(57)【要約】【課題】レーザ光を走査して画像を形成する画像処理装置において、スペックルノイズの低減を効果的かつ低コストで実現する。【解決手段】レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザ光を走査する走査手段と、走査手段から照射された走査光を、出射角が互いに異なる複数の分割光に分割する分割手段と、複数の分割光を屈折させ、像側の共役点において一点に集光させる屈折手段と、共役点に配置され、屈折手段からの出射光による像が形成されるスクリーンと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査する走査手段と、
前記走査手段から照射された走査光を、出射角が互いに異なる複数の分割光に分割する分割手段と、
前記複数の分割光を屈折させ、像側の共役点において一点に集光させる屈折手段と、
前記共役点に配置され、前記屈折手段からの出射光による像が形成されるスクリーンと、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記分割手段は前記走査光を回折させる回折手段であって、前記複数の分割光は、前記走査光を前記回折手段に入射することによって得られる、出射角及び位相が互いに異なる複数の回折光である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記回折手段は、回折格子、ランダム位相板、拡散板、レンチキュラーレンズ、又はマイクロレンズアレイである
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記屈折手段は正の屈折力を有するレンズである
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記分割手段は、前記屈折手段の物体側の共役点に配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記走査手段と前記分割手段の間に第１レンズが配置され、
前記第１レンズは、前記走査手段から照射された前記走査光を、前記分割手段の光軸に平行な光として前記分割手段側へ出射させる
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記屈折手段と前記スクリーンの間に第２レンズが配置され、
前記第２レンズは、前記屈折手段からの出射光を、前記スクリーンの光軸に平行な光として前記スクリーン側へ出射させる
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記レーザ光源は振幅変調した光を出射する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記スクリーンは前記屈折手段からの入射光を拡散させる拡散手段である
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記画像処理装置は、車両に設置され、
前記スクリーンで結像した像に基づいてウインドシールドに投影画像を生成する投影光学系を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記分割手段は前記走査光を分割集光させるマイクロレンズアレイであって、前記複数の分割光は、前記走査光を前記マイクロレンズアレイに入射することによって得られる、出射角及び出射位置が互いに異なる複数の分割光であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を用いて車両のウインドシールドの前方に虚像を形成するヘッドアップディスプレイ装置その他の画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイでは、レーザ光を可動式のＭＥＭＳミラーに照射し、このＭＥＭＳミラーの動作によって表示画像をスクリーン上に形成させている。このスクリーンは、両面にマイクロレンズアレイ等の光分散素子を備えている。このような構成においては、スクリーンへの入射光を分散させることができ、これによりスペックルノイズの除去および画素輝点の抑制を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２６３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイのようにＭＥＭＳミラーによってレーザ光を走査する装置においては、１画素の表示時間が非常に短くなることから、マイクロレンズアレイで入射光を分散させるのみでは、多数発生しているスペックルパターンを変化させることが難しく、スペックルノイズを十分除去することは困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、レーザ光を走査して画像を形成する画像処理装置において、スペックルノイズの低減を効果的かつ低コストで実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザ光を走査する走査手段と、走査手段から照射された走査光を、出射角が互いに異なる複数の分割光に分割する分割手段と、複数の分割光を屈折させ、像側の共役点において一点に集光させる屈折手段と、共役点に配置され、屈折手段からの出射光による像が形成されるスクリーンと、を備えることを特徴としている。
【０００７】
この構成においては、走査手段によって走査されたレーザ光は、分割手段によって異なる出射角を有する多数の分割光に変換され、さらに、これらの分割光は１点に集光される。集光点においては、多数の異なる出射角を持った光が重畳されて複雑な干渉パターンが発生するため、スクリーン上に形成された画像は、空間的に高い周波数成分まで有することとなる。走査手段による走査に伴う微小なビームスポット位置の変動で変化した干渉パターンは互いに相関性の低いパターンであるため、人間の視覚においては、時間的に積分されることから、スペックルノイズが低減された画像が知覚される。
【０００８】
本発明の画像処理装置において、分割手段は走査光を回折させる回折手段であって、複数の分割光は、走査光を回折手段に入射することによって得られる、出射角及び位相が互いに異なる複数の回折光であることが好ましい。
【０００９】
これにより、回折手段によって複雑な波面と角度をもった多数の分割光に変換されることから、屈折手段による集光点においては、多数の異なる位相および角度を持った光が重畳されて複雑な干渉パターンが発生する。したがって、スクリーン上に形成された画像は、空間的により高い周波数成分まで有することとなるため、スペックルノイズがさらに低減された画像が生成することができる。
【００１０】
本発明の画像処理装置において、回折手段は、回折格子、ランダム位相板、拡散板、レンチキュラーレンズ、又はマイクロレンズアレイであることが好ましい。
【００１１】
本発明の画像処理装置において、屈折手段は正の屈折力を有するレンズであることが好ましい。
【００１２】
本発明の画像処理装置において、分割手段は、屈折手段の物体側の共役点に配置されていることが好ましい。
【００１３】
これにより、屈折手段により集光度をさらに高めることができるため、高精細の画像を提供することが可能となる。
【００１４】
本発明の画像処理装置において、走査手段と分割手段の間に第１レンズが配置され、第１レンズは、走査手段から照射された走査光を、分割手段の光軸に平行な光として分割手段側へ出射させることが好ましい。
【００１５】
平行光を出射することによって、走査手段からの入射角度の違いの影響を抑え、分割手段上の位置によらずに分割光の特性を保つことができ、これにより、スクリーンに生成する画像の品質を高めることができる。
【００１６】
本発明の画像処理装置において、屈折手段とスクリーンの間に第２レンズが配置され、第２レンズは、屈折手段からの出射光を、スクリーンの光軸に平行な光としてスクリーン側へ出射させることが好ましい。
【００１７】
平行光を出射することによって、屈折手段からの入射角度の違いの影響を抑え、スクリーン上の位置によらずに生成される画像の品質を高めることができる。
【００１８】
本発明の画像処理装置において、レーザ光源は振幅変調した光を出射することが好ましい。
【００１９】
本発明の画像処理装置において、スクリーンは屈折手段からの入射光を拡散させる拡散手段であることが好ましい。
【００２０】
本発明の画像処理装置は、車両に設置され、スクリーンで結像した像に基づいてウインドシールドに投影画像を生成する投影光学系を備えることが好ましい。
【００２１】
本発明の画像処理装置において、分割手段は走査光を分割集光させるマイクロレンズアレイであって、複数の分割光は、走査光をマイクロレンズアレイに入射することによって得られる、出射角及び出射位置が互いに異なる複数の分割光であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、レーザ光を走査して画像を形成するために１画素の表示時間が短い画像処理装置であっても、スペックルノイズの低減を効果的かつ低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る画像処理装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すレーザ光源の構成を示す図である。
【図４】（Ａ）は図１に示すランダム位相板の構成を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線における断面図である。
【図５】第１実施形態の画像処理装置の実施例を用いた実験結果を示す画像である。
【図６】図５のＡ−Ａ’線における光強度（輝度）の振幅特性を示すグラフである。
【図７】（Ａ）は、第３実施形態における分割手段としてのマイクロレンズアレイの構成を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すマイクロレンズアレイの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態に係る画像処理装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
第１実施形態は、本発明の画像処理装置を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した実施形態である。図１は、第１実施形態に係る画像処理装置１０の構成を示す側面図である。図２は、図１に示す画像処理装置１０の構成を示すブロック図である。図３は、図１に示すレーザ光源２０の構成を示す図である。図４（Ａ）はランダム位相板４２の構成を示す平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線における断面図である。各図には、基準座標としてＸ−Ｙ−Ｚ座標が示されている。Ｚ方向は、第１レンズ４１、ランダム位相板４２、正レンズ４３、第２レンズ４４、及びスクリーン４５の光軸方向に沿っており、Ｘ−Ｙ面はＺ方向に直交する面である。
【００２６】
図１又は図２に示すように、画像処理装置１０は、レーザ光源２０と、走査手段としてのスキャナ３０と、第１レンズ４１と、分割手段としてのランダム位相板４２と、屈折手段としての正レンズ４３と、第２レンズ４４と、拡散手段としてのスクリーン４５と、投影光学系としての投影ミラー５１と、レーザドライバ２１と、スキャナドライバ３１と、制御部７０と、メモリ７１とを備える。ここで、第１レンズ４１、ランダム位相板４２、正レンズ４３、第２レンズ４４、及びスクリーン４５は、図１に示すように、光軸の延長線がＺ方向に沿って互いに重なるように、スキャナ３０側から投影ミラー５１側へ順に配置されている。
【００２７】
レーザ光源２０は、振幅変調された可視領域のレーザ光を平行光として出射する光源であって、レーザドライバ２１から供給される電流量に応じた強度の光を出射する。この光は、その進行方向に直交する断面が点状の光であって、振幅の変調、及び、レーザドライバ２１から供給される電流量は制御部７０によって制御される。
【００２８】
図３に示すように、レーザ光源２０は、３つのレーザーダイオード２２ａ、２３ａ、２４ａと、３つのコリメータレンズ２２ｂ、２３ｂ、２４ｂと、ミラー２２ｃと、２つのダイクロイックプリズム２３ｃ、２４ｃとを備える。
【００２９】
レーザーダイオード２２ａは、赤色のレーザ光を出射するレーザーダイオードであり、レーザーダイオード２２ａから出射されたレーザ光はコリメータレンズ２２ｂで平行光とされ、ミラー２２ｃによってダイクロイックプリズム２３ｃ側へ反射される。
【００３０】
レーザーダイオード２３ａは、緑色のレーザ光を出射するレーザーダイオードであり、レーザーダイオード２３ａから出射されたレーザ光はコリメータレンズ２３ｂで平行光とされ、ダイクロイックプリズム２３ｃによってダイクロイックプリズム２４ｃ側へ反射される。ダイクロイックプリズム２３ｃは、コリメータレンズ２３ｂから出射された緑色光を反射させるとともに、ミラー２２ｃで反射された赤色光をダイクロイックプリズム２４ｃ側へ透過させる。
【００３１】
レーザーダイオード２４ａは、青色のレーザ光を出射するレーザーダイオードであり、レーザーダイオード２４ａから出射されたレーザ光はコリメータレンズ２４ｂで平行光とされ、ダイクロイックプリズム２４ｃによってスキャナ３０側へ反射される。ダイクロイックプリズム２４ｃは、コリメータレンズ２４ｂから出射された青色光を反射させるとともに、ダイクロイックプリズム２３ｃから出射した、赤色光と緑色光の合成光をスキャナ３０側へ透過させる。
なお、レーザ光源２０は、単色のレーザーダイオードで構成してもよい。
【００３２】
スキャナ３０は、例えばガルバノミラーであって、２次元スキャナとして、スキャナドライバ３１によって反射面３３が２つの回動軸を中心として回動する。レーザ光源２０から出射したレーザ光は、回動する反射面３３で反射されることにより走査光として出射される。この走査においては、まず、Ｙ方向に沿った第１の回動軸（不図示）を中心とした回動によって１ライン分の光が第１レンズ４１上に照射される。次に、Ｘ方向に沿った第２の回動軸３２を中心とした所定量の回動の後に、第１の回動軸を中心とする回動を行うことによって次の１ライン分の光がＹ方向下側に照射され、これらを繰り返すことによって１フレーム分の光が第１レンズ４１上に照射される。スキャナ３０の回動方向及び回動速度は、制御部７０によって制御され、制御部７０からの制御信号にしたがって、スキャナドライバ３１はスキャナ３０を回動させる。スキャナ３０の第２の回動軸３２は、ランダム位相板４２の光軸４２ｘの延長線上に配置されている。
【００３３】
第１レンズ４１は、正の屈折力を有するレンズであって、スキャナ３０からの反射光をランダム位相板４２の光軸４２ｘに平行にして、ランダム位相板４２側へ出射させる。
【００３４】
ランダム位相板４２は、第１レンズ４１からの入射光を回折させ、出射角及び位相が互いに異なる複数の回折光を出射させる。ランダム位相板４２は、例えば樹脂の成形によって形成される。ランダム位相板４２は、例えば図４（Ａ）に示すように、正方形の微細なセルＳに分割され、各セルＳのＺ方向における厚みに変化を持たせている。さらに、隣接するセル間において、透過光の位相が概ねπ／２ずつ異なるように設定している。また、セルＳの平面積（Ｘ−Ｙ面における面積）は、照射される光のビーム径よりも小さく設定している。
【００３５】
ランダム位相板４２においては、スキャナ３０で照射されるラインに対応するように、Ｙ方向上側から８つのラインパターン４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８が形成されている。各ラインパターンは８つのセルＳで構成される。これらのラインパターンは、図４（Ｂ）に例示するように、Ｚ方向において互いに対向する２面（入射面４２ａと出射面４２ｂ）のうち入射面４２ａに複数の凸部４２ｃ（レンズレット）が形成されており、これによって厚みに変化をもたせている。これらの凸部４２ｃは、前記平面に直交する方向（Ｚ方向）に突出しており、その凸部の突出量の分布が不規則になるように配置され、４種類の突出量の凸部４２ｃ０、４２ｃ１、４２ｃ２、４２ｃ３がそれぞれ設定される。このような構成により、ランダム位相板４２は、その複雑な波面によって、０次光、１次光、２次光、・・等の高次の回折光を発生することができる。したがって、入射光を分割して、多数の異なる、出射角及び位相の回折光を生成できるため、入射した走査光の空間的規則性を乱すことが可能となる。
【００３６】
ここで、凸部４２ｃは、出射面４２ｂに設けても良いし、入射面４２ａと出射面４２ｂの両方に設けても良い。また、分割手段としては、ランダム位相板のほか、回折格子、拡散板、レンチキュラーレンズ、又はマイクロレンズアレイを用いることができる。また、分割手段としては、走査光の出射角のみが異なる複数の分割光を形成する素子であってもよい。さらにまた、第１レンズ４１を省略して、スキャナ３０からの出射光がランダム位相板４２へ直接入射するように構成しても複数の分割光を得ることができる。
【００３７】
正レンズ４３は、両凸正レンズであって、ランダム位相板４２の各点（各画素）から出射された回折光を、出射点ごとに、像側の共役点ｆ２において１点にそれぞれ集光させる。正レンズ４３の面形状は、ランダム位相板４２の面形状に基づいて、ランダム位相板４２で分割された光が共役点ｆ２で１点に集光するように設計する。正レンズ４３の共役点ｆ２においては、ランダム位相板４２で分割されて出射角と位相が異なった複数の光によって干渉縞を生じるとともに、集光によって像が形成される。なお、屈折手段としては、正レンズ４３に代えて、別の形状の正の屈折力を有する単レンズや、凹面鏡や、複数のレンズで構成され、全体として正の屈折力を有する光学系としてもよい。
【００３８】
第２レンズ４４は、正の屈折力を有するレンズであって、正レンズ４３から入射する光をスクリーン４５の光軸４５ｃに平行な光としてスクリーン４５側へ出射させる。スクリーン４５は、例えば、第２レンズ４４からの入射光を発散角を有する拡散光として投影ミラー５１側へ出射するディフューザである。
【００３９】
スクリーン４５の入射点においては、位相と出射角度の異なる多数の光が重畳され、空間的に多数の干渉パターンが重ね合わせられるため、複雑な干渉パターンが発生する。このため、スクリーン４５へ入射した光は、空間的に高い周波数成分までもち、スキャナ３０によるスキャンに伴う僅かなビームスポット位置の変化において干渉パターンが大きく変化することから、互いに相関性の低い干渉パターンに変化する。このような光を人間が見ると、相関性の低い多数の干渉パターンが時間的に積分された形で認識されるため、スペックルノイズが低減された画像として知覚される。
【００４０】
ここで、ランダム位相板４２は正レンズ４３の物体側の共役点ｆ１に配置され、第２レンズ４４を正レンズ４３の像側の共役点ｆ２に配置されている。これにより、ランダム位相板４２を出射点とする光が第２レンズ４４上の１点に精度良く集光するため、高精細の画像を得ることができる。
【００４１】
また、第２レンズ４４を省略して、正レンズ４３の像側の共役点ｆ２にスクリーン４５を配置してもよい。この場合、ランダム位相板４２の各点から出射され、正レンズ４３で屈折された複数の光は、出射点ごとに、スクリーン４５において１点にそれぞれ集光する。
【００４２】
投影ミラー５１は、反射面５１ａを有する凹面鏡（拡大鏡）である。スクリーン４５で結像した画像を含む投影光は、投影ミラー５１で拡大・反射される。この反射光は、車両のウインドシールド６１の表示領域に投影される。この表示領域は半反射面として機能するため、入射したイメージ光は、運転者に向けて反射されるとともに、ウインドシールドの前方位置Ｐ１に虚像が形成される。ウインドシールド６１の前方の虚像を目視することで、運転者の目Ｅには、ステアリングホイールの上方の前方に各種の情報が表示されているように見える。ここで、投影ミラー５１による反射光を別の投影ミラーに入射させ、このミラーでさらに拡大・反射させる構成も可能である。
【００４３】
図５は、第１実施形態の画像処理装置１０の実施例を用いた実験結果を示す画像であり、図６は、図５のＡ−Ａ’線における光強度（輝度）の振幅特性を示すグラフである。図５は、スクリーン４５に形成された画像のうち、Ｙ方向の中央付近を撮影した写真である。図６の横軸はＸ方向における座標に対応する。図５と図６に示す実施例においては、ランダム位相板４２のＸ−Ｙ面中央に円形の貫通孔を設けている。また、ランダム位相板４２に照射される光は、その面内において光強度、波長ともに均一のものとしている。
【００４４】
図５に示すように、貫通孔に対応するＸ方向中央部分の略円形領域Ｃにおいて光強度の高いスペックルが現れており、図６においても、貫通孔に対応する範囲のピクセル（横軸の約１５０〜３００）において２００以上の高い光強度が現れ、大きなＰ−Ｐ値（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ  ｖａｌｕｅ）を有するスペックルが発生していることが分かる。これに対して、Ｘ方向中央部分（図５の領域Ｃ）以外では、光強度が低く抑えられており、図１に示す構成によってスペックルが大幅に低減されていることが確認できる。また、図５の領域Ｃとそれ以外の領域とのスペックルコントラストとして０．１１〜０．１５が計測された。この計測結果は、主観的にはスペックルがほとんど気にならないレベルであるであることを示している。
【００４５】
以上のように構成されたことから、第１実施形態に係る画像処理装置によれば、次の効果を奏する。
【００４６】
レーザ光源を用いたディスプレイでは、干渉パターンとしてのスペックルがノイズとして知覚される。２次元の空間光変調器を用いたディスプレイでは、フレーム期間（例えば１／６０秒＝１６．７ｍｓ）でスペックルパターンを変化させることにより、積分した画像を使用者の目に知覚させることで残像効果を利用してスペックルノイズの大幅な低減が可能である。しかしながら、第１実施形態の画像処理装置１０のように２次元スキャナを用いて画像を形成するディスプレイでは、１画素の表示期間が数十ｎｓしかないため、この期間にスペックルパターンを多数変化させることが困難であり、使用者に知覚されない程度にスペックルノイズを低減させることが難しい。これに対して、電気光学効果素子を用いて高速でスペックルパターンを変化させる手法が提案されているが、コストが高くなるという問題がある。
【００４７】
このような問題に対して、上記第１実施形態の画像処理装置１０においては、スキャナ３０によって走査されたレーザ光を、分割手段としてのランダム位相板４２によって複雑な波面と角度をもった多数の光に変換し、さらに、正レンズ４３を用いて集光してスクリーン４５上に結像させている。この結像点では多数の異なる位相および角度を持った光が重畳されて複雑な干渉パターンが発生する。このため、スクリーン４５上に形成された画像は、空間的に高い周波数成分まで有することとなるため、スキャナ３０による走査に伴う微小なビームスポット位置の変動で干渉パターンが大きく変化する。このように変化させた干渉パターンは相関性の低いパターンであるため、人間の視覚においては、時間的に積分されることから、スペックルノイズが低減された画像が知覚される。
【００４８】
＜第２実施形態＞
つづいて、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、第１実施形態のレーザ光源２０とスキャナ３０に代えて、１次元空間光変調器（ＳＬＭ）を有するレーザ光源と１次元スキャナを用いた点が第１実施形態と異なる。それ以外の構成は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と同じ部材については同じ参照符号を使用して説明する。
【００４９】
第２実施形態の画像処理装置においては、１次元空間変調器で変調した、進行方向の直交断面が線状のレーザ光が１次元スキャナに照射され、１次元スキャナによる走査光が第１レンズ４１に照射される。第１レンズ４１に照射される光は、形成する１フレームの画像のうちの１ライン分（Ｘ方向に沿ったライン）の画素に対応する。１次元スキャナは、第１実施形態のスキャナ３０の第２の回動軸３２と同様の構成・配置の回動軸を備えている。１次元スキャナによる走査においては、レーザ光源からの１度の照射でＸ方向に沿った１ライン分が第１レンズ４１上に照射され、１次元スキャナの回動によって次の１ライン分がＹ方向下側に照射され、これを繰り返すことによって１フレーム分の光が照射される。１次元スキャナの回動方向及び回動速度は、第１実施形態のスキャナ３０と同様に、制御部７０によって制御され、制御部７０からの制御信号にしたがって、スキャナドライバ３１はスキャナ３０を回動させる。
【００５０】
第１レンズ４１は、１次元スキャナによるスキャン位置にかかわらず、第１実施形態と同様に、ランダム位相板４２の光軸４２ｘと平行な光を出射する。第１レンズ４１からの出射光は、ランダム位相板４２に入射し、出射角及び位相が互いに異なる複数の回折光として出射する。これらの複数の回折光は、正レンズ４３によって、ランダム位相板４２上の各出射点に対応するように、第２レンズ４４上で結像される。第２レンズ４４は、正レンズ４３から入射した光をスクリーン４５の光軸４５ｃに平行な光として、スクリーン４５側へ出射される。スクリーン４５の入射点では、第１実施形態と同様に、位相と角度の異なる多数の光が重畳され、空間的に多数の干渉パターンが重畳され、複雑な干渉パターンが発生する。このため、スクリーン４５に入射した光は、空間的に高い周波数成分まで有し、１次元スキャナによる走査に伴って干渉パターンが大きく変化するため、互いに相関性の低い干渉パターンに変化する。このような光を人間が見ると、相関性の低い多数の干渉パターンが時間的に積分された形で認識されるため、スペックルノイズが低減された画像として知覚される。スクリーン４５は、拡散手段として、入射光に適当な発散角を与えて出射させる。
【００５１】
第２実施形態の画像処理装置は、断面が線状のレーザ光を１次元スキャナで走査するものであるが、このような画像処理装置においても１ラインの表示期間が短いため、従来はスペックルノイズを低減することが難しかった。これに対して、第２実施形態の画像処理装置では、1次元スキャナによって走査されたレーザ光を、ランダム位相板４２によって複雑な波面と角度をもった多数の光に変換し、さらに、正レンズ４３を用いて集光してスクリーン４５上に結像させている。このため、スクリーン４５上の結像点では多数の異なる位相および角度を持った光が重畳されて複雑な干渉パターンが発生し、スクリーン４５上に形成された画像は、空間的に高い周波数成分まで有することとなる。１次元スキャナによる走査に伴う微小なビームスポット位置の変動で干渉パターンが大きく変化し、このように変化させた干渉パターンは相関性の低いパターンであるため、人間の視覚においては、時間的に積分されることから、スペックルノイズが低減された画像が知覚される。
なお、その他の構成、作用、効果は第１実施形態と同様である。
【００５２】
＜第３実施形態＞
第３実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態のランダム位相板４２に代えて、分割手段としてマイクロレンズアレイを用いている。それ以外の構成は、第１実施形態又は第２実施形態と同様である。
【００５３】
図７（Ａ）は、第３実施形態における分割手段としてのマイクロレンズアレイ１４２の構成を示す平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示すマイクロレンズアレイ１４２の側面図である。マイクロレンズアレイ１４２には、Ｚ方向に突出する微小な凸レンズ１４２ａが、Ｘ方向及びＹ方向に一定の間隔で複数設けられている。マイクロレンズアレイ１４２は、その光軸がＺ方向に沿うように、凸レンズ１４２ａが第１レンズ４１に対向するように配置される。
【００５４】
第１レンズ４１から出射した光は、Ｚ方向に平行に進み、対応する位置の凸レンズ１４２ａにそれぞれ入射する。各凸レンズ１４２ａに入射した光は、分割光としてそれぞれ出射され、かつ、凸レンズ１４２ａの屈折力に応じてそれぞれ集光され、正レンズ４３に入射する。このようにしてマイクロレンズアレイ１４２から出射される複数の分割光は、マイクロレンズアレイ１４２の出射面１４２ｂ上の出射位置が互いに異なる。ここで、各凸レンズ１４２ａの形状を異なるものとすると、各凸レンズから出射される光は出射角が互いに異なる光となる。また、第１レンズ４１を設けずに、スキャナ３０からの出射光を直接マイクロレンズアレイ１４２に入射させるようにした構成も可能であって、この場合も各凸レンズから出射角が互いに異なる光が出射する。
【００５５】
このように、マイクロレンズアレイ１４２から、出射角及び出射位置が互いに異なる複数の分割光を出射させることにより、スキャナ３０によって走査されたレーザ光が、複雑な波面と角度をもった多数の光に変換されるため、第１実施形態又は第２実施形態と同様に、スペックルノイズの低減を効果的かつ低コストで実現することができる。
なお、その他の構成、作用、効果は第１実施形態又は第２実施形態と同様である。
【００５６】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明に係る画像処理装置は、レーザ光を走査して画像を形成する画像処理装置に有用であって、スペックルノイズを効果的かつ低コストで低減できる点で有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１０    画像処理装置
２０    レーザ光源
２２ａ、２３ａ、２４ａ  レーザーダイオード
２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ  コリメータレンズ
２２ｃ  ミラー
２３ｃ、２４ｃ  ダイクロイックプリズム
３０    スキャナ（走査手段）
４１    第１レンズ
４２    ランダム位相板（分割手段、回折手段）
４２ａ  入射面
４２ｂ  出射面
４２ｃ  凸部
４２ｘ  光軸
４３    正レンズ（屈折手段）
４４    第２レンズ
４５    スクリーン（拡散手段）
４５ｃ  光軸
５１    投影ミラー（投影光学系）
６１    ウインドシールド
１４２    マイクロレンズアレイ（分割手段）
【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７】
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【図５】
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【図６】
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