JP2011158542A - Projector device and head-up display device - Google Patents

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JP2011158542A JP2010018038A JP2010018038A JP2011158542A JP 2011158542 A JP2011158542 A JP 2011158542A JP 2010018038 A JP2010018038 A JP 2010018038A JP 2010018038 A JP2010018038 A JP 2010018038A JP 2011158542 A JP2011158542 A JP 2011158542A
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Kazuaki Fujii
一彰 藤井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve image quality by suppressing speckle noise in a projector device and a head-up display device, which use a laser beam as a light source. <P>SOLUTION: The projector device 10 includes: an illumination part that outputs irradiation light by using the laser beam as the light source 11; an image forming part 13 that has a light diffusion plate 132 diffusing the irradiation light output from the illumination part and generating diffused light, and a transmission type display element 131 forming an image based on input image information and generating a projection image with the diffused light; and an excitation part 133 that excites the light diffusion plate 132. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像を光学的に投影するプロジェクタ装置に関するものであり、さらには、プロジェクタ装置による投影像を利用し、自動車などの操縦者に対して計器情報などの各種情報を視覚的に提供するヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。   The present invention relates to a projector device that optically projects an image, and further provides various information such as instrument information to a driver of an automobile or the like by using a projection image by the projector device. The present invention relates to a head-up display device.

従来、自動車などの移動体において、液晶ディスプレイなどにより形成された計器情報、ナビゲーション装置における地図情報などの各種情報映像を、フロントウィンドウに投影し、操縦者に情報を伝達するヘッドアップディスプレイ装置が知られている。特許文献１には、車両にこのようなヘッドアップディスプレイ装置を用いることについての開示がみられる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a head-up display device that projects various information images such as instrument information formed by a liquid crystal display and map information in a navigation device on a front window in a moving body such as an automobile and transmits the information to a driver is known. It has been. Patent Document 1 discloses the use of such a head-up display device in a vehicle.

特許文献１には、ヘッドアップディスプレイ装置におけるコンバイナとして、反射回折により拡散光を再生する透明なホログラムを用いることが開示されている。このようなホログラムを用いたコンバイナを用いることで、非常に高い平面性が要求されることなく、ボケが少なく、しかも明るい再生像を観察できるコンバイナ、そして、ヘッドアップディプレイ装置を提供することが可能となる。   Patent Document 1 discloses using a transparent hologram that reproduces diffused light by reflection diffraction as a combiner in a head-up display device. By using a combiner using such a hologram, it is possible to provide a combiner and a head-up display device that can observe a bright reproduced image with less blur without requiring very high flatness. It becomes possible.

ここで、図８、図９を用いて、ヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態を簡単に紹介する。図８はヘッドアップディスプレイ装置の各種構成をインストルメントパネル内に組み込んだ場合の実施形態である。液晶表示パネル上には、車両の計器情報や、ナビゲーション装置からの地図情報などの映像情報が出力表示される。液晶表示パネル背面には光源としてのバックライトが設置され、液晶表示パネルを背面から照射することで、光学系拡大素子としての凹面ミラーに液晶表示パネルに形成される映像を照射する。凹面ミラーで反射、拡大された映像はフロントウィンドウ又はフロントウィンドウ上に設けた透過性反射板の内側に投影される。   Here, an embodiment of the head-up display device will be briefly introduced with reference to FIGS. FIG. 8 shows an embodiment in which various configurations of the head-up display device are incorporated in an instrument panel. Video information such as vehicle instrument information and map information from the navigation device is output and displayed on the liquid crystal display panel. A backlight as a light source is installed on the back surface of the liquid crystal display panel. By irradiating the liquid crystal display panel from the back surface, an image formed on the liquid crystal display panel is irradiated onto a concave mirror as an optical system enlarging element. The image reflected and enlarged by the concave mirror is projected on the inside of the front window or a transmissive reflector provided on the front window.

操縦者は、フロントウィンドウ前方に位置する表示像（虚像）を車外の景色と同時に視認することができる。また、表示像までの距離（距離Ｌ）をできるだけ遠方にすることで、操縦者は少ない焦点位置の移動量で計器情報や地図情報などの映像情報を確認することができる。   The operator can view the display image (virtual image) located in front of the front window at the same time as the scenery outside the vehicle. In addition, by setting the distance to the display image (distance L) as far as possible, the operator can check video information such as instrument information and map information with a small amount of movement of the focal position.

図９は、車両運転席背後からの様子を示した図であり、フロントウィンドウの破線で囲んだ表示範囲内に各種の映像情報が映し出され、運転者はインストルメントパネル内に配置されている各種計器類などに視線を落とさなくても、車両の運転に注意を払いながら映像による各種情報を取得することができる。   FIG. 9 is a view showing the state from behind the vehicle driver's seat, in which various types of video information are displayed within a display range surrounded by a broken line in the front window, and the driver is provided with various types of information arranged in the instrument panel. It is possible to obtain various information by video while paying attention to driving the vehicle without dropping the line of sight to the instruments.

ところで、このようなヘッドアップディスプレイ装置における光源としてレーザー光を用いることが知られている。レーザー光源を用いることで、ランプなどを用いた場合と比較して装置全体の小型化を図ることが可能となる。   By the way, it is known to use laser light as a light source in such a head-up display device. By using a laser light source, it is possible to reduce the size of the entire apparatus as compared with the case of using a lamp or the like.

しかしながら、レーザー光を光源に用いた場合には、レーザー光のコヒーレント性のためにスペックルノイズにより画像品質が劣化する問題がある。図１は、レーザー光源によるスペックルノイズ（スペックル模様）形成の様子を示したものである。レーザー光のようなコヒーレント光が物体面で反射すると、表面の微視的な点から多くのコヒーレント光の小波が生じ、それらが空間を伝達する。このとき、光の波長に対して物体表面から散乱した小波は各々進む距離が異なるため位相差が生じる。観測側では、これらの干渉の結果
、光強度のランダムな粒状パターンとなる。凹凸のない完全な鏡面であれば、反射光配送の乱れが生じないためスペックルノイズが生じることはないが、光の波長は可視光で３８０nm〜７５０nmと微細であり、ほとんどの物体表面はこれより粗いため多くの場合においてスペックルが発生する。プロジェクタ装置においてスペックルが発生した場合、スペックルによる濃淡により像は粒状感が強くなり画像品質は劣化する。 However, when laser light is used as a light source, there is a problem that image quality deteriorates due to speckle noise due to the coherency of the laser light. FIG. 1 shows a state of speckle noise (speckle pattern) formation by a laser light source. When coherent light such as laser light is reflected from the object surface, many small waves of coherent light are generated from microscopic points on the surface, which are transmitted through space. At this time, the small wave scattered from the object surface with respect to the wavelength of the light has a different traveling distance, so that a phase difference occurs. On the observation side, these interferences result in a random granular pattern of light intensity. If it is a perfect mirror surface with no irregularities, the speckle noise will not occur because the reflected light distribution will not be disturbed. In many cases, speckle occurs because it is coarser. When speckle is generated in the projector device, the image is more grainy and the image quality is deteriorated due to the density of the speckle.

特許文献２には、主光源（超高圧水銀ランプ）では不足してしまう赤色光を補う補助照明装置としてレーザー光源を利用した液晶プロジェクタにおいて、レーザー光源により生じるスペックルノイズを視認されにくくするため、補助照明装置が出力するレーザー光を振動させる振動発生部を設けることが記載されている。このように補助照明装置が出力するレーザー光を振動させることで、スペックルノイズを時間的に移動させスペックルノイズの影響を擬似的になくして、表示される画像の品位を向上させることができる。また、表示させる画像を振動させずに照明光を振動させるようにしているため、表示画像の品位が低下してしまうこともない。   In Patent Document 2, in a liquid crystal projector using a laser light source as an auxiliary illumination device that supplements red light that is insufficient with a main light source (ultra-high pressure mercury lamp), speckle noise generated by the laser light source is made difficult to be visually recognized. It is described that a vibration generating unit that vibrates laser light output from the auxiliary illumination device is provided. In this way, by vibrating the laser beam output from the auxiliary lighting device, speckle noise can be moved temporally and the influence of speckle noise can be eliminated in a pseudo manner, and the quality of the displayed image can be improved. . Further, since the illumination light is vibrated without vibrating the image to be displayed, the quality of the displayed image is not deteriorated.

特許文献３には、レーザー光源を振動させることでスペックルノイズを時間的に変化させ、画像に対する影響を抑制する照明光学装置において、光軸と略直交する方向に沿って移動自在に支持された第１及び第２の光学部材を、それぞれ互いに異なる第１および第２の方向に沿って振動させることが開示されている。このような照明光学装置によれば、振動の上死点、下死点で移動方向を変える際のごく短い停止時間中に生じるスペックルノイズの影響を抑制することが可能となる。   In Patent Literature 3, an illumination optical device that changes speckle noise with time by vibrating a laser light source and suppresses an influence on an image is supported so as to be movable along a direction substantially orthogonal to the optical axis. It is disclosed that the first and second optical members are vibrated along different first and second directions, respectively. According to such an illumination optical device, it is possible to suppress the influence of speckle noise that occurs during a very short stop time when the moving direction is changed between the top dead center and the bottom dead center of vibration.

特開平９−１７９０５８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-179058 特開２００５−１０７７２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-10772 特開２００９−３０９１号公報JP 2009-3091 A

このように特許文献２、特許文献３には、スペックルノイズによる画像劣化を抑制するため、照明光学装置内の各種光学素子を振動させることの開示がみられる。具体的には、特許文献２では、レーザー光源５３、リレーレンズ５９、レーザー光源５３やリレーレンズを支持するホルダ８１を振動させており、また特許文献３では集光レンズ５２、リレーレンズ５９を振動させている。   As described above, Patent Documents 2 and 3 disclose that various optical elements in the illumination optical apparatus are vibrated in order to suppress image deterioration due to speckle noise. Specifically, in Patent Document 2, the laser light source 53, the relay lens 59, and the holder 81 that supports the laser light source 53 and the relay lens are vibrated. In Patent Document 3, the condensing lens 52 and the relay lens 59 are vibrated. I am letting.

しかしながら、光源にレーザー光を利用する照明光学装置において振動を加えることは、照明光学装置が有する厳しい光学的制限、そして、耐久性の観点において必ずしも好ましいものではない。例えば、数百〜数千Ｈｚといった比較的機械的なダメージを受けやすい周波数で加振した場合、光学的調整に狂いを生じる可能性があるとともに、レーザー半導体自身の故障や配線の断線などの可能性がある。   However, applying vibration in an illumination optical device that uses laser light as a light source is not always preferable in terms of severe optical limitations and durability of the illumination optical device. For example, when vibration is applied at a frequency that is relatively susceptible to mechanical damage such as hundreds to thousands of Hz, optical adjustment may be distorted, and the laser semiconductor itself may fail or the wiring may be disconnected. There is sex.

また、このような照明光学装置内の各種構成は、比較的重量を有するものであるため、十分な加振力を有する振動発生手段が必要とされるとともに、当該振動発生手段に十分な電力を供給する必要がある。   In addition, since various configurations in such an illumination optical apparatus are relatively heavy, vibration generating means having a sufficient excitation force is required, and sufficient power is supplied to the vibration generating means. It is necessary to supply.

上記課題を解決するため、本発明のプロジェクタ装置は、レーザー光を光源として照射光を出力する照明部と、前記照明部から出力される照射光を拡散し拡散光を生成する光拡散板と、入力される画像情報に基づいて画像を形成するとともに、前記拡散光にて投影像
を生成する透過型表示素子と、を有する画像形成部と、前記光拡散板を加振する加振部と、を備えることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a projector device of the present invention includes an illumination unit that outputs irradiation light using laser light as a light source, a light diffusion plate that diffuses irradiation light output from the illumination unit and generates diffused light, and A transmissive display element that forms an image based on input image information and generates a projection image with the diffused light, an image forming unit, and a vibration unit that vibrates the light diffusion plate, It is characterized by having.

さらに、本発明のプロジェクタ装置において、前記透過型表示素子は、液晶表示素子であることを特徴とするものである。   Furthermore, in the projector device according to the aspect of the invention, the transmissive display element is a liquid crystal display element.

さらに、本発明のプロジェクタ装置において、前記加振部は、前記光拡散板を縦方向に加振する縦加振部と、前記光拡散板を横方向に加振する横加振部とを有することを特徴とするものである。   Furthermore, in the projector device according to the aspect of the invention, the vibration unit includes a vertical vibration unit that vibrates the light diffusion plate in the vertical direction and a horizontal vibration unit that vibrates the light diffusion plate in the horizontal direction. It is characterized by.

また、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、レーザー光を光源として照射光を出力する照明部と、前記照明部から出力される照射光を拡散し拡散光を生成する光拡散板と、入力される画像情報に基づいて画像を形成するとともに、前記拡散光にて投影像を生成する透過型表示素子と、を有する画像形成部と、前記画像形成部で生成された投影像を回折し、観察位置に観察像を形成するホログラフィック光学系と、前記光拡散板を加振する加振部と、を備えることを特徴としている。   Further, the head-up display device of the present invention is input with an illumination unit that outputs irradiation light using laser light as a light source, and a light diffusion plate that diffuses irradiation light output from the illumination unit and generates diffused light. An image forming unit that forms an image based on image information and has a transmissive display element that generates a projection image with the diffused light, and diffracts the projection image generated by the image forming unit to obtain an observation position. A holographic optical system that forms an observation image, and a vibration unit that vibrates the light diffusion plate.

本発明では光学的制限が比較的緩い光拡散板を加振することで、加振による光学的影響を抑制しつつスペックルノイズを効果的に排除することが可能となる。また、光拡散板はシートなどで構成される非常に軽量の部材であるため、この光拡散板を加振させる加振部に簡易なものを採用することができるとともに、加振部に供給する電力も抑えることが可能となる。   In the present invention, it is possible to effectively eliminate speckle noise while suppressing the optical influence due to the vibration by exciting the light diffusing plate whose optical restriction is relatively loose. In addition, since the light diffusing plate is a very lightweight member composed of a sheet or the like, a simple one can be used as a vibrating unit that vibrates the light diffusing plate, and the light diffusing plate is supplied to the vibrating unit. It becomes possible to suppress electric power.

レーザー光源によるスペックル模様形成の様子を示す図。The figure which shows the mode of the speckle pattern formation by a laser light source. 本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す図。The figure which shows the head-up display apparatus which concerns on embodiment of this invention. ホログラフィック光学素子によるレンズ機能を説明するための図。The figure for demonstrating the lens function by a holographic optical element. 本発明の実施形態に係るプロジェクタ装置を示す図。1 is a diagram showing a projector device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る光拡散板加振の様子を示す図。The figure which shows the mode of the light diffusing plate vibration which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光拡散板加振のための制御構成を示す図。The figure which shows the control structure for the light diffusing plate vibration which concerns on embodiment of this invention. レーザー光源を加振する場合の各種実施形態を示す図。The figure which shows various embodiment in the case of vibrating a laser light source. 従来のヘッドアップディスプレイ装置を示す図。The figure which shows the conventional head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置による車室内での画像表示の様子を示す図。The figure which shows the mode of the image display in the vehicle interior by a head-up display apparatus.

図２は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す図であって、自動車に採用された場合が示されている。なお、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、自動車に限らず、各種乗り物の操縦者に対する表示装置、あるいは、ゲーム機、シミュレーション装置などに採用することが可能である。また、本発明ではヘッドアップディスプレイ装置に適用されるプロジェクタ装置を説明するが、プロジェクタ装置としてはヘッドアップディプレイ装置に適用されるものに限らず、スクリーンに映像を投影する各種のものに適用することが可能である。   FIG. 2 is a diagram showing a head-up display device according to an embodiment of the present invention, and shows a case where it is adopted in an automobile. Note that the head-up display device of the present invention is not limited to an automobile, and can be employed in a display device for a driver of various vehicles, a game machine, a simulation device, or the like. Further, in the present invention, a projector device applied to a head-up display device will be described. However, the projector device is not limited to that applied to a head-up display device, but is applied to various devices that project an image on a screen. It is possible.

観察者の観察方向には、自動車のフロントウィンドウ２１が配置されており、内側にはホログラフィック光学系２０が貼付されている。ホログラフィック光学系２０は、外界光を損なわないシースルー（透明）性を有するとともに、回折機能を有する光学部材であって、物体光と参照光の干渉パターンを記録することで作成される。本実施形態では、観察位置において、車室外の景色とプロジェクタ装置１０の映像情報を重畳して提供するコンバイナとして機能する。   A front window 21 of the automobile is arranged in the observation direction of the observer, and a holographic optical system 20 is stuck inside. The holographic optical system 20 is an optical member having a see-through (transparency) property that does not impair external light and having a diffraction function, and is created by recording an interference pattern of object light and reference light. In this embodiment, it functions as a combiner that superimposes the scenery outside the passenger compartment and the video information of the projector device 10 at the observation position.

プロジェクタ装置１０は、入力される各種映像情報に基づいて映像を投影する装置であって、本実施形態では、液晶プロジェクタが用いることとしている。プロジェクタ装置１０から投影された映像は、ホログラフィック光学系２０で回折し、観察者の観察位置にて遠方に結像する虚像として観察される。観察者、すなわち、操縦者は視線を変動することなく、車室外の景色とプロジェクタ装置１０による映像情報を視認可能となる。また、本実施形態では、プロジェクタ装置１０の焦点距離を可変することにより、結像距離を変化させることが可能となる。これにより、前方車両が近くにある場合などでは結像距離を短く、前方車両が無い、あるいは遠い場合は結像距離を長く伸ばすなど、状況により操縦者の焦点距離を大きく変動させずに映像情報を視認可能にさせる。   The projector device 10 is a device that projects an image based on various types of image information that is input. In this embodiment, the projector device 10 is used by a liquid crystal projector. The image projected from the projector device 10 is diffracted by the holographic optical system 20 and is observed as a virtual image that forms an image far away at the observer's observation position. The observer, that is, the pilot, can visually recognize the scenery outside the passenger compartment and the video information from the projector device 10 without changing the line of sight. In the present embodiment, the imaging distance can be changed by changing the focal length of the projector device 10. As a result, the imaging distance is shortened when the vehicle ahead is near, and the imaging distance is increased when there is no vehicle ahead or far away. Make it visible.

図３は、このようなレンズ機能を持たせたホログラフィック光学系を説明するための図である。ホログラフィック光学系２０は、高いシースルー性を有しているため、外来光はほとんど損失のないままこのホログラフィック光学系２０を透過する。一方、プロジェクション装置１０から発せられた入射光（再生光）は、ホログラフィック光学系２０にて所定方向に回折する。回折光が集光点に向けて回折するようホログラフィック光学系２０を製作することでレンズ機能（光学拡大機能）を持たせることが可能となる。   FIG. 3 is a diagram for explaining a holographic optical system having such a lens function. Since the holographic optical system 20 has high see-through properties, extraneous light passes through the holographic optical system 20 with almost no loss. On the other hand, incident light (reproduced light) emitted from the projection apparatus 10 is diffracted in a predetermined direction by the holographic optical system 20. By manufacturing the holographic optical system 20 so that the diffracted light is diffracted toward the condensing point, a lens function (optical magnification function) can be provided.

図４は、本発明の実施形態に係るプロジェクタ装置を示す図である。本実施形態では、光源にレーザー光を用いるとともに、画像を形成する画像形成部に液晶表示素子を用いた構成としている。レーザー光源１１は、レーザー半導体１１２、発散光学系１１１などを含んで構成される光源装置であって、レーザー半導体１１２から放射された出力光を、発散光学系１１１にて所定の照射断面形状に揃えて外部に出力する。   FIG. 4 is a diagram showing a projector apparatus according to the embodiment of the present invention. In the present embodiment, laser light is used as a light source, and a liquid crystal display element is used in an image forming unit that forms an image. The laser light source 11 is a light source device including a laser semiconductor 112, a diverging optical system 111, and the like, and the output light radiated from the laser semiconductor 112 is aligned in a predetermined irradiation cross-sectional shape by the diverging optical system 111. Output to the outside.

レーザー光源１１から出力された出力光は、ビームエキスパンダ１２にて、バックライトとして必要な面積に調整された後、画像形成部１３の背後に照射される。本実施形態では、このレーザー光源１１とビームエキスパンダ１２にて照明部が形成される。本実施形態における画像形成部１３には、透過型表示素子として知られる液晶表示素子１３１が用いられ、入力される画像情報に基づいて画像が形成される。なお、画像形成部１３には、この液晶表示素子１３１に限らず各種透過型表示素子を用いることも可能である。   The output light output from the laser light source 11 is adjusted to a necessary area as a backlight by the beam expander 12 and then irradiated to the back of the image forming unit 13. In this embodiment, the laser light source 11 and the beam expander 12 form an illumination unit. The image forming unit 13 in the present embodiment uses a liquid crystal display element 131 known as a transmissive display element, and an image is formed based on input image information. The image forming unit 13 is not limited to the liquid crystal display element 131, and various transmissive display elements can be used.

ビームエキスパンダ１２による出力光は、光拡散板１３２にて拡散され、その強度分布が均一となるように調整される。この光拡散板１３２は、入射する光を散乱、拡散させるための半透明なシート状の部材であって、フィルムあるいは板などで構成される。なお、光拡散板１３２は、１枚のみならず光軸方向に向かって複数枚重ねて配置するようにしてもよい。複数枚の光拡散板１３２を通過させることで、強度分布をより均一にすることが可能となる。光拡散板１３２で拡散された拡散光は、液晶表示素子１３１の背後から照射され、プロジェクション光学系１４を介して投影像が形成される。   The output light from the beam expander 12 is diffused by the light diffusion plate 132 and adjusted so that its intensity distribution is uniform. The light diffusing plate 132 is a translucent sheet-like member for scattering and diffusing incident light, and is composed of a film or a plate. In addition, you may make it arrange | position the light diffusing plate 132 not only by one sheet but in multiple numbers toward the optical axis direction. By passing a plurality of light diffusion plates 132, the intensity distribution can be made more uniform. The diffused light diffused by the light diffusing plate 132 is irradiated from behind the liquid crystal display element 131, and a projection image is formed via the projection optical system 14.

観察者は、この投影像をホログラフィック光学系２０を介して観察することとなる。これは、ホログラフィック光学系２０が有する偏光機能により可能となるものであるが、ホログラフィック光学系２０にレンズ機能（光学拡大機能）を持たせることで、観察者に大きな映像を提供することができるとともに、プロジェクタ装置１０内のプロジェクション光学系１４の小型化を図り、プロジェクタ装置１０自体の小型化を図ることも可能となる。   An observer observes this projection image through the holographic optical system 20. This is made possible by the polarization function of the holographic optical system 20, but by providing the holographic optical system 20 with a lens function (optical magnification function), it is possible to provide a large image to the observer. In addition, the projection optical system 14 in the projector apparatus 10 can be downsized, and the projector apparatus 10 itself can be downsized.

本実施形態では、この光拡散板１３２を加振部１３３にて加振させることでスペックルノイズを防止することを可能としている。図５は、光拡散板１３２に取り付けられた加振部１３３の各種形態を示す図である。両図とも紙面を光束が貫くようにみた際の光拡散板１３２の正面図を示したものである。また、図６は、本発明の実施形態に係る光拡散板加
振のための制御構成を示す図である。 In the present embodiment, speckle noise can be prevented by vibrating the light diffusing plate 132 by the vibration unit 133. FIG. 5 is a diagram showing various forms of the vibration exciter 133 attached to the light diffusing plate 132. Both figures show a front view of the light diffusing plate 132 when the light beam penetrates the paper surface. Moreover, FIG. 6 is a figure which shows the control structure for the light diffusing plate vibration which concerns on embodiment of this invention.

図５（ａ）の実施形態は、加振部１３３として、光拡散板１３２の下辺に取り付けられた第１の加振モジュール１３３ａと、左辺に取り付けられた第２の加振モジュール１３３ｂにて構成されるものが示されている。各加振モジュール１３３ａ、１３３ｂには、圧電素子などによるアクチュエータが利用される。   The embodiment of FIG. 5A includes a first vibration module 133a attached to the lower side of the light diffusing plate 132 and a second vibration module 133b attached to the left side as the vibration unit 133. What will be shown is shown. For each of the vibration modules 133a and 133b, an actuator such as a piezoelectric element is used.

図６に示される制御構成により加振モジュール１３３ａ、１３３ｂの同期、非同期が制御される。図６に示されるように制御部３０は、それぞれの加振モジュール１３３ａ、１３３ｂの周期を制御する周期制御部３２と、各加振モジュール１３３ａ、１３３ｂを駆動する振動子制御部３１にて構成されている。図５（ａ）の実施形態の場合、各振動モジュール１３３ａ、１３３ｂの周期を等しくするとともに、位相を半波長分ずらして振動させることで、光拡散板１３２に歪みを生じさせることなく、また、光拡散板１３２自体が静止する期間を有することなく運動させることが可能となる。すなわち、一方の振動モジュール１３３の振動角速度が最小となるときに、他方の振動モジュール１３３の角速度が最大となるように制御される。   The synchronization and asynchronous of the vibration modules 133a and 133b are controlled by the control configuration shown in FIG. As shown in FIG. 6, the control unit 30 includes a cycle control unit 32 that controls the cycle of the respective excitation modules 133a and 133b, and a vibrator control unit 31 that drives each of the excitation modules 133a and 133b. ing. In the case of the embodiment of FIG. 5A, the period of each of the vibration modules 133a and 133b is made equal, and the phase is shifted by half a wavelength so that the light diffusing plate 132 is not distorted. The light diffusing plate 132 itself can be moved without having a period of rest. That is, when the vibration angular velocity of one vibration module 133 is minimized, the angular velocity of the other vibration module 133 is controlled to be maximum.

光拡散板１３２の加振周波数は、人間の視覚特性を考慮して５０Ｈｚ以上に設定される。このように光拡散板１３２を加振することでスペックルノイズを時間的に移動させ、画像面においてスペックルノイズ自体を時間平均することで、スペックルノイズを効果的に取り除くことができる。また、光拡散板１３２は非常に軽量であるため、レーザー光源１１、ビームエキスパンダ１２などで構成された照明部の各種構成を加振する場合と比較して、簡易な構成の加振部１１３を採用することが可能となるとともに、耐久性の面においても問題が少ない。また、光拡散板１３２は、光を拡散させるという比較的光学的制限の緩い機能であるため、加振することで生じる光学的調整上の問題を抑制できる。   The excitation frequency of the light diffusing plate 132 is set to 50 Hz or more in consideration of human visual characteristics. As described above, the speckle noise can be effectively removed by exciting the light diffusing plate 132 to move the speckle noise in time and averaging the speckle noise itself on the image plane. Further, since the light diffusing plate 132 is very lightweight, the excitation unit 113 having a simple configuration is compared with the case where the various configurations of the illumination unit including the laser light source 11 and the beam expander 12 are excited. Can be employed, and there are few problems in terms of durability. In addition, the light diffusing plate 132 has a relatively loose optical restriction function of diffusing light, and thus can suppress problems in optical adjustment caused by vibration.

図５（ｂ）は、他の実施形態における加振部１３３の構成を示した図である。各加振モジュール１３３ａ〜１３３ｄは、光学的に影響のない箇所を選んで四隅に配置される。図６に示される制御構成にて、各加振モジュール１３３ａ〜１３３ｄを、周期、振幅をともに同期させて円運動させ、光拡散板１３２に歪みを発生させることなく円周運動させることが可能となる。なお、本実施形態では、特に光拡散板１３２に歪みを生じさせない観点から、光拡散板１３２の四隅に加振モジュール１３３ａ〜１３３ｄを配置する構成としたが、光拡散板１３２自体が剛性を有する場合には、その数を減らして設ける（１個以上）とすることも可能である。   FIG. 5B is a diagram illustrating a configuration of the excitation unit 133 according to another embodiment. Each of the vibration modules 133a to 133d is arranged at four corners by selecting a portion that is not optically affected. In the control configuration shown in FIG. 6, each of the excitation modules 133 a to 133 d can be circularly moved with both the period and the amplitude being synchronized, and the light diffusion plate 132 can be circularly moved without causing distortion. Become. In the present embodiment, the vibration modules 133a to 133d are arranged at the four corners of the light diffusing plate 132, particularly from the viewpoint of preventing the light diffusing plate 132 from being distorted. However, the light diffusing plate 132 itself has rigidity. In some cases, the number may be reduced (one or more).

以上、加振モジュール１３３ａ〜１３３ｄにて構成された加振部１３３の各種実施形態について説明したが、光拡散板１３２を加振する構成としては、この実施形態に限られるものではなく、各種形態を採用することができる。また、光拡散板１３２が複数枚設けられた画像形成部１３の場合には、複数枚の光拡散板１３２に加振モジュール１３３を設けることとしてもよい。この場合、各光拡散板１３２を一方向に加振した場合であっても、光拡散板１３２毎に加振方向を変えることで、効果的にスペックルノイズを抑制することが可能となる。   As mentioned above, although various embodiment of the vibration part 133 comprised by the vibration modules 133a-133d was described, as a structure which vibrates the light diffusing plate 132, it is not restricted to this embodiment, Various forms Can be adopted. In the case of the image forming unit 13 provided with a plurality of light diffusing plates 132, the vibration module 133 may be provided on the plurality of light diffusing plates 132. In this case, even when each light diffusion plate 132 is vibrated in one direction, it is possible to effectively suppress speckle noise by changing the vibration direction for each light diffusion plate 132.

以上、本発明の実施形態によれば、レーザー光を光源に利用したプロジェクタ装置において、光拡散板１３２を加振することでスペックルノイズを防止することが可能となる。特に、光拡散板１３２が軽量である、また、光学的制限が緩いことを利用したものであって、照明部における各種構成を加振する場合と比較して有利な効果を得ることが可能となっている。   As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent speckle noise by vibrating the light diffusing plate 132 in the projector device using laser light as a light source. In particular, the light diffusing plate 132 is light in weight and uses the fact that the optical restriction is loose, and it is possible to obtain advantageous effects as compared with the case of exciting various components in the illumination unit. It has become.

なお、光拡散板１３２を加振することに加え、照明部側の構成を加振するように構成す
ることとしてもよい。この場合、照明部側の構成を加振することになるが、光拡散板１３２を加振することで、照明部側における負担を減らすことが可能となり、小振幅、低周波数の加振であっても十分な効果を上げることが可能となる。加振量が減ることで照明部の耐久性の維持を図るとともに、光学特性に対する影響も少ないものとなる。 In addition to exciting the light diffusing plate 132, the configuration on the illumination unit side may be configured to vibrate. In this case, the configuration on the illumination unit side is vibrated, but by oscillating the light diffusing plate 132, it is possible to reduce the burden on the illumination unit side, which is a small amplitude, low frequency excitation. However, a sufficient effect can be achieved. By reducing the amount of vibration, the durability of the illumination unit is maintained, and the influence on the optical characteristics is small.

図７は、このような照明部側の構成を加振する場合の各種実施例を記載した図であって、図４で説明したレーザー光源１１内の各種構成を加振する場合について記載したものである。図７（ａ）は、レーザー光源１１内のレーザー半導体１１２を加振する実施形態であり、図７（ｂ）は、レーザー光源１１内の発散光学系１１１を加振する実施形態であり、図７（ｃ）は、レーザー半導体１１２、発散光学系１１１を含むレーザー光源ユニットを加振する実施形態であり、何れの場合においても出力するレーザー光を振動させている。なお、加振の方法については、光拡散板１３２を加振した場合と同様、光軸と垂直な面内で振動させるように実行される。   FIG. 7 is a diagram describing various examples in the case of exciting such a configuration on the illumination unit side, and describes a case in which various components in the laser light source 11 described in FIG. 4 are vibrated. It is. 7A is an embodiment in which the laser semiconductor 112 in the laser light source 11 is vibrated. FIG. 7B is an embodiment in which the diverging optical system 111 in the laser light source 11 is vibrated. 7 (c) is an embodiment in which the laser light source unit including the laser semiconductor 112 and the diverging optical system 111 is vibrated, and the laser beam to be output is vibrated in any case. Note that the vibration method is executed so as to vibrate in a plane perpendicular to the optical axis, similar to the case where the light diffusion plate 132 is vibrated.

なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。   Note that the present invention is not limited to these embodiments, and embodiments configured by appropriately combining the configurations of the respective embodiments also fall within the scope of the present invention.

１０…プロジェクタ装置、１１…レーザー光源、１１１…発散光学系、１１２…レーザー半導体、１１３…加振部、１２…ビームエキスパンダ、１３…画像形成部、１３１…液晶表示素子、１３２…光拡散板、１３３…加振部、１３３ａ〜１３３ｄ…加振モジュール、１４…プロジェクション光学系、２０…ホログラフィック光学系、２１…フロントウィンドウ、３０…制御部、３１…振動子駆動部、３２…周期制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projector apparatus, 11 ... Laser light source, 111 ... Divergence optical system, 112 ... Laser semiconductor, 113 ... Excitation part, 12 ... Beam expander, 13 ... Image formation part, 131 ... Liquid crystal display element, 132 ... Light diffusing plate DESCRIPTION OF SYMBOLS 133 ... Excitation part, 133a-133d ... Excitation module, 14 ... Projection optical system, 20 ... Holographic optical system, 21 ... Front window, 30 ... Control part, 31 ... Vibrator drive part, 32 ... Period control part

Claims (4)

レーザー光を光源として照射光を出力する照明部と、
前記照明部から出力される照射光を拡散し拡散光を生成する光拡散板と、入力される画像情報に基づいて画像を形成するとともに、前記拡散光にて投影像を生成する透過型表示素子と、を有する画像形成部と、
前記光拡散板を加振する加振部と、を備えることを特徴とする
プロジェクタ装置。 An illumination unit that outputs irradiation light using laser light as a light source;
A light diffusing plate that diffuses irradiation light output from the illumination unit to generate diffused light, and a transmissive display element that forms an image based on input image information and generates a projection image with the diffused light And an image forming unit having
And a vibration unit that vibrates the light diffusing plate. 前記透過型表示素子は、液晶表示素子であることを特徴とする
請求項１に記載のプロジェクタ装置。 The projector apparatus according to claim 1, wherein the transmissive display element is a liquid crystal display element. 前記加振部は、前記光拡散板を縦方向に加振する縦加振部と、前記光拡散板を横方向に加振する横加振部とを有することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のプロジェクタ装置。 The said vibration part has a vertical vibration part which vibrates the said light diffusing plate in the vertical direction, and a horizontal vibration part which vibrates the said light diffusing plate in the horizontal direction. Item 3. The projector device according to Item 2. レーザー光を光源として照射光を出力する照明部と、
前記照明部から出力される照射光を拡散し拡散光を生成する光拡散板と、入力される画像情報に基づいて画像を形成するとともに、前記拡散光にて投影像を生成する透過型表示素子と、を有する画像形成部と、
前記画像形成部で生成された投影像を回折し、観察位置に観察像を形成するホログラフィック光学系と、
前記光拡散板を加振する加振部と、を備えることを特徴とする
ヘッドアップディスプレイ装置。 An illumination unit that outputs irradiation light using laser light as a light source;
A light diffusing plate that diffuses irradiation light output from the illumination unit to generate diffused light, and a transmissive display element that forms an image based on input image information and generates a projection image with the diffused light And an image forming unit having
A holographic optical system that diffracts the projection image generated by the image forming unit and forms an observation image at an observation position;
A head-up display device comprising: a vibration unit that vibrates the light diffusion plate.
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