(57)【要約】      （修正有）【課題】小型の拡散板を使用し、かつ、拡散板の動きが停止するタイミングがない拡散板駆動機構を備える光拡散装置を提供する。【解決手段】光拡散装置１０は、画像を構成する光の光路上に設けられ、光を透過しつつ拡散する第１光拡散部３１を有する。第１光拡散部３１は例えば拡散シートにより構成され、駆動部５０により駆動されることにより揺動する。駆動部５０は、回転駆動装置２４と回転駆動装置２４に連結され偏心旋回する偏心クランク軸５３ｘを含む。第１光拡散部３１は、一端に所定方向以外への移動を抑制する抑制手段３２を有する。第１光拡散部３１の他の一端に偏心クランク軸５３ｘが結合されてスライダクランク機構を構成することにより、偏心クランク軸５３ｘの偏心旋回に従って第１光拡散部３１が揺動運動する。【選択図】図２
2016184103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を構成する光の光路上に設けられ、前記画像を構成する光を透過しつつ拡散する第１光拡散部と、
前記第１光拡散部を駆動する駆動部と、を備え、
前記駆動部は、回転駆動装置と当該回転駆動装置に連結され偏心旋回する偏心クランク軸を含み、
前記第１光拡散部は、一端に所定方向以外への移動を抑制する抑制手段を有し、他の一端に前記偏心クランク軸が結合されてスライダクランク機構を構成することにより、前記偏心クランク軸の偏心旋回に従って揺動運動することを特徴とする光拡散装置。
【請求項２】
前記画像を構成する光の光路上に、前記第１光拡散部と重なるように、かつ、前記第１光拡散部と並行に設けられて、前記画像を構成する光を透過しつつ拡散する第２光拡散部を備えることを特徴とする請求項１に記載の光拡散装置。
【請求項３】
前記第１光拡散部は、前記第２光拡散部との間の距離を変えずに、揺動運動することを特徴とする請求項２に記載の光拡散装置。
【請求項４】
前記第１光拡散部と前記第２光拡散部との間に設けられた複数の摺動ボールと、
前記第１光拡散部と前記第２光拡散部との距離が接近する方向に付勢しつつ、当該第１光拡散部と第２光拡散部を結合する結合手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の光拡散装置。
【請求項５】
前記画像を投影中に、前記第１光拡散部の揺動運動の速度を調整する、または、停止させる操作を受付ける操作入力部を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光拡散装置。
【請求項６】
画像を構成する光を射出する光源部と、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光拡散装置と、
を備えることを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影装置により投射するレーザ光のスペックル対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源を用いた投影装置において、レーザ光のコヒーレント性に起因して、投射される映像の一部に発生する斑点（スペックル）を抑えるために、レーザ光の光路上に拡散板を配置し、配置した拡散板を振動あるいは回転させることによりスペックルを抑制することが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の照明装置は、電磁石、電磁石に対向して配置され、磁性材料から成る振動板、及び、振動板の一端に配置された拡散板を有し、拡散板は、電磁石の作動に基づき、レーザ光源からのレーザ光射出方向に対して主に略垂直方向に振動する。
【０００４】
また、特許文献２に記載の画像表示装置は、レーザ光を発する光源と、光源からの光を用いて中間像を形成する中間像形成部と、中間像からの光を表示面上に結像させる結像光学系を備え、中間像形成部から結像光学系までの光の経路のいずれかの位置において、拡散面を構成する拡散素子を、拡散面に沿った面内において回転させる拡散面変動部を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０１１６４号公報
【特許文献２】特開２００８−１９１２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の手法では、振動板の振動方向が切り換わる際に拡散板の動きが一旦停止するタイミングがあり、このタイミングではスペックルを抑制できない。
【０００７】
一方、特許文献２の手法では、拡散素子を回転させているため拡散素子の動きが停止するタイミングはない。しかし、拡散素子を構成する円板の半径は、中間像形成面の一辺よりも大きくなければならないため、必然的に円板には中間像形成面の数倍の面積が必要となってしまい、結果として投影装置を小型化できない。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、小型の拡散板を使用し、かつ、拡散板の動きが停止するタイミングがない光拡散装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項に記載の発明は、光拡散装置であって、画像を構成する光の光路上に設けられ、前記画像を構成する光を透過しつつ拡散する第１光拡散部と、前記第１光拡散部を駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部は、回転駆動装置と当該回転駆動装置に連結され偏心旋回する偏心クランク軸を含み、前記第１光拡散部は、一端に所定方向以外への移動を抑制する抑制手段を有し、他の一端に前記偏心クランク軸が結合されてスライダクランク機構を構成することにより、前記偏心クランク軸の偏心旋回に従って揺動運動することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例に係る投影装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例に係る拡散部の構造を示す分解斜視図である。
【図３】実施例に係る拡散部の正面図及び側面図である。
【図４】他の実施例に係る拡散部の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の好適な実施形態では、光拡散装置は、画像を構成する光の光路上に設けられ、前記画像を構成する光を透過しつつ拡散する第１光拡散部と、前記第１光拡散部を駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部は、回転駆動装置と当該回転駆動装置に連結され偏心旋回する偏心クランク軸を含み、前記第１光拡散部は、一端に所定方向以外への移動を抑制する抑制手段を有し、他の一端に前記偏心クランク軸が結合されてスライダクランク機構を構成することにより、前記偏心クランク軸の偏心旋回に従って揺動運動する。
【００１２】
上記の光拡散装置は、画像を構成する光の光路上に設けられ、当該光を透過しつつ拡散する第１光拡散部を有する。第１光拡散部は例えば拡散シートにより構成され、駆動部により駆動されることにより揺動する。駆動部は、回転駆動装置と当該回転駆動装置に連結され偏心旋回する偏心クランク軸を含む。第１光拡散部は、一端に所定方向以外への移動を抑制する抑制手段を有し、他の一端に前記偏心クランク軸が結合されてスライダクランク機構を構成することにより、偏心クランク軸の偏心旋回に従って揺動運動する。これにより、画像を構成する光に生じるスペックルを効果的に抑制することができる。
【００１３】
上記の光拡散装置の一態様は、前記画像を構成する光の光路上に、前記第１光拡散部と重なるように、かつ、前記第１光拡散部と並行に設けられて、前記画像を構成する光を透過しつつ拡散する第２光拡散部を備える。この態様では、第１光拡散部と第２光拡散部とが並行に設けられ、第２光拡散部に対して第１光拡散部が揺動する。よって、第１光拡散部のみを使用する場合と比較して、第１光拡散部の揺動速度を遅くしても同等のスペックル抑制効果を得ることができる。また、揺動速度を遅くすることにより、装置の耐久性、静音性を向上させることができる。
【００１４】
上記の光拡散装置の他の一態様では、前記第１光拡散部は、前記第２光拡散部との間の距離を変えずに揺動運動する。この態様では、２つの光拡散部間の距離が一定に保たれるため、接近しすぎによる光拡散部同士の擦れや、離れすぎによる解像度の低下を抑制することができる。好適な例では、光拡散装置は、前記第１光拡散部と前記第２光拡散部との間に設けられた複数の摺動ボールと、前記第１光拡散部と前記第２光拡散部との距離が接近する方向に付勢しつつ、当該第１光拡散部と第２光拡散部とを結合する結合手段と、を備える。
【００１５】
上記の光拡散装置の他の一態様は、前記画像を投影中に、前記第１光拡散部の揺動運動の速度を調整する、または、停止させる操作を受付ける操作入力部を備える。この態様では、ユーザは、画像表示中に光拡散装置の動作音が気になる場合に操作入力を行うことにより、第１光拡散部の動作を遅くしたり停止したりすることができる。
【００１６】
本発明の他の好適な実施形態では、上記の光拡散装置と、画像を構成する光を射出する光源部と、を備える投影装置を構成することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
【００１８】
［装置構成］
図１は、第１実施例に係る投影装置１の構成を示す。図１に示すように、投影装置１は、画像信号入力部２と、映像処理部３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバ７と、ＭＥＭＳドライバ８と、ＭＥＭＳミラー９５を有するレーザ光源部９と、拡散部１０と、フィールドレンズ１４と、タイミングコントローラ２１と、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）２２と、モータドライバ２３と、モータ２４と、操作入力部２５と、を備える。投影装置１は、例えばヘッドアップディスプレイに用いられ、コンバイナ等の光学素子に表示像を構成する光を出射する。
【００１９】
画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号Ｓｉを受信して映像処理部３に出力する。
【００２０】
映像処理部３は、画像信号入力部２から入力された画像データを内部のフレームメモリに書き込み、ＭＥＭＳミラー９５の駆動タイミングに応じて随時読み出し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色ごとに各ピクセルの輝度に対応する制御信号を順次レーザドライバ７に送信する。
【００２１】
タイミングコントローラ２１は、映像処理部３のフレームメモリからの画像データの読み出しタイミングを制御する。また、タイミングコントローラ２１は、ＭＥＭＳミラー９５から出力される走査位置情報Ｓｃに基づいてＭＥＭＳドライバ８の動作タイミングも制御する。
【００２２】
ＲＯＭ５は、映像処理部３が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。ＲＡＭ６には、映像処理部３が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。
【００２３】
レーザドライバ７は、レーザ光源部９に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成する。具体的に、レーザドライバ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、青色レーザ駆動回路７２と、緑色レーザ駆動回路７３と、を備える。
【００２４】
赤色レーザ駆動回路７１は、映像処理部３が出力する制御信号に基づき、赤色レーザ素子ＬＤ１を駆動する。青色レーザ駆動回路７２は、映像処理部３が出力する制御信号に基づき、青色レーザ素子ＬＤ２を駆動する。緑色レーザ駆動回路７３は、映像処理部３が出力する信号に基づき、緑色レーザ素子ＬＤ３を駆動する。
【００２５】
ＭＥＭＳドライバ８は、タイミングコントローラ２１が出力する信号に基づきＭＥＭＳミラー９５を制御する。ＭＥＭＳドライバ８は、サーボ回路と、ドライバ回路と、を備える。サーボ回路は、タイミングコントローラ２１からの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー９５の動作を制御する。ドライバ回路は、サーボ回路が出力するＭＥＭＳミラー９５の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。
【００２６】
レーザ光源部９は、レーザドライバ７から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光を出射する。具体的には、レーザ光源部９は、赤色レーザ素子ＬＤ１と、青色レーザ素子ＬＤ２と、緑色レーザ素子ＬＤ３と、コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃと、反射ミラー９２ａ〜９２ｃとを備える。
【００２７】
赤色レーザ素子ＬＤ１は赤色レーザ光を出射し、青色レーザ素子ＬＤ２は青色レーザ光を出射し、緑色レーザ素子ＬＤ３は緑色レーザ光を出射する。コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃは、それぞれ、赤色、青色及び緑色のレーザ光を平行光にして、反射ミラー９２ａ〜９２ｃに出射する。反射ミラー９２ｂは、青色レーザ光を反射する。反射ミラー９２ｃは、青色レーザ光を透過させ、緑色レーザ光を反射する。反射ミラー９２ａは、赤色レーザ光を透過させ、青色及び緑色のレーザ光を反射する。こうして反射ミラー９２ａを透過した赤色レーザ光及び反射ミラー９２ａで反射された青色及び緑色のレーザ光は、ＭＥＭＳミラー９５に入射される。
【００２８】
レーザ光源部９からレーザ光が射出される位置には、拡散部１０と、フィールドレンズ１４とが設けられている。ＭＥＭＳミラー９５は、反射ミラー９２ａから入射されたレーザ光を、ＥＰＥ（Ｅｘｉｔ  Ｐｕｐｉｌ  Ｅｘｐａｎｄｅｒ）として機能する拡散部１０に向けて反射する。ＭＥＭＳミラー９５は、基本的には、画像信号入力部２に入力された画像（以下、「入力画像」と呼ぶ。）を表示するために、ＭＥＭＳドライバ８の制御により拡散部１０上を走査するように移動し、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）を走査位置情報Ｓｃとしてタイミングコントローラ２１へ出力する。
【００２９】
拡散部１０は、拡散シートを揺動することにより、ＭＥＭＳミラー９５により走査されたレーザ光が構成する画像におけるスペックルを抑制する。拡散部１０の詳細については後述する。
【００３０】
フィールドレンズ１４は、拡散部１０を透過したレーザ光が構成する画像を拡大し、図示しない投影面に投影する。例えば、投影装置１がヘッドアップディスプレイの光源として用いられる場合、フィールドレンズ１４はコンバイナ等に表示像を構成する光を出射する。
【００３１】
操作入力部２５は、ユーザによる操作入力を受け付ける入力部である。ＭＣＵ２２は、ユーザの操作又は車両のアクセサリ（ＡＣＣ）の変化を検出し、拡散部１０を動作状態と非動作状態とで切り換える。動作状態においては、ＭＣＵ２２は、モータドライバ２３を制御し、モータ２４を駆動することにより拡散部１０を動作させる。なお、ＭＣＵ２２は、動作状態においても、ユーザの操作に基づいて、モータ２４の回転速度を調整したり、回転を停止したりする。これにより、画像表示中に拡散部１０の動作音が気になる場合には、ユーザは拡散部１０の動作を遅くしたり、停止したりすることができる。
【００３２】
［拡散部］
本実施例では、２枚の拡散シートを使用し、一方を固定し、他方を揺動させることにより表示画像中のスペックルを抑制する。
【００３３】
（第１実施例）
図２は、第１実施例に係る拡散部１０の構成を示す。また、図３（Ａ）は拡散部１０の正面図を示し、図３（Ｂ）は拡散部１０の側面図を示す。
【００３４】
拡散部１０は、大別して、揺動ホルダ３０と、シャーシ４０と、駆動部５０とを備える。図１にも示すように、揺動ホルダ３０は、ＭＥＭＳミラー９５で反射された光Ｌが入射する側に配置される。これは、揺動ホルダ３０が動いている様子を外部から視認しにくくするためである。
【００３５】
揺動ホルダ３０は、拡散シート３１と、長穴３２と、四隅に設けられた凹部３３と、丸穴３４と、四隅に設けられたバネ取付穴（図示せず）とを備える。拡散シート３１は、矩形の揺動ホルダ３０の略中央に設けられた開口を覆うように設けられる。また、長穴３２と丸穴３４とは開口部を挟んで位置する。
【００３６】
一方、シャーシ４０は、拡散シート４１と、固定ピン４２と、丸穴４４と、四隅に設けられたバネ取付穴（図示せず）とを備える。拡散シート４１は、矩形のシャーシ４０の略中央に設けられた開口を覆うように設けられる。
【００３７】
揺動ホルダ３０に設けられる拡散シート３１は、シャーシ４０に設けられる拡散シート４１よりもサイズが大きい。これは、揺動ホルダ３０の揺動により拡散シート３１が移動しても、拡散シート３１が拡散シート４１を覆うようにするためである。即ち、揺動ホルダ３０の揺動中においても、拡散シート４１の全領域は常に拡散シート３１により覆われている。
【００３８】
図示のように、揺動ホルダ３０は四隅のバネ４５によりシャーシ４０に対して揺動可能に取り付けられる。即ち、揺動ホルダ３０は、４本のバネ４５によりシャーシ４０に対して付勢される。また、揺動ホルダ３０とシャーシ４０との間には、４つの摺動ボール４３が設けられる。摺動ボール４３は金属製であり、直径は一例として２ｍｍ程度である。摺動ボール４３は、揺動ホルダ３０に設けられた凹部３３に収まる。摺動ボール４３を設けることにより、揺動ホルダ３０の拡散シート３１とシャーシ４０の拡散シート４１とが常に一定の間隙、一例としては１．５ｍｍ程度に維持される。
【００３９】
シャーシ４０の固定ピン４２は、揺動ホルダ３０の長穴３２内に収容される。長穴３２により、揺動ホルダ３０は所定の方向にのみスライド可能となる。
【００４０】
駆動部５０は、モータ２４と、ブラケット５１と、偏心クランク５３とを備える。ブラケット５１はモータ２４と偏心クランク５３とを収容し、シャーシ４０の底面（図２における下面）に固定する。偏心クランク５３はモータ２４の回転軸に取り付けられて回転する。偏心クランク５３は、モータ２４の回転軸から外れた位置に偏心クランク軸５３ｘが設けられており、モータ２４の回転運動を偏心クランク軸５３ｘの偏心旋回運動に変換する。シャーシ４０は、偏心クランク軸５３ｘの移動範囲に丸穴４４が設けられ、偏心クランク軸５３ｘの回転運動を妨げないようになっている。また、偏心クランク軸５３ｘは揺動ホルダ３０の丸穴３４に収容され、これにより偏心クランク軸５３ｘの偏心旋回運動が揺動ホルダ３０に伝達される。
【００４１】
揺動ホルダ３０は、一端が長穴３２により所定方向以外への移動が抑制され、他の一端が偏心クランク軸５３ｘにより偏心旋回運動されるため、いわゆるスライダクランク機構を構成し、図３（Ａ）の矢印６０に示すような軌跡で揺動する。このようにスライダクランク機構により拡散部１０を揺動させると、拡散部１０の動きが一旦停止するポイント（いわゆる死点）が存在しないため、連続的にスペックルを抑制できる。また、拡散部１０を小型化できるため、投影装置の小型化にも貢献する。
【００４２】
以上のように、本実施例では、拡散シートを２枚使用している。スペックルを抑制するためには、拡散シートをある程度の速度で揺動させる必要があるが、拡散シートを１枚のみ使用してそれを揺動させるよりも、本実施例のように１枚を固定し１枚を揺動させる方が、揺動速度を遅くしても同等のスペックル抑制効果が得られるという利点がある。また、揺動速度を遅くすることにより、装置の耐久性、静音性が向上する。
【００４３】
また、本実施例では、バネ４５及び摺動ボール４３を設けることにより、２枚の拡散シート３１、４１の間の距離が一定に保たれるため、接近しすぎによるシート同士の擦れや、離れすぎによる解像度の低下を抑制することができる。さらに振動によるこすれ音の抑制、動作時の静音性、耐久性の向上という効果も得られる。
【００４４】
なお、上記の構成において、拡散部１０は本発明の光拡散装置の一例であり、揺動ホルダ３０は第１光拡散部の一例であり、シャーシ４０は第２光拡散部の一例である。また、モータ２４は回転駆動装置の一例であり、長穴３２は抑制手段の一例であり、バネ４５は結合手段の一例である。
【００４５】
（他の実施例）
上記の実施例では、拡散シート３１の短辺側中央付近に長穴３２と偏心クランク軸５３ｘを収容する丸穴３４とを配置したが、これらは、揺動ホルダ３０内の任意の位置に存在してもよい。例えば、揺動ホルダ３０内の対角上に存在してもよいし、拡散シート３１の長辺側に存在してもよい。
【００４６】
長穴３２と丸穴３４を揺動ホルダ３０の対角上に配置した例を図４に示す。この場合、シャーシ４０においても同様に固定ピン４２と丸穴４４を対角上に配置し、駆動部５０を図中の右下の隅に配置する。
【００４７】
また、揺動ホルダ３０を所定の方向のみにスライド可能にさせることができれば、揺動ホルダ３０側に長穴３２を設けることに限定されない。例えばシャーシ４０側に長穴を設け、揺動ホルダ３０側に、その長穴に収容される固定ピンを設けてもよい。
【００４８】
また、上記の実施例では、２枚の拡散シートを使用しているが、拡散シートを１枚のみ使用し、それを揺動させるものであってもよい。この場合、スペックル抑制効果を得るために、ある程度揺動速度を速くする必要はあるが、部品点数を削減できるという利点がある。
【００４９】
［他の適用例］
上記の実施例では、光源としてレーザ光を用いた場合を例に説明したが、可干渉性を有する光を用いる場合にも本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  投影装置
３  映像処理部
７  レーザドライバ
８  ＭＥＭＳドライバ
２２  ＭＣＵ
２４  モータ
３０  揺動ホルダ
４０  シャーシ
５０  駆動部
９５  ＭＥＭＳミラー
【図１】
2016184103.tif 000003
【図２】
2016184103.tif 000004
【図３】
2016184103.tif 000005
【図４】
2016184103.tif 000006