セルで出力されるパルスの周期も一定であり、ｄｕｔｙ比も５０％である。図１３では検出器へ照射されるビームが極めて小さいと仮定したために、各検出器のセルの出力が矩形波状となってが、大きなスポットで検出器に照射された場合は正弦波上となる。しかしながら、ある閾値で２値化することで同様な波形を得ることができる。
【００８５】
２軸ガルバノミラー１１４がまったく動作しない時は、検出器上のビームも所定位置に静止した状態となる。図１４では例としてセルＡに停止している状態を示している。このように２軸ガルバノミラー１１４が停止した後の各セルの出力は、図１５に示すように、Ａのみ出力がある状態となる。
【００８６】
また、２軸ガルバノミラー１１４のｙ軸方向についての動作が停止した場合について、図１６、図１７を用いて説明する。この場合、図１６に示すようにセルＡとセルＢをビームが走査するようになる。したがって、図１７に示すように、光検出器１０２０の出力は、セルＡおよびセルＢのみからのパルス信号となる。なお、２軸ガルバノミラー１１４のｘ軸方向についての動作が停止した場合は、光検出器１０２０の出力は、セルＡおよびセルＣのみ（あるいは、セルＢおよびセルＤのみ）からのパルス信号となる。
【００８７】
さらに、２軸ガルバノミラー１１４のミラーの振れが正常でない場合（あるいは、セット内の光軸がずれた場合）の、検出信号の異常について説明する。例えば、２軸ガルバノミラー１１４の振れ中心位置もしくは光軸の中心位置が、検出器の位置に変換して、Ｘの正方向および、Ｙの正方向にシフトしている場合、検出面上でのビームの軌跡は、図１８に示すようになる。そして、各セルの出力は、図１９に示すようになる。ｘ方向のズレは、各パルスのＤｕｔｙ比のずれ（図中のＴ３，Ｔ４比）となって現れる。また、ｙ方向のズレは、Ａ−Ｂ間とＣ−Ｄ間の周期、すなわちＴ１，Ｔ２の比となって現れる。
【００８８】
判断部１０３０は、検出信号が異常かどうか判定し、前記検出信号が異常であると判定した場合、前記走査が異常であると判定する。具体的には、正常な走査が行われているときに得られるべき検出信号と光検出器１０２０が出力した検出信号とを比較することで、走査の異常を判定する。例えば、判断部１０３０は、正常な走査が行われているときの検出信号を記憶しておき、光検出器１０２０が出力した検出信号が記憶している検出信号と異なる場合、走査が異常であると判断する。
【００８９】
この比較にあたっては、検出信号の周期を利用できる。例えば、判断部１０３０は、光検出器１０２０が出力した検出信号の周期Ｔの正常時の周期Ｔ０に対する比（Ｔ／Ｔ０）が、定められた範囲内である場合に、走査は正常であると判断し、それ以外の場合、走査は異常であると判断する。
【００９０】
本発明では、多分割検出器を用いて走査状態の判定を行うため、迅速に走査の異常を検
出することができる。また、上で説明したように、様々な走査異常のパターンを検出することができる。
【００９１】
さらに、レーザープロジェクタは、判断部１０３０が走査が異常であると判断した場合に、レーザー光のスクリーンへの照射を抑制する機構を備えていてもよい。例えば、判断部１０３０は、走査が異常であると判断した場合、各レーザー駆動回路に、レーザー光の出力を弱めさせる、もしくは、レーザー光の発振を停止させるための信号を送る。あるいは、シャッターなどのレーザー光を物理的に遮断する装置に信号を送り、レーザー光を遮断してもよい。このような機構により、レーザープロジェクタの安全性を高めることができる。
【００９２】
なお、走査異常を検出するための光学系は、図１０に示したものに限られない。例えば、図２０に示すような光学系を用いることができる。この光学系では、２軸ガルバノミラー１１４とレンズ群１１６の間に、ビームスプリッタ２０００が配置されている。ビームスプリッタ２０００は、２軸ガルバノミラー１１４で反射された画像表示用のレーザー光の一部を切り出す。そして、切り出されたレーザー光を検出する位置に、光検出器１０２０が配置されている。また、図２１に示すような光学系を用いることができる。この光学系は、参照レーザーとして赤外レーザーではなく、レンズ付ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）２１００を用いている。
【００９３】
（第３の実施の形態）
レーザー光をスクリーンなどの被投射面に照射して画像を表示する装置、いわゆる、レーザープロジェクタにおいては、レーザーから出力したレーザー光が、微小な平行光であることが必要である。
【００９４】
平行光を得るためによく用いられる素子に、コリメートレンズがある。例えば、特開２００３−０２１８００号公報（特許文献１）には、コリメートレンズを備える投射型表示装置が開示されている。
【００９５】
また、平行光を得るためのレーザービーム補正機構が、特開平５−２９１６５９号公報に記載されている。このレーザービーム補正機構は、レーザーの軌道上の互いに離れた２つの位置に設置され、その位置におけるビーム投影像を出力する２つのビーム撮像手段と、２つのビーム撮像手段それぞれが取得した画像信号を処理し、ミラーおよびレンズの位置を制御する信号を出力する画像処理手段を備える。
【００９６】
しかし、上述のコリメートレンズを用いる方法では、温度などの条件の変化により、常に平行光が得られるわけではない。
【００９７】
また、特開平５−２９１６５９号公報に記載のレーザービーム補正機構は、ビーム撮像手段が２つ必要であるなど大掛かりである。
【００９８】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、レーザー光を平行光とするための簡易なキャリブレーション機構を備えたレーザープロジェクタを提供することを課題とする。
【００９９】
上述の課題を解決するために、本願発明は、レーザー光を被投射面に照射して被投射面上に画像を表示するための画像表示装置であって、レーザー光を出射するレーザーと、レーザーから出射されたレーザー光を収束させるコリメートレンズと、コリメートレンズを通過したレーザー光の部分光を切り出すビームスプリッタと、部分光が入射し、入射した部分光の１次回折光および−１次回折光を生成するホログラム素子と、１次回折光の広が
りと−１次回折光の広がりとの差を検出する検出器と、差に基づき、コリメートレンズを通過したレーザー光の収束状態を判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づき、コリメートレンズを通過したレーザー光が平行光となるようにコリメートレンズの位置を調整する移動装置とを備える。
【０１００】
好ましくは、検出器の検出面は、第１の領域と第２の領域とからなり、第１の領域は、１次回折光の中心付近にあり、１次回折光が広がっているほど小さな信号を出力し、第２の領域は、−１次回折光の中心付近にあり、−１次回折光が広がっているほど小さな信号を出力し、検出器は、第１の領域が出力する信号と、第２の領域が出力する信号との差を計算する減算器を含む。
【０１０１】
好ましくは、検出器の検出面は、第１の領域と第２の領域とからなり、第１の領域は、１次回折光の周辺にあり、１次回折光が広がっているほど大きな信号を出力し、第２領域は、−１次回折光の周辺にあり、−１次回折光が広がっているほど大きな信号を出力し、検出器は、第１の領域が出力する信号と、第２の領域が出力する信号との差を計算する減算器を含む。
【０１０２】
好ましくは、検出器の検出面は、第１の領域と第２の領域とからなり、第１の領域は、１次回折光の中心付近の領域および−１次回折光の周辺の領域からなり、１次回折光が広がっているほど小さな信号を出力し、−１次回折光が広がっているほど大きな信号を出力し、第２の領域は、−１次回折光の中心付近の領域および１次回折光の周辺の領域からなり、−１次回折光が広がっているほど小さな信号を出力し、１次回折光が広がっているほど大きな信号を出力し、検出器は、第１の領域が出力する信号と、第２の領域が出力する信号との差を計算する減算器を含む。
【０１０３】
本実施の形態に係る発明は、ホログラム素子を通過したレーザー光の一部の１次回折光の広がりと−１次回折光の広がりとの差を検出し、レーザー光の平行度を判定する。したがって、レーザー光を平行光とするための簡易なキャリブレーション機構を備えたレーザープロジェクタを提供することができる。
【０１０４】
以下、図面を参照しつつ本発明の第３の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【０１０５】
第３の実施の形態に係るレーザープロジェクタは、第１の実施の形態において図２を用いて説明したように、大きく分けて、バックエンドブロック２００と、フロントエンド用ＦＰＧＡ２１０と、ＤＳＰ２２０と、緑色レーザー制御回路２２２と、赤色レーザー制御回路２２４と、青色レーザー制御回路２２６と、光学系２３０と、スクリーン１１８とからなる。
【０１０６】
次に、光学系２３０について図２２を用いて説明する。図２２は、第３の実施の形態に係るレーザープロジェクタの光学系について説明するための図である。図１０に示すように、レーザープロジェクタは、レーザープロジェクタは、緑色レーザー１０６、２波長レーザー３０２、ＰＢＳ３０４、コリメートレンズ１１２、２軸ガルバノミラー１１４、レンズ群１１６、スクリーン１１８を備える。
【０１０７】
緑色レーザー１０６は、緑色のレーザー光を出射する。また、２波長レーザー３０２は、異なる２色のレーザー光を出射するレーザー素子を単一のＣＡＮパッケージ内に収納したもので、本実施例においては、赤色と青色のレーザー光を出射するものとする。ＰＢＳ３０４は、それぞれのレーザーを出射したレーザー光の光路が交差する位置に配置されて
おり、これらの光路を重ね合わせる。２波長レーザー３０２は、緑色レーザー１０６に対して、光軸方向について９０度回転した方向に配置されており、ＰＢＳ３０４は、緑色レーザー光をほぼ１００％透過し、赤色レーザー光および青色レーザー光をほぼ１００％反射する。なお、ＰＢＳ３０４は複数の光路を重ね合わせる合成素子の一例であって、ＰＢＳ３０４のかわりにダイクロイックミラーなどを用いてもよい。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、緑色レーザー１０６は、赤外レーザー１０７とＳＨＧ素子１０８とを組み合わせたものであるとするが、他の構成のものであってもよい。
【０１０９】
また、緑色レーザー１０６のかわりに、赤色（あるいは青色）レーザーを用い、青色（赤色）レーザーと緑色レーザーを組み合わせた２波長レーザーを用いてもよい。ただし、現時点においては、緑色レーザーは赤色レーザーや青色レーザーに比べてチップ化しにくく、２波長レーザーに組み込むことが難しいため、図示した構成が望ましい。
【０１１０】
なお、ここでは、２波長レーザーを用いる例を示したが、２波長レーザと１つのＰＢＳのかわりに、赤色レーザー、青色レーザー、および、２つの合成素子を用いてもよい。
【０１１１】
コリメートレンズ１１２は、ＰＢＳ３０４を透過した光を平行光にする。２軸ガルバノミラー１１４は、コリメートレンズ１１２を通過した光を走査する。レンズ群１１６は、ガルバノミラーで反射された光をスクリーン１１８上にフォーカスさせる。
【０１１２】
レーザープロジェクタは、さらに、ビームスプリッタ２２００と、ホログラム素子２２１０と、検出器２２２０と、信号処理装置２２３０と、移動装置２２４０とを備える。ビームスプリッタ２２００は、コリメートレンズ１１２を通過した光の一部を切り出す。例えば、ある１波長のレーザー光の一部を切り出す。この場合、出力に余裕のある波長のレーザー光の一部を切り出すのが望ましい。ホログラム素子２２１０は、ビームスプリッタ２２００で切り出された光を集光する。検出器２２２０は、ホログラム素子２２１０を通過した光を検出し、検出した光量に応じた信号を出力する。信号処理装置２２３０は、検出器２２２０が出力した信号に基づき、ビームスプリッタ２２００で切り出された光の収束状態を判定する。移動装置２２４０は、コリメートレンズ１１２を光軸方向に沿って図中の位置Ａから位置Ｃの間を移動させる。なお、位置Ｂがコリメートレンズ１１２からの出射光が平行となる位置であるとする。
【０１１３】
ここで、本実施の形態において用いられる検出器２２２０について図２３を参照しつつ、説明する。図２３は、検出器２２２０の構成を説明するための図である。図２３に示すように、検出器２２２０は、検出領域Ａと検出領域Ｂとからなる検出面２２２２と、減算器２２２４とからなる。
【０１１４】
検出領域Ａは、検出面２２２２の左半分の領域からスリット部分を除いた領域と、検出面２２２２の右半分の領域中のスリット部分とを合わせた領域である。検出領域Ｂは、検出面２２２２のうち、検出領域Ａ以外の部分である。
【０１１５】
減算器２２２４には、入力された検出領域Ａで検出された光量に対応する信号Ａと、検出領域Ｂで検出された光量に対応する信号Ｂとが入力される。減算器２２２４は、信号Ａと信号Ｂとの差分を計算し、計算結果Ａ−Ｂを出力する。
【０１１６】
このような検出器２２２０をホログラム素子２２１０に組み合わせて用いることにより、ビームスプリッタ２２００により切り出された光の収束状態を判定することができる。このことを、図２４から図２７を用いて説明する。
【０１１７】
図２４は、ホログラム素子２２１０のレンズ効果を説明するための図である。ホログラム素子２２１０はレンズ効果のあるパターンを偏心させたもので、光が入射すると±１次の回折光が出る。図２５は、図２４に示した受光系の斜視概略図である。
【０１１８】
図２６は、ホログラムへの入射光の平行度による検出光の変化を説明するための図である。この図は、コリメートレンズ１１２が図２２に示す位置Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれにある場合の、検出面２２２２への入射光の様子および検出面２２２２上の入射光の広がり（以下、スポットサイズとよぶ）を示す。図に示すように、入射光の平行度に応じて、１次回折光および−１次回折光それぞれのスポットサイズが変化する。これらのスポットサイズは、平行度の変化に対して、互いに相反する方向に増減する。コリメートレンズ１１２が位置Ａあるいは位置Ｃにあり、入射光が平行光でない場合は、２つのスポットサイズは大きく異なるが、入射光が平行光に近づくにつれ、スポットサイズの差は小さくなる。
【０１１９】
図２７は、検出器２２２０が出力する信号の図である。図２６を用いて説明したように、（Ａ−Ｂ）の出力はコリメートレンズ１１２の移動位置により変化する。図２７中の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、コリメートレンズ１１２が図２２に示す位置Ａ、Ｂ、Ｃにある場合に対応する。図２６に示すように、信号出力は、Ｓ字カーブとなり、このグラフが０を横切る点が、コリメートレンズ１１２を透過したビームが平行光になるときである。よって、Ａ−Ｂの出力が負の場合、移動装置２２４０は、Ａ−Ｂの信号が０となるように、コリメートレンズ１１２をＡからＣの方向へ移動する。逆に、Ａ−Ｂの出力が正の場合は、移動装置２２４０は、Ａ−Ｂの信号が０となるように、コリメートレンズ１１２をＣからＡの方向へ移動する。
【０１２０】
なお、検出器２２２０の検出面は、１次回折光のスポットサイズと−１次回折光のスポットサイズとの差を検出できるように設計されているものであればよく、上述のものに限られるわけではない。例えば、検出面は、±１次回折光それぞれの中心付近の光を検出するスリット状のものであってもよいし、逆に、±１次回折光それぞれの周辺部の光を検出する、いわば逆スリット状の検出面のものであってもよい。
【０１２１】
移動装置２２４０の動作は、検出信号に応じて制御される。すなわち、本発明は、検出信号についてのフィードバック機構を含むものになっている。そのため、ビームの平行度を自動で保つことができる。具体的には、例えば、信号処理装置２２３０は、レーザー光が平行光に調整されている時の検出器２２２０の出力を記憶しておく。そして、信号処理装置２２３０は、検出器２２２０の出力からレーザーが平行光の時の出力をオフセットとして差し引いた信号に基づき、移動装置２２４０の動作を制御する。
【０１２２】
信号処理装置２２３０は、ビームの平行度の確認を、常時行ってもよいし、一定の時間間隔で行ってもよい。また、レーザープロジェクタの電源投入時にビームの平行度の確認を行ってもよい。あるいは、信号処理装置２２３０が、プロジェクタ内の温度を測定する温度センサを備えている場合、信号処理装置２２３０は、温度変化に応じてビームの平行度の確認を行ってもよい。例えば、信号処理装置２２３０は、プロジェクタ内の温度が所定の温度以上、あるいは所定の温度以下になったときに、平行度の確認を行う。一般に、レーザー光の波長および平行度は、温度変化に応じて変化する。したがって、温度変化に応じて平行度を確認することで、レーザー光の平行度を保つことができる。
【０１２３】
以上に説明したように、本発明は、簡易な光学システムにより、高精度に自動でプロジェクタからの出力光を微小な平行光にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】従来の光学系を説明するための図である。
【図２】第１の実施の形態に係るレーザープロジェクタの構成をブロック図形式で表わす図である。
【図３】第１の実施の形態に係るレーザープロジェクタの光学系を説明するための図である。
【図４】非特許文献１に記載のモノシリック２波長レーザーの断面構造を示した図である。
【図５】非特許文献１に記載のモノシリック２波長レーザーをパッケージに組み込んだ製品の構成を示す図である。
【図６】非特許文献１に記載のモノシリック２波長レーザーのマウント部を示す図である。
【図７】ホログラム素子７００をさらに備える光学系を説明するための図である。
【図８】ホログラム素子７００の構造を示す図である。
【図９】色ずれを補正するためのシステムについて説明するための図である。
【図１０】第２の実施の形態に係るレーザープロジェクタの光学系を説明するための図である。
【図１１】光検出器１０２０の検出面を示す図である。
【図１２】正常なスキャンが行われている場合のレーザー光の軌跡を示す図である。
【図１３】正常なスキャンが行われている場合の各セルの出力を示す図である。
【図１４】２軸ガルバノミラー１１４の動作が完全に停止した場合のレーザー光の軌跡を示す図である。
【図１５】２軸ガルバノミラー１１４の動作が完全に停止した場合の各セルの出力を示す図である。
【図１６】２軸ガルバノミラー１１４のｙ軸方向の動作が停止した場合のレーザー光の軌跡を示す図である。
【図１７】２軸ガルバノミラー１１４のｙ軸方向の動作が停止した場合の各セルの出力を示す図である。
【図１８】２軸ガルバノミラー１１４の振れ中心位置もしくは光軸の中心位置がずれた場合のレーザー光の軌跡を示す図である。
【図１９】２軸ガルバノミラー１１４の振れ中心位置もしくは光軸の中心位置がずれた場合の各セルの出力を示す図である。
【図２０】画像表示用のレーザー光の一部を切り出す光学系を説明するための図である。
【図２１】図１０に示した参照レーザー１０１０の変形例を説明するための図である。
【図２２】第３の実施の形態に係るレーザープロジェクタの光学系について説明するための図である。
【図２３】検出器２２２０の構成を説明するための図である。
【図２４】ホログラム素子２２１０のレンズ効果を説明するための図である。
【図２５】図２４に示した受光系の斜視概略図である。
【図２６】ホログラムへの入射光の平行度による検出光の変化を説明するための図である。
【図２７】検出器２２２０が出力する信号の図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０２  青色レーザー、１０４  赤色レーザー、１０６  緑色レーザー、１０７  赤外レーザー、１０８  ＳＨＧ素子、１０９  第１のＰＢＳ、１１０  第２のＰＢＳ、１１２
コリメートレンズ、１１４  ２軸ガルバノミラー、１１６  レンズ群、１１８  スクリーン、２００  バックエンドブロック、２０２  外部ビデオ信号、２０３  外部Ｉ／Ｆ、２０４  ＳＤカード、２０５  ＣＰＵ、２０６  ＳＤＲＡＭ、２０７  Ｖｉｄｅｏ  ＲＡＭ、２１０  フロントエンド用ＦＰＧＡ、２１１  データコントローラ、２１２  タイミ
ングコントローラ、２１３  ビットデータ変換部、２１４  発光パターン変換部、２２０
ＤＳＰ、２２１  ミラーサーボブロック、２２２  緑色レーザー駆動回路、２２４  赤色レーザー駆動回路、２２６  青色レーザー駆動回路、２３０  光学系、３０２  ２波長レーザー、３０４  ＰＢＳ、４０１  共通電極、４０２  ｎ−ＧａＡｓ基板、４０３  ＣＤ発光点、４０４  ＡｌＧａＡｓ活性層、４０５  ＣＤ側電極、４０６  ＤＶＤ発光点、４０７  ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、４０８  ＩｎＧａＰ  ＭＱＷ活性層、４０９  ｐ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、４１０  ＩｎＧａＰエッチングストップ層、４１１  ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、４１２  ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、４１３  ｐ−ＩｎＧａＰ、４１４  ＤＶＤ側電極、４１５  ｐ−ＩｎＧａＡｌＰリッジ型光ガイド、５０１  ２波長ＬＤチップ、５０３  ウインドーガラス、５０４  ６５０ｎｍレーザービーム、５０５  ７８０ｎｍレーザービーム、５０６  ＤＶＤアノード、５０７  ＣＤアノード、５０８  ＰＤアノード、５０９  共通カソード、６０１  ２波長レーザーチップ、６０２  共通カソード電極、６０３  へき開面（前面）端面保護膜、６０４  へき開面（裏面）端面保護膜、６０５  ＤＶＤ発光点、６０６  ＣＤ発光点、６０７  ＤＶＤアノードボンディングパット、６０８  ＣＤアノードボンディングパット、６０９  絶縁性ＡＩＮサブマウント、６１０  ヒートシンク、７００  ホログラム素子、８１０  青色レーザー光、８２０  赤色レーザー光、１０１０  参照レーザー、１０２０  光検出器、１０３０  判定部、２０００  ビームスプリッタ、２１００  レンズ付ＬＥＤ、２２００  ビームスプリッタ、２２１０  ホログラム素子、２２２０  検出器、２２２２  検出面、２２２４  減算器、２２３０  信号処理装置、２２４０  移動装置。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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