图像显示装置和物体装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及图像显示装置和物体装置，其目的在于提供能够防止画质下降同时实现装置小型化的图像显示装置。图像显示装置中透镜阵列(MLA3)构成为，在X方向上多个微镜排列构成的透镜行沿着Y方向排列，该透镜阵列(MLA3)中B1＜B2且M1＞M2或者B1＞B2且M1＜M2成立，其中，M1是透镜阵列(MLA3)中X方向上相邻两个微镜的光学中心之间在X方向上的距离的平均值，M2是在透镜阵列(MLA3)中相邻两根在第一方向上延伸，且通过透镜行中多个微镜的光学中心在Y方向上的平均位置的轴间距离平均值，B1是包含凹面镜(9)及反射面元件(10)的观察光学系统的X方向倍率，B2是观察光学系统在Y方向倍率。
【专利说明】
图像显示装置和物体装置
技术领域
[0001] 本发明涉及图像显示装置和物体装置，具体涉及能够视觉认知光形成的图像的虚 像的图像显示装置、以及具备该图像显示装置的物体装置。
【背景技术】
[0002] 在以往的技术中，如专利文献1(JP特开2014-139655号公报)提出了一种图像显示 装置，该图像显示装置以光形成图像，而且用形成该图像的光照射微镜阵列，进而将透过该 微镜阵列的光引导到透射反射部件(例如移动体的风挡玻璃)上。
[0003] 但是，上述专利文献1公开的图像显示装置存在无法在抑制画质下降的同时实现 装置小型化的问题。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述问题，本发明提出一种图像显示装置，其中具备:光源部；图像形成元件， 用于以所述光源部发射的光形成图像;微镜阵列，其受到图像形成用的光的照射；以及，投 影光学系统，用来使得透过所述微镜阵列的光射往透射反射部件，所述图像显示装置包含 透镜列群，该透镜列群构成为，在第一方向上多个微镜排列构成的透镜列沿着与该第一方 向正交的第二方向排列，该透镜列群中以下关系式成立，B1<B2且M1>M2,或者，B1>B2且 Ml <M2,其中，Ml是所述透镜列群中所述第一方向上相邻两个微镜的光学中心之间在该第 一方向上的距离的平均值，M2是在所述透镜列群中，相邻两根在所述第一方向上延伸，且通 过所述透镜列中所述多个微镜的光学中心在所述第二方向上的平均位置的轴之间的距离 的平均值，B1是包含所述投影光学系统以及所述透射反射部件在内的光学系统在所述第 一方向上的倍率，B2是所述光学系统在所述第二方向上的倍率。
[0005] 上述本发明的效果在于，该图像显示装置能够在防止画质下降的同时实现装置小 型化。
【附图说明】
[0006] 图1的(a)至(c)是用来描述本发明的图像显示装置的一种实施方式的示意图。
[0007] 图2的（a)和（b)分别是用来描述光通过微细凸镜发散和干涉性杂质发生的示意 图。
[0008] 图3的(a)至(c)是用来描述关于去除干涉性杂质的示意图。
[0009] 图4的(a)至(c)是三例微细凸镜排列方式的示意图。
[0010] 图5的(a)至(e)是另外五例微细凸镜排列方式的示意图。
[0011] 图6的(a)和(b)是用来描述变形的微细凸镜的示意图。
[0012] 图7的(a)和(b)是一例用来描述被扫描面元件的示意图。
[0013] 图8是另外五例微细凸镜排列方式中的一例示意图。
[0014] 图9是图像显示装置的硬件结构图。
[0015] 图10是图像显示装置的功能模块图。
[0016] 图11是用来描述作为二维偏转部的光偏转器的俯视图。
[0017] 图12的(a)和(b)分别是描述HUD的微镜阵列(MLA)的示意图。
[0018] 图13是用来描述MLA的透镜间距的示意图。
[0019] 图14的(a)和(b)分别是描述微镜阵列的蜂窝状排列(其一和其二)的示意图。
[0020] 图15是描述微镜随机排列的示意图。
[0021] 图16是透镜交界方向发散的示意图
[0022]图17的(a)和(b)分别是透镜交界方向发散的随机排列透镜阵列RLA和ARLA的示意 图。
[0023] 图18是实施例1的微镜阵列(MLA1)的示意图。
[0024] 图19是实施例2的微镜阵列(MLA2)的示意图。
[0025] 图20是实施例3的微镜阵列(MLA3)的示意图。
[0026] 图21是实施例4的微镜阵列(MLA4)的示意图。
[0027] 图22是实施例5的微镜阵列(MLA5)的示意图。
[0028] 图23是实施例6的微镜阵列(MLA6)的示意图。
[0029]图24是实施例7的微镜阵列(MLA7)的示意图。
[0030] 图25是实施例8的微镜阵列(MLA8)的示意图。
[0031] 图26是实施例9的微镜阵列(MLA9)的示意图。
【具体实施方式】
[0032]以下描述一种实施方式。
[0033]图1是用来描述图像显示装置的一种实施方式的示意图。
[0034]图1所示的图像显示装置1000是显示二维彩色图像的抬头显示装置，图1的（a)显 示整个装置结构的示意图。
[0035]图像显示装置1000,例如搭载在车辆、航空器、船舶等移动体上，通过设置在该移 动体上的透射反射部件(例如前窗），来认知操纵该移动体所需要的导航信息(例如速度、行 驶距离等）。以下用设于移动体上的XYZ三维直角坐标系统(和移动体一起移动的坐标系统） 描述。所谓透射反射部件是指入射光中的一部分透射，剩下部分中至少一部分受到反射。
[0036] 图1的(a)中，标记100表示光源部，彩色图像显示用的像素显示用光束LC从该光源 部100向+Z方向射出。
[0037] 像素显示用光束LC是用红色（以下用"R"表示）、绿色（以下用"G"表示）、蓝色（以下 用"B"表不）的三色光合成的一束光。
[0038] 光源部100具体构成为例如如图1的(b)所示。
[0039] 在图1的（b)中，以标记RS、GS、BS表示的光源均为半导体激光，分别发射R、G、B激 光。在此各半导体激光使用端面发光的激光二极管（LD)。另外，也可以用面发光激光 (VCSEL)来取代端面发光激光。
[0040] 以标记RCP、GCP、BCP表示的偶合镜用来抑制半导体激光RS、GS、CS发射的各激光光 束的发散性。
[0041 ] 光圈RAP、GAP、BAP对发散性受到偶合镜RCP、GCP、BCP抑制的各色激光光束进行整 形(限制光束直径）。
[0042] 经过整形的各色激光光束入射光束合成菱镜101。
[0043] 光束合成菱镜101具有让R色光透射而反射G色光的分光膜D1和能够让R、G色光透 射而反射B色光的分光膜D2。
[0044] 这样，从光束合成菱镜101射出的光将R、G、B各色激光光束合成为一束光束。
[0045] 射出的光束通过透镜102被转换为具有规定光束直径的平行光束。该平行光束即 是像素显不用光束LC。
[0046] 按照需要显示的二维彩色图像的图像信号(根据图像信息（图像数据）），对构成像 素显示用光束LC的R、G、B的各色激光光束的强度进行调节。关于强度调节，既可以使用直接 对半导体激光光源进行调制的直接调制方式，也可以对从半导体激光光源发射的激光光束 进行调制的外部调制方式。
[0047]换言之，未图示驱动装置按照R、G、B各色成分的图像信号，对半导体激光RS、GS、BS 的发光强度进行调制。
[0048]从光源部100发射的像素显示用光束LC入射作为图像形成元件的二维偏光部6,受 到二维偏转。
[0049]在本实施方式中以微镜构成二维偏转部6,该微镜以互相正交的两根轴为摇动轴， 围绕摇动作摇动。
[0050] 换言之，二维偏光部6具体是以半导体工程等制作的摇动微镜元件的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)。
[0051] 但是，本发明的二维偏转部不局限于上述MEMS，其他结构，如以两个围绕一根轴转 动的微镜构成，微镜相互之间的摇动方向正交，等等。
[0052]受到上述二维偏转的像素显示用光束LC入射凹镜7,受到凹镜7反射后射往被扫描 面元件8。
[0053]凹镜7的光学作用是，消除经过二维偏转的像素显示用光束LC在反射面元件10上 形成的图像的变形。
[0054]换言之，经过凹面镜7反射的像素显示用光束LC随着受到二维偏转部6的偏转而平 行移动，入射被扫描面元件8,对该被扫描面元件8进行二维扫描。
[0055] 通过二维扫描，被扫描面原件8上形成彩色二维图像。
[0056] 在此，图象形成部包含光源部100、二维偏转部6、凹镜7、被扫描面元件8,用光形 成图像。
[0057]当然，被扫描面元件8上各个瞬间只显示像素显示用光束LC在该瞬间照射的像素。 [0058]通过像素显示用光束LC的二维扫描形成的彩色二维图像为，各个瞬间显示的图像 的集合。
[0059] 被扫描面元件8上形成上述彩色二维图像，上述图像信息的像素单位的光(对应各 个像素的光)即像素光在入射凹镜9后受到反射。
[0060] 被扫描面元件8具有图1中没有显示的下述微细凸镜结构。凹镜9构成虚像成像光 学系统。
[0061 ]虚像成像光学系统让所述彩色二维图像的放大虚像12成像。
[0062]放大虚像12的成像位置之前设置反射面元件10,其反射放大虚像12的成像光束， 使该成像光束射往观察者11(图1的(a)图中显示的观察者的眼睛)一方。此时，凹镜9构成将 来自被扫描面元件8的像素光透射到反射面元件10的投射光学系统。观察者11(例如操纵移 动体的操纵者)在受到反射面元件1〇(透射反射部件)反射激光光路上的规定位置上视觉识 别虚像。
[0063]通过该反射光，观察者11能够视觉识别放大虚像12。
[0064] 如图1的(a)图所示，图的纵向为Y方向，垂直于图平面的方向为X方向。
[0065] 图1的(a)图中，对于观察者11来说，Y方向通常为上下方向即纵向。
[0066] 而X方向对观察者11来说，通常为左右方向即横向。
[0067] 被扫描面元件8具有如上所述的微细凸镜结构机构。
[0068]微细凸镜结构如以下将要描述的，由多个微细凸镜以接近像素间距的距离紧密连 接排列。以下将详述微细凸镜结构，多个微细凹镜以接近像素间距的距离紧密连接排列的 微细凹镜结构也具有相同作用和效果。
[0069] 在此，多个微细凸镜以凸面为入射面，沿着垂直于Z方向的平面(XY平面）以规定间 隔二维排列。具体的排列形态例如，以X方向为行方向，Y方向为列方向的点阵形状排列，或 以蜂窝形状排列。
[0070] 微细凸镜的平面形状(沿Z轴方向看到的形状)例如为圆形、正η角形(η是3以上的 整数)等。在此，各个微细凸镜的曲率（曲率半径)相等。
[0071] 各个微细凸镜具有等向发散像素显示用光束LC的功能。换言之，各个微细凸镜具 有全方位均等发散的屈光度。以下简述在此所述的发散功能。
[0072]图1的（c)图中，标记L1至L4表示入射被扫描面像素8的四束像素显示用光束。
[0073]该四束像素显示用光束L1至L4入射被扫描面像素8上形成的二维图像的四个角 落。
[0074]该四束像素显示用光束L1至L4透过被扫描面元件8后，变成为光束L11至L14。
[0075]假设以像素显示用光束L1至L4围绕的截面为矩形四边形的光束入射被扫描元件 8,该光束将变成为以光束L11至L14围绕的截面为矩形四边形的发散性光束。
[0076]微细凸镜的该功能为发散功能。
[0077]以光束L11至L14围绕的发散性光束是如此在时间上集合转变为发散性光束的像 素显示用光束的结果。
[0078] 让像素显示用光束发散，是为了经过反射面元件10反射的光束能够照射到观察值 11的眼睛近旁的宽广区域。
[0079] 而如果没有上述发散功能，则经过反射面元件10反射的光束只能够照射到观察值 11的眼睛近旁的狭窄区域。
[0080] 在这种情况下，观察者11移动头部，眼睛的位置离开上述狭窄区域时，观察者11便 无法用视觉认知放大虚像12。
[0081] 通过如上所述地发散像素显示用光束IX，经过反射面元件10反射的反射光束便能 够照射观察者11的眼睛近旁的宽广区域。
[0082] 这样，即便观察者的头稍微摇动，也能够视觉认知放大虚像12。
[0083] 如上所述，本实施方式中入射被扫描面元件8的像素显示用光束LC是平行光束，但 在投射被扫描面元件8以后，便成为发散性光束。
[0084]本发明的被扫描面元件8具有微细凸镜结构，其中用来发散像素显示用光束LC的 多个微细凸镜以接近像素间隔的间隔紧密排列。
[0085]微细凸镜大于像素显示用光束LC的光束直径。
[0086]利用大于像素显示用光束LC的光束直径的微细凸镜，是为了减轻干涉性杂质，对 此将在以下参考图2和图3详述。
[0087]图2中的(a)图中标记802表示被扫描元件。
[0088]被扫描原件802具有排列微细凸镜801的微细凸镜结构。
[0089]以标记803表示的像素显示用光束的光束直径807小于微细凸镜801的大小。
[0090]即微细凸镜801的大小806大于光束807的直径。
[0091 ]本实施方式中，像素显不用光束803是激光光束，围绕光束中心形成的光强度分布 呈高斯分布形。
[0092]为此，光束直径807是在光强度分布中光强度降低到"Ι/e2"时光束半径方向距离。 [0093]图2的(a)图中将光束直径807描述为与微细凸镜801的大小806相等，而实际上，光 束直径807不必等于微细凸镜801的大小806,只要不超过微细凸镜801的大小806便可。 [0094]图2的(a)所示的像素显示用光束803全部入射一个微细凸镜801后，被转换为具有 发散角805的发散光束804。
[0095]在图2的(a)图所示的状态下，发散光束804只有一束，没有与其发生干涉的其他光 束，因此不会产生干涉性杂质。
[0096]可以根据微细凸镜801的形状适当设定上述发散角805的大小。
[0097]在图2的（b)图中，像素显示用光束811的光束直径为微细凸镜排列间隔812的两 倍，照射两个微细凸镜813和814。
[0098]在这种情况下，像素显示用光束811通过其入射的两个微细凸镜813和814,发散成 为两束发散光束815和816。
[0099]在区域817,两束发散光束815和816重叠，互相干涉发生干涉性杂质。
[0100]图3的（a)图显示像素显示用光束824同时入射被扫描面元件821的两个微细凸镜 822和823的状态。
[0101]像素显示用光束824的光束直径与微细凸镜822等大小相同。
[0102]此时，入射微细凸镜822的光束部分成为发散光束826,入射微细凸镜823的光束部 分成为发散光束827。
[0103]发散光束826和827向互相离开的方向发散，为此，两束光束不会互相重叠，因此， 在此状态下不会产生干涉性杂质。
[0104] 换言之，如果将像素显示用光束824的光束直径设定在微细凸镜822的大小以下， 则通过微细凸镜而发散的光束不会产生干涉性杂质。
[0105] 以下例举微细凸镜的直径和入射被扫描面元件的像素显示用光束的直径的具体 数值。
[0106] 例如设像素显示用光束的直径为150μπι左右。
[0107]此时可将具有微细凸镜结构的微细凸镜的大小设为150μπι以上，例如160μπι、200μπι 等。
[0108]图3的（a)所示的被扫描像素元件821中微细凸镜822、823 ......无间隙排 列。
[0109]为此，相邻微细凸镜表面的交界部分的宽度（以下称为交界宽度)为0。
[0110]这样，微细凸镜822和823上，如图3的（a)入射的像素显示用光束824,其产生的发 散光束只有826和827。
[0111] 而实际形成的微细凸镜结构中不存在相邻微细凸镜之间的交界宽度为0。
[0112] 也就是说，如图3的(b)图所示的被扫描面元件831，实际上形成的微细凸镜结构中 微细凸镜833和834之间的交界部分835的宽度不是0。
[0113] 微细凸镜833和834的交界部分835形成微观上平滑连续的曲面。
[0114]上述交界部分835形成的曲面在像素显示用光束入射后，对该部分的入射光起到 微小透镜面的作用。
[0115] 为此，同时入射微细凸镜833和834的像素显示用光束832在产生发散光束836和 837的同时，还产生发散光束838。
[0116] 在交界部分835的曲面的透镜作用下产生的发散光束838,与发散光836和837在区 域839和840分别发生重叠干涉，产生干涉性杂质。
[0117] 图3的（c)是用来描述在微细凸镜结构中减轻或防止干涉性杂质发生的示意图。
[0118] 微细凸镜结构中，平缓连接微细凸镜841和842的镜面的交界部分843的曲面形状 本身构成微小的镜面。
[0119] 设镜面交界部分843的曲面的曲率半径为r。
[0120] 在此为了简化说明，设定入射微细凸镜结构的像素显示用光束为单色激光光束， 其波长为λ。
[0121] 交界部分843的曲率半径r大于像素显示用光束的波长λ(Γ>λ)时，曲率半径为r的 曲面对入射像素显示用光束具有透镜效果。
[0122] 为此，此时通过交界部分843的光束成分发散，并与通过微细凸镜841和842成叠发 生干涉，产生干涉性杂质。
[0123] 而如果交界部分843的曲率半径r小于像素显示用光束的波长λ，则交界部分843相 对于像素显示用光束成为子波长结构。
[0124] 众所周知，子波长结构对于波长大于子波长结构的光没有透镜效果。
[0125] 因此，曲率半径r小于波长λ的交界部分843不会对像素显示用光束具有透镜效果， 像素显示用光束直线透射交界部分843,不会发散。
[0126] 为此，直线透射交接部分843的光束部分不会与经过微细凸镜841、842发散了的发 散光束产生重叠，因发生干涉而产生干涉性杂质。
[0127] 据此，可以将像素显示用光束直径d、波长λ、微细凸镜大小D、交界部分形成的面的 曲率半径r之间的关系定义为如下，
[0128] D>da>r〇
[0129] 在需要显示的二维放大虚像为黑白图像时，用波长λ的单色干涉性光形成像素显 示用光束。
[0130] 为此在这种情况下，通过将D、d、A、r设为能够满足上述大小关系，便能够抑制干涉 性杂质的产生。
[0131] 而如果如本实施方式，在显示二维彩色图像的放大虚像时，则像素显示用光束为 R、G、B三色光束的合成光束。
[0132] 设上述三色光束的波长分别为，SrAR( =640nm)、AG( = 510nm)、λΒ( =445nm)，其间 的大小关系为λ!?>λ6>λΒ。
[0133] 为此，从防止干涉性杂质的观点出发，只需要将形成上述交界部分的面的曲率半 径r设为小于最短波长便可，例如为400nm。
[0134] 但是，如果设定小于最大波长的曲率半径r(例如600nm)，则能够防止图像显示光 束中R成分的干涉性杂质发生。
[0135] 如果设定r(例如500nm)<XG，则能够防止图像显示光束中R成分和G成分的光发生 干涉性杂质。
[0136] 图像显示用光束LC为R、G、B三色光束的合成光束时，该三色成分各自独立产生干 涉性杂质。
[0137] 将互相独立的三色R、G、B光束的干涉性杂质的总体被视觉认知为干涉性杂质。
[0138] 因此，三色干涉性杂质中，即便只消除一色干涉性杂质，也能够使得被视觉认知的 干涉性杂质得到大幅度改善，有利于提高观察图像画质。
[0139] 所以，对于干涉性杂质的防止效果，在三色中，即便只是波长为最长的R成分也有 效果，其次是G成分、再次是B成分，干涉性杂质的减少效果依次上升。
[0140] 因此，设定曲率半径r(例如为600nm)小于XR，便能够达到一定的干涉性杂质减少 效果。
[0141] 关于干涉性杂质的视觉性，其杂质强度会因波长、光束直径、多模态/单一模态等 的不同而发生变化，但大小一般按照R * G>B的次序。
[0142] 即在人的视觉中，波长AR的光的视觉感度最低，干涉性杂质不醒目。
[0143] 所以，如果设定曲率半径r (例如500nm)小于波长AG，便能减少视觉性现对较高的 波长为AR和AG的光的干涉性杂质。
[0144] 而视觉感度较低、波长为AR的光的干涉性杂质即便发生，也不至过于醒目。
[0145]当然，如果设定曲率半径r (例如400nm)小于波长λΒ，则能够更加有效地减少干涉 性杂质。
[0146] 构成微细凸镜结构的多个微细凸镜各自的大小如果是在如上所述的100μπι程度， 便能够获得一般的微镜。
[0147] 排列多个微细凸镜的微细凸镜结构构成微镜阵列。
[0148] 为此，在以下的描述中将微细凸镜称为微镜，将微细凸镜结构称为微镜阵列。
[0149] 微镜阵列一般用具有微镜阵列的镜面阵列的转印面的模具制作，将模具面转印到 树脂材料上。
[0150] 模具转印面的形成方法有切削或光刻等向法。
[0151] 例如可以用射出成形来将转印面转印到树脂材料上。
[0152] 可以通过减小交界宽度来减小相邻微镜交界部分上的曲率半径。
[0153] 而通过将构成相邻微镜面的交界部分形成比较尖锐，能够获得较小的交界宽度。
[0154] 有多种方法可以将微镜阵列用模具中相邻微镜之间的交界宽度大小减小到波长 级程度。
[0155] 例如专利文献的JP特许第4200223号公报揭示了用异向蚀刻和离子加工来增加微 镜曲率，去除微镜交界部分的非透镜部分的方法。
[0156] 专利文献JP特许第5010445号公报揭示的方法是，用等向性干式蚀刻去除相邻微 镜之间的平坦面。
[0157] 利用上述公知的方法能够制作相邻微镜之间交界部分的面的曲率半径十分小的 微镜阵列。
[0158]换言之，上述被扫描面元件可以构成为具有以多个微镜互相接近排列结构的微镜 阵列。
[0159] 如果将上述微镜阵列形成为构成相邻微镜交界部分的面的曲率半径r小于640nm， 则能够防止R成分光的干涉性杂质。
[0160] 而如果将上述微镜阵列形成为构成相邻微镜交界部分的面的曲率半径r小于 51 Onm，则能够防止R成分光和G成分光的干涉性杂质。
[0161] 进而如果将上述微镜阵列形成为构成相邻微镜交界部分的面的曲率半径r小于 445nm，则能够防止R成分光和G成分光以及B成分光的干涉性杂质。
[0162] 以上描述了图1所示的图象显示装置(抬头显示装置）。
[0163] 图1所示的凹面镜7具有消除图象变形的功能，该图像是经过二维偏转的像素显示 用光束LC在反射面元件10上形成的图象。
[0164] 换言之，凹面镜7起到偏转范围限制部的作用，其调整经过二维偏转的像素显示用 光束的偏转范围，限制被扫描面元件的扫描范围。
[0165] 经过二维偏转部6的二维偏转后，如果像素显示用光束的偏转角度不太大，可以省 略上述偏转范围限制部。
[0166] 对于微细凸镜结构(微镜阵列)和微细凸镜(微镜），其条件如上所述。
[0167] 即大于像素显示用光束的光束直径的多个微细凸镜以接近像素间距的间距紧密 排列构成微细凸镜结构。
[0168] 图4显示满足上述条件的微镜阵列的三例具体形态。
[0169] 图4的(a)图显示的微镜阵列87以正方形微镜871U8712......排列成正方 行列形。
[0170]抬头显示器装置上显示的二维图像(放大虚像）的像素数量取决于微镜阵列中的 微镜的排列周期。
[0171] 设定图4的(a)图所示的排列中X轴向上相邻微镜8711中心与8712中心之间的间距 为XI。
[0172] 并设定排列中Y轴向上相邻微镜8711中心和8721中心之间的间距为Y1。
[0173]以下称一个像素的有效大小为一个像素的实际间距或有效像素间距。
[0174]图4的（b )图显示一例以密集排列具有正六角形形状的微镜8 8 1 1、 8821 ......构成的微镜阵列88。
[0175]此时的微镜排列中微镜8811等在X轴向上没有平行的边。
[0176] 即，设于X轴向上的微镜的上边和下边曲折不平，这种排列被称为曲折方式排列。
[0177]图4的（c )图显示一例以密集排列具有正六角形形状的微镜8 9 1 1、 8921 ......构成的微镜阵列89。
[0178]该微镜阵列的排列中，微镜8911等的边平行X轴向，这种排列被称为扶手椅方式排 列。
[0179]曲折方式排列和扶手椅方式排列形成的排列方式均被称为蜂窝方式排列。
[0180]图4的（c)图所示的扶手椅方式排列是将(b)图的曲折方式排列转动90度的排列。 [0181 ]在曲折方式排列中，可以将微镜排列中的X2和Y2分别作为X轴向和Y轴向的有效像 素间距。
[0182] 扶手椅方式排列中，可以将微镜排列中的X3和Y3分别作为X轴向和Y轴向的有效像 素间距。
[0183] 在图4的(b)中，有效像素间距Y2是微镜8821的中心与微镜8811右侧边的中点之间 的距离。
[0184]在图4的（c)中，有效像素间距X3是连接与微镜8911右侧相连的两个微镜的边的中 心与微镜8911的中心之间的距离。
[0185]曲折方式排列中，X轴向的有效像素间距X2较小，因而能够提高图像显示中X轴向 的分辨率。
[0186] 扶手椅方式排列能够提高Y轴向的分辨率。
[0187] 这样，按照蜂窝方式排列微镜，有望更加有效地显示小于实际的透镜大小的像素， 增加有效像素数量。
[0188] 如上所述，被扫描面元件的微细凸镜结构(微镜阵列）中相邻微镜的交界部分的曲 率半径为r。
[0189] 曲率半径r例如小于像素显示用光束的R成分的波长XR。
[0190]为此，如上所述，能够防止R成分的干涉光的干涉而产生的干涉性杂质。
[0191] 但是，如果上述曲率半径r大于G成分的波长XG或B成分的波长λΒ，则这些光在交界 部分发散，互相依然会有干涉。
[0192] 从而发生干涉引起的干涉杂质。
[0193] 在这种情况下，如果以图4的（a)图所示的正方行列方式排列，则在交界部分上发 生的图中Xa方向和Ya方向的发散分别为干涉性杂质的产生原因。
[0194] 对此，如果以图4的（b)图所示的方式排列，则在交界部分上发生的8A、8B、8C三个 方向的发散。而以图4的（c)图所示的方式排列，则在交界部分上发生的9A、9B、9C三个方向 的发散。
[0195]也就是说，交界部分上的发散，正方行列方式排列中在两个方向上发生，蜂窝方式 排列中在三个方向发生。
[0196] 为此，干涉性杂质的发生，正方行列方式排列中在两个方向上发生，蜂窝方式排列 中在三个方向发生。
[0197] 换言之，发生的干涉性杂质，在正方行列方式排列中为二方向分散，而在蜂窝方式 排列中为三方向分散。
[0198] 产生干涉性杂质的干涉光的最大强度一定。
[0199] 为此，分散数量越大，产生的干涉性杂质的对比度就越被减弱，从而难以视觉认知 (不醒目）。
[0200] 为此，在允许发生小于交界部分的曲率半径r的波长成分的干涉性杂质的情况下， 可以按照蜂窝方式排列来排列微镜。
[0201] 在交界宽度大于所述波长AR时，产生R成分干涉光引起的干涉性杂质。
[0202] 但是，相邻微细凸镜的镜面间交界宽度十分小时，入射微小交界宽度部分的干涉 光的光能量也非常小。
[0203]为此，产生干涉性杂质的光能量便不会大。
[0204]在这种情况下，即便发生干涉性杂质，在蜂窝方式排列的情况下，如上所述，被分 散为三个方向，对比度十分弱小。
[0205] 这样便有效减轻了干涉性杂质的视觉认知程度。
[0206] 如图1的(a)所述，凹面镜9构成使得二微放大虚像12成像的虚像成像光学系统。
[0207] 换言之，放大虚像12即是经过凹面镜9成像的像素像的集合。
[0208]如果微细凸镜即微镜具有变形功能，则可以在互相正交的方向上使得微小凸镜 的发散功能不同。
[0209] 图6的（a)图和(b)图是以标记80表示被扫描面元件8上密集形成微镜(微细凸镜） 的示意图。图6的(a)所示的例子中，微细凸镜为椭圆形，以阵列形状排列。
[0210] 图6的(b)所示的例子中，微细凸镜80为具有平行于X轴向的边的纵长六角形，以扶 手椅方式排列。
[0211 ]微细凸镜80中，X轴向的镜面曲率半径和Y轴向的镜面曲率半径不同，X轴向的曲率 半径Rx小于Y轴向的曲率半径Ry。简而言之，微细凸镜80的X轴向曲率大于Y轴向曲率。
[0212 ]为此，微细凸镜80的X轴向的屈光度(发散能)比Y轴向的屈光度(发散能)大。
[0213]而且，由于镜面的X轴向和Y轴向均具有曲率，因而微细凸镜如图6的（b)所示，呈六 角形，能够减弱如上所述的干涉性杂质的视觉认知程度。
[0214]图6的(a)图和(b)图显不像素显不用光束LC入射一个微细凸镜80时的情况。图6的 (a)图和(b)图中各个微细凸镜80的Y轴向的边长均大于X轴向的边长。
[0215]如图6的（a)图所示，设像素显示用光束LC呈Y轴向较长的椭圆形，Y轴向的光束直 径小于微细凸镜80中Y轴向的直径。
[0216] 这样能够使得像素显示用光束LC不会跨透镜交界入射，从微细凸镜射出的发散光 束的截面形状为X轴向较长(横长)的椭圆形状。
[0217] 微细凸镜无论其Y轴向长度和X轴向长度如何，只要X轴向的曲率大于Y轴向的曲 率，从各微细凸镜射出的发散光束的截面FX的Y轴向长度大于X轴向的长度。即横长。
[0218] 上述抬头显示装置例如用于作为汽车等的车载装置，X轴向为从驾驶座位看到的 横向，Y轴向为纵向。
[0219] 此时的反射面元件10为汽车的前窗。
[0220] 可以在前窗前方显示放大虚像12,如导航图像等，观察者即驾驶员，坐在驾驶席上 几乎不用移动视线便能观察该图像。
[0221]在这种情况下，如上所述，一般优选被显示的放大虚像为驾驶员观察到的横长图 像，即微镜上形成的图像以及放大虚像为X轴向视角较大的图像。
[0222] 如上所述，需要横向视角大于纵向视角，用于使得观察者即驾驶员从左右斜向看 到显示图像时也能够认知显示。
[0223] 为此，要求放大虚像的长边方向的发散角度(X轴向）大于短边方向（Y轴向）的发散 角度(非等向发散)。
[0224] 为此，优选将被扫描面元件的微细凸镜形成为变形透镜，该变形透镜在微镜上形 成的图像或放大虚像的长边方向的曲率大于短边方向的曲率，而且能够使得像素显示用光 束发散，出于发散角度，二维图像的横向大于纵向。
[0225] 这样，被扫描面元件的微细凸镜能够使得光束在满足抬头显示装置的要求视角所 需要的最小限度范围内发散，有利于提高光的利用效率和显示图像的灰度。
[0226] 当然，本发明并不局限于上述的非等向发散，也可以是纵向发散角度和横向发散 角度相等的等向发散。
[0227] 但是，如果是汽车等的车载用抬头显示装置，驾驶员经常相对于显示图像从上下 方向观察。
[0228] 在这种情况下，优选被扫描面元件的微细凸镜镜面如上所述，能够使得像素显示 用光束发散，发散角度使得二维图像的横向大于纵向。
[0229] 利用现有技术，可以将微细凸镜(微镜)的镜面形成为非球面。
[0230] 上述变形透镜的镜面也是非球面，但是微细凸镜的镜面可以形成为更加普通的非 球面，也可以实行像差补偿。
[0231]通过像差补偿，能够减小发散强度不均。
[0232]图4的（a)至(c)图所示的微细凸镜结构(微镜阵列）中，各个微细凸镜(微镜)为正 方形或六角形。
[0233] 但是，微细凸镜的形状并不需要为正多边形，也可以是图4(a)至(c)的微镜形状向 着某一个方向延伸的形状。
[0234] 在这种情况下，正方形称为长方形，六角形成为细长变形六角形。
[0235] 在图4的(a)至(c)图所示的排列中，微细凸镜结构的有效像素间距在X轴向分别为 XI至X3，Y轴向分别为Y1至Y3。
[0236]当设定X轴向的有效像素间距为SX，Y轴向的有效像素间距为SY时，两者之比SY/SX 被称为纵横比。
[0237] 图4的(a)图中的纵横比为Y1/X1，因 XI =Y1，为此纵横比为1。
[0238] 图4的（b)图中的纵横比为Y2/X2,因 Y2>X2,为此纵横大于1。图4的（c)图中的纵横 比为Υ3/Χ3，因 Υ3 < Χ3，为此纵横小于1。
[0239]图5中的（a)至（c)所示的微镜阵列91至95的微细凸镜结构中，与图4相同，如下设 定有效像素间距。
[0240] X轴向和Y轴向的有效像素间距为徒5的(X11，Y11)、(X12，Y12)、(X13，Y13)。
[0241] 图5(a)所示的微细凸镜结构为，按照正方行列形状排列长方形微细凸镜9111、 9112、·· 9121 ··，纵横比大于 1。
[0242] 图5的(b)至(e)所示的微镜阵列92至95的微细凸镜结构为蜂窝方式排列。
[0243] 图5的(b)、（d)、（e)图所示的蜂窝方式排列中，纵横比Y12/X12、Y13/X13均大于1。
[0244] 图5的(a)至(e)图所示的五个微细凸镜结构例均为Υ轴向长度大于X轴向长度。
[0245] 在上述Y轴向长度大于X轴向长度的微细凸镜中，X轴向曲率大于Y轴向曲率的微细 凸镜形状比较容易。
[0246] 为此，易于实现上述X轴向屈光度大于Y轴向屈光度的变形光学性能。
[0247] 例如，在图5的（a)所示的例子中，具体可以设乂11 = 15(^111，￥11 = 20(^1]1，纵横比= 200/150 = 4/3>1〇
[0248] 而此时像素显示用光束的直径为X轴向小于150μπι，Υ轴向小于200μπι。
[0249] 图5的(b)至(d)图所示的微细凸镜的排列均为蜂窝方式排列，各个微细凸镜均呈Υ 轴向较长的形状。
[0250] 图5的(b)图所示的排列为曲折方式，图5的（c)至(e)的排列均为扶手椅方式。
[0251 ]图5的(b)图所示的排列为曲折方式的纵长蜂窝排列和(c)图的扶手椅方式的纵长 蜂窝排列均可以使所用。
[0252] 但是，图5中，（c)图相对于(b)图具有以下有利之处。
[0253] 即，与(b)图相比，（c)图的排列方式能够使得微细凸镜中X轴向与Y轴向的大小之 差更小，从而缩小纵横方向的有效像素大小之差。
[0254] 具体大小如下。
[0255] 例如，图5的（b)中的微细凸镜9211、9212等乂轴向的半径1?21=10(^111，￥轴向的半径 R2y = 200μπι。
[0256] 此时，X轴向的有效像素间距XI2为1 ΟΟμπι，Υ轴向的有效像素间距Y12为150um。
[0257] 同样，图5的（c)中的微细凸镜9311、9312等乂轴向的半径1?1=10(^111，￥轴向的半径 R3y = 200μηι。
[0258] 微细凸镜9311等六角形上下边长为50μπι。
[0259] 此时，X轴向的有效像素间距XI3为75μπι，Υ轴向的有效像素间距Υ13为1 ΟΟμπι。
[0260]为此，图5中（c)所示排列（75μπι和100μπι)的有效像素间距之间，比（b)所示排列（50 μπι和1 ΟΟμπι)的有效像素间距之间更加互相接近。
[0261]图5的（c)至(e)图中，设X轴向有效像素间距为XI3，Υ轴向有效像素间距为Υ13。
[0262] 这是因为，图5的（c)至(e)图的蜂窝方式排列(扶手椅方式的蜂窝排列）中，X轴向 的像素间距以及Y轴向的像素间距具有相同定义。
[0263] 图5的（d)图中，微细凸镜9411和9421等的沿X轴向平行的上下边短，斜边长。
[0264] 图5的（e)图中，也是微细凸镜9511和9521等的沿X轴向平行的上下边短，斜边长。
[0265] 如这些图所示，通过微细凸镜的六角形形状的变形，能够调整X轴向的像素间距 XI3和Y轴向的像素间距Y13。
[0266] 与图5的（c)相同，图5的(d)和(e)所示的排列也是微细凸镜结构为纵长结构，因而 也能够使得X、Y轴向的实效像素间距变得均等。
[0267] 例如，图8所示的微镜阵列96的微镜961U9612等具有与图5的(d)相同的纵长六角 形形状。
[0268] 例如，图8所示的微镜阵列96的微镜9611、9621等具有与图5的(d)所示的微镜阵列 95相同的六角形形状。
[0269] 图8所示的微镜9611等的排列是与图5的（c)图相同的扶手椅方式纵长蜂窝排列。
[0270] 微镜9611等的六角形形状被设定为，X轴向的有效像素间距X14与Y轴向的有效像 素间距Y14完全相等。
[0271] 这样，在扶手椅方式的纵长蜂窝排列中，可以将纵横比设定为1。在微细凸镜的大 小大于像素显示用光束直径以及与像素显示用光束直径相同程度的的情况下，只要该微细 凸镜的有效像素间距的纵横比为1，对于作为虚像投影的图像数据，能够提高虚像的再现 性。这是因为，这种情况使得作为虚像投影的图像数据在微镜阵列上的像素间距能够与有 效像素间距保持一致，或者相比于其他有效像素间距，此时的有效像素间距能够接近在被 作为虚像投影的图像数据的微镜阵列上的图像数据的像素间距。
[0272] 以上出于方便，将纵向称为上下方向，将横向称为左右方向。
[0273] 但是，在实际的空间中，哪个方向是纵向取决于微镜阵列在图像显示装置中的安 装方向以及图形显示装置在车辆等移动体中的安装方向。
[0274] 二维偏转部6在围绕一根轴来回摇动（第一轴的摇动）期间，还围绕另一根轴多次 来回摇动(第二轴的摇动），在多数情况下，将放大虚像的长边方向即X方向设定为，第二轴 摇动使得像素显示用光束LC在微镜阵列上的扫描方向。为此，扶手椅方式的六角形中平行 于微镜X轴向的上下边大致平行于像素显示用光束LC扫描微镜阵列的扫描方向，扶手椅方 式的纵长蜂窝结构是指，拉长扶手椅方式的六角形中最平行于像素显示用光束扫描微镜阵 列的扫描方向的两条边之间的间距，换言之，沿着与该两条边正交的方向，拉长最平行于像 素显示用光束扫描微镜阵列的扫描方向的边和与该边相对的边之间的间距。
[0275] 为此，扶手椅方式的纵长蜂窝排列除了提高灰度以及有效像素数量以外，还能够 减小X轴向（横向）与Y轴向（纵向）之间的有效像素间距之差。
[0276] 对于如图5的（c)至(e)图所示的微细凸镜的形状，例如为了控制发散光束的发散 角度控制，可以任意选择。
[0277] 在图1的(a)所示的抬头显示装置中，像素显示用光束LC垂直入射被扫描面元件8 的微细凸镜结构。
[0278] 但是，像素显示用光束入射被扫描面的入射方式并不局限于垂直入射。
[0279]例如，对从光源部到反射面元件的光学元件的排列上下功夫，在抬头显示装置简 洁紧凑布置的情况下，可以考虑图7的(a)所示的入射方式。
[0280] 即如图7的(a)所示，像素显示用光束LC倾斜入射被扫描面元件。
[0281] 但是，在设定微细凸镜的镜面为非球面镜面的情况下，像素显示用光束LC相对于 光轴倾斜入射，无法发挥非球面作用。
[0282]在这种情况下，如图7的（b)图所示的被扫描面元件8a，可以将微细凸镜ML的镜面 光轴AX相对于被扫描面元件8a垂直的方向倾斜。
[0283]这样，能够使得镜面光轴AX平行于，或者接近平行于像素显示用光束LC的入射方 向。
[0284] 被扫描面元件8a的基准面为微细凸镜ML的阵列排列面。
[0285] 这样便能够使得光学系统小型化，提高光利用效率，使得通过微细凸镜发散的像 素显示用光束的发散方向均质化。
[0286] 上述抬头显示装置并不局限于搭载在上述的汽车上，还可以搭载于火车、船舶、直 升飞机、飞行器等各种可操纵移动体上。例如，可以用摩托车的挡风板作为投射反射部件。
[0287] 此时，只要将驾驶席前方的前窗作为反射面元件便可。
[0288]抬头显示装置还可以作为例如观赏电影用的图像显示装置来使用。
[0289] 如上所述，用来发散像素显示用光束的微细凸镜结构的微细凸镜，在某些情况下 可以仅向X和Y两个方向中的一个方向发散。
[0290] 此时，微细凸镜的镜面可以采用微细凸柱面。
[0291] 微细凸镜的形状为六角形，排列为蜂窝方式排列，这些可以从以往的有关微镜阵 列的制造方法中得知。
[0292] 上述抬头显示装置可以作为例如汽车等的车载用，X方向为在驾驶席看到的横向， Y方向为在驾驶席看到的纵向。
[0293] 此时的反射面元件10为汽车的前窗。
[0294] 在这种情况下，可在前窗上显示虚像，例如导航图像，作为观察者的驾驶员可以坐 在驾驶席上，几乎不需要将视线离开前窗，便能够看到该图像。
[0295] 此时如上所述，显示的放大虚像为驾驶着看到的横边长图像，换言之，优选在微镜 上形成的图像以及放大虚像为X方向视角较大的图像，即横边长图像。
[0296] 已知微细凸镜(微镜)镜面可以形成为非球面。
[0297] 将微细凸镜的镜面形成为更加普通的非球面，可以实行像差补偿。
[0298]通过像差补偿，能够降低发散强度不均。
[0299]图9是图像显示装置1000的硬件结构图。如图所示，图像显示装置100具备 FPGAeOOXHJeOShROMeOtRAMeoeU/FeOS、主线 610、LD 驱动器6111、MEMS控制器 615等。 FPGA600通过LD驱动器6111和MEMS615等，使得光源部100的LD(半导体激光）以及下述光偏 转器15动作。CPU602控制图像显示装置100的各项功能。R0M604保存供CPU602执行的用来控 制图像显示装置1000的各项功能的图像处理用程序。RAM606被作为CPU602的工作区域。1/ F608是用于与外部控制器等通信的接口，例如用来连接汽车的CAN(Controller Area Network)等。
[0300] 图10是图像显示装置1000的功能模块图。如图所示，图象显示装置100具备车辆信 息输入部900、外部信息输入部902、图像生成部904、图像显示部906。车辆信息输入部900中 被输入CAN等车辆信息(速度、行驶距离等信息）。外部信息输入部902中被输入来自外部网 络的车辆外部的信息(GPS的导航信息等）。图像生成部904包含CPU602、R0M604、RAM606j| 据车辆信息输入部900和外部信息输入部902中的输入信息，生成需要显示的图像。图像显 示部906包含FPGA600、LD驱动器6111、MEMS控制器615、LD、光偏转器15,将基于图像生成部 904生成的图像的图像光照射到反射面元件上。其结果，从观察者11的视点能够视觉认知到 放大虚像12。
[0301] 图11显示作为二维偏转部6的一例的光偏转器15的俯视图。光偏转器15是图2显示 的利用半导体工序制造的MEMS镜，具有反射面，并且具有镜150和支持体，镜150受到能够围 绕第一轴摇动的第一框架部件151的支持，支持体用来支持第一框架部件151围绕第二轴摇 动，该第二轴垂直于第一轴。支持体具有一对将多条梁连接起来构成的曲折延伸部152、和 用来支持该曲折延伸部的第二框架部件154。各曲折延伸部的一端连接第一框架部件151， 另一端连接第二框架部件154。各曲折延伸部中的多条梁上分别设有多个压电部件156(例 如PZT)。各曲折延伸部中相邻两条梁152a和152b上分别设有的两个压电部件上施加不同电 压，从而使得相邻两条梁向不同方向弯曲，弯曲累积后，镜150以较大角度围绕第二轴摇动。 用这样的构成，围绕第二轴的光扫描(例如副扫描方向的光扫描)能够为低电压。另一方面， 围绕第一轴，例如利用连接镜150的扭杆、以及连接在该扭杆与第一框架部件151之间且包 含悬臂梁和压电元件(例如PZT)在内的压电执行器等发生共振来进行光扫描(例如住扫描 方向的光扫描）。光偏转器15具有用来检测镜150围绕第一轴、第二轴的摇动位置的检测器， 该检测器的检测信息被输出到处理装置50。处理装置50根据该检测信息以及图像信息，控 制各半导体激光的驱动。
[0302]但是近年来，用于车载HUU(抬头显示器)的技术开发不断进步，关于驾驶员以较少 的视线移动便能够视觉认知警报/信息的应用软件的市场期待不断提高。尤其是随着以 ADAS(Advanced Driving Assistance System)称谓为代表的车载传感技术的发展，车辆能 够取得各种各样的行驶环境信息以及车内乘客信息，HUD用来将这些信息传送给驾驶员，其 作为ADAS的出口，也受到瞩目。
[0303] HUD的投影方式有，面板方式和激光扫描方式，前者是用如液晶以及DMD的图像设 备来显示中间像，后者则是用二维扫描设备扫描激光二极管发射的激光光束，形成中间像。 激光扫描方式与用全画面发光的部分遮光形成图像的面板方式不同，能够对各个像素进行 发光/非发光的分配，通常用于高对比度的图象形成。
[0304] 市场对于HUD的要求大致可以归纳为以下两点。
[0305] 1.简洁紧凑性
[0306] 2.视觉认知压力低
[0307] 关于简洁紧凑性，要求尽量不会影响到仪表盘、管路、测试仪、除霜器、车身结构 等。这是因为为搭载HUD而牺牲仪表盘、管路、测试仪、除霜器、车身结构等，将致使空调性 能、除霜性能、车身强度性能下降。
[0308] 关于视觉认知压力低，由于HUD的影像始终在驾驶员视野周围显示信息，因而要求 不会对驾驶环境、驾驶员状态产生压力的影像显示。上述ADAS技术的发展使得投影到HUD上 的内容量增多。然而，人的认知处理有限，如果大量传感信息直接显示到HUD上，会使得驾驶 员感到焦躁，信息显示装置的HUD反而成为驾驶视野障碍因素。
[0309]上述HUD即抬头显示器中，包含光源以及图像形成元件的图像形成部形成的图像 光被投影到屏幕(例如被扫描面元件)上后，例如通过包含凹面镜的投影光学系统投影，经 由透射反射部件(例如前窗或)进入人的眼睛(借助于透射反射部件可以视觉认知）。该屏幕 例如以微镜阵列构成，通过透镜曲率可以任意控制光的发散角度。此时，显示图像(虚像)的 X方向以及Y方向的像素间距取决于包含投影光学系统以及前窗在内的光查光学系统的曲 率、以及微镜阵列在X方向和Y方向的有效透镜间距。
[0310]但是，现有的抬头显示装置(例如参见专利文献1)，在通过观察光学系统将经由微 镜阵列的图像光引导到人的眼睛时，显示图像(虚像）的X方向与Y方向之间，纵横像素间距 之差较大。
[0311]显示图像的纵横像素间距之差大的状态具体为像素再现性差以及图像整体画质 低。
[0312]也就是说，现有的抬头显示装置在微镜阵列的设计上完全没有考虑到如何减小显 示图像在X方向与Y方向之间像素间距之差的问题，其结果导致图像画质差。
[0313]观察光学系统的倍率越高，画质差的问题就越是显著。例如，在保持显示图像大小 不变的同时力求装置小型化的情况下，需要缩短屏幕到投影光学系统的光路长度，且提高 投影光学系统的倍率，此时画质差的问题便会变得显著。
[0314]对此，以下将要描述的作为图像显示装置的抬头显示装置（以下称为HUD)能够在 抑制画质下降的同时，实现装置的小型化。HUD的整体构成与图像显示装置1000(抬头显示 装置)相同。HUD可以采用上述图像显示装置100的所有结构。
[0315]如图12和图13所示，HUD具备与XY平面平行设置的微镜阵列。
[0316] MLA具有多个微镜以阵列形状无间隙排列结构，并以需要的发散角度发散光源部 100的激光。微镜的横向宽度例如约为200μπι。微镜的平面形状(Z轴向俯视形状)并不局限于 四角形，也可以是三角形或六角形。
[0317]图12的（a)图和图13中的Py表示Υ方向的透镜间距。图12的（b)图以及图13的Ρχ表 示X方向的透镜间距。MLA中各微镜的几何中心与光学中心保持一致。在此，微镜的几何中心 是指，沿着Ζ轴向观察微镜时该微镜的几何中心。微镜的光学中心是指，该微镜的光轴位置 或该微镜的透射光强度分布最大位置。
[0318]如图12所示，MLA受到入射光束201扫描时，该入射光束201通过微镜发散，成为发 散光202。对MLA的X方向和Υ方向的透镜间距Ρχ和ΡΥ分别进行单独控制，能够使得入射光束 201以需要的发散角度θχ和0y发散。
[0319] MLA的透镜个数取决于HUD的中间像的像素个数。在图13中，可以将以相邻两个微 镜中心之间的X方向和Y方向的距离Ρχ和Py为纵横边长的长方形大小，作为微镜中一个像素 的大小。此时，Y方向上的透镜数量大于X方向上的透镜数量，且Px>Py。而对于观察光学系 统，其在X方向和Y方向上的倍率Βχ和By之间，Bx < By。
[0320] 即HUD中以下的关系式（1)成立。
[0321] Px>Py 且 Bx<By (1)
[0322] 在此，在HUD中光束202受到X方向和Y方向的透镜间距为Ρχ和Py的MLA发散，该发散 光束按照观察光学系统的X方向和Y方向的倍率Bx和By放大，从而能够减小显示图像在X方 向和Y方向之间的像素间距(像素密度)之差，抑制画质降低。
[0323]与此相同，从减小显示图像在X方向和Y方向之间的像素间距之差的观点出发，也 可以让以下的关系式(2)成立。
[0324] Bx>By 且 Px<Py (2)
[0325] 在上述式（1)或式(2)成立的情况下，优选进一步让以下的关系式(3)成立。
[0326] ΡχχΒχ1 PyxBy (3)
[0327] 此时，显示图像在X方向和Y方向之间的像素间距之差非常小(几乎为0)，因而能够 进一步抑制画质降低。
[0328] 例如，设定（Bx，By) = (15.4, 14. 2)，（Px，Py) = (130μηι，140μηι)， 15.4χ 13〇l14·2 χ 140,显示图像在X方向和Υ方向上的像素间距基本一致。在此，基本一 致是指前两位数相同或前三位数在四舍五入的情况下相同。
[0329]关于?1、？7、81、87的设定，既可以先设定(8乂，87)，再据此设定(？1，？7)，也可以先 设定(Px，Py)，再据此设定(Bx，By)，进而还可以先设定(Ρχ，Βχ)，再据此设定(By，Py)，或者 先设定(By，Py)，再据此设定(Px，Bx)。
[0330] 但是，在HUD的设计上，观察光学系统的倍率(Bx，By)对整个结构影响较大，因此先 设定(Bx，By)，而后再据此设定MLA的透镜间距(Px，Py)比较合理。
[0331] 以下是一个例子。用HUD显示的虚像，其水平视角为8°，垂直视角为3°，虚像显示 距离离开视点位置6m。虚像大小为X方向838mm，Y方向314mm。中间像的横向宽度为57mm，纵 向宽度为24mm。为此，虚像与中间像的大小之比即观察光学系统的倍率(Bx，By)为（14.7， 13.1)3方向的倍率与Y方向的倍率不同的原因在于，包含投影光学系统以及前窗在内的观 察光学系统为非转动对称的偏心光学系统。而且，为了 HUD小型化，投影光学系统实施高倍 率，在此基础上，倍率间的不同带来的影响将变得更大。当设定(Bx，By ) = (14.7，13.1)时， MLA的X方向和Y方向的透镜间距(Px，Py)为（130μπι，140μπι)，用以使得显示图像(虚像)在X方 向的像素间距和Υ方向之间的像素间距基本保持一致。
[0332] 关于MLA，并不局限于上述阵列形排列，例如也可以按照蜂窝形排列实质相同的多 个六角形微镜。蜂窝形排列大致可分为两种。
[0333] 即如图14的(a)所示，具有平行于Υ方向的边的曲折方式排列，和如图14的(b)图所 示，具有平行于X方向的边的扶手椅方式排列。此时，各个微镜中的几何学中心 Cg与光学中 心Co保持一致。
[0334] 在图14的(a)图中，将在X方向上相邻两个微镜的中心间距作为X方向的透镜间距 Ρχ，以通过在X方向上排列的多个微镜中心的轴为中心轴，将相邻中心轴之间的间距作为Y 方向的透镜间距Py。此时X方向的分辨率提高。
[0335] 在图14的（b)图中，将在Y方向上相邻两个微镜的中心间距作为Y方向的透镜间距 Py，以通过在Y方向上排列的多个微镜中心的轴为中心轴，将相邻中心轴之间的间距作为Y 方向的透镜间距Ρχ。此时Y方向的分辨率提高。
[0336] 如果上述关系式（1)和（2)在上述蜂窝形排列的MLA中成立，则能够减小显示图像 在X方向和Υ方向之间像素间距(像素密度)之差，抑制画质降低。进而上述关系式(3)成立， 则能够进一步抑制画质下降。
[0337] 此外，出于斑点等画质下降理由，MLA的透镜还可以采用如图15所示的不带有周期 性的随机排列。采用随机排列，由于个透镜元件861与862之间、862与863之间产生的干涉图 案分别为具有不同方向和间距的干涉条纹，为此，在宏观视觉上不会被认知为方向和间距 相同的干涉条纹。
[0338] 以上描述了减小透镜周期性的应对方法，即透镜间距的非周期化(无规则化)带来 的透镜较界方向的随机化。有关该随机化结构已被例如专利文献JP特开2003-004907号公 报公开。
[0339] 经过透镜交界方向随机化的微镜阵列（以下也称为随机排列透镜阵列RLA)与常用 的随机发散板不同。
[0340]普通的发散板在其表面上形成直径不同的凹凸结构。例如比光束直径小很多的凹 凸，该部分会发生强烈的干涉。为此普通的发散板将发生干涉。
[0341] 对此，在随机排列透镜阵列RLA中，为了抑制干涉，全面确保一定大小以上的透镜 直径，同时将该结构中的一部分随机化。
[0342] 具体如图16所示，例如在具有大致呈正方形微镜的随机排列阵列中，如上所述，按 照入射光束直径<透镜直径的关系来设定该透镜直径。
[0343] 各透镜的光学中心898如下设置，即相对于图中的899显示的周期性基准图案(几 何学中心），在以897表示的假想境界区域以内，使得每个透镜各透镜的光学中心898随机变 位。对所有其它透镜也均适用该操作，从而可以获得每个透镜区域中透镜的光学中心位置 不同的微镜阵列。这样，相对于成为基准的透镜境界，例如其境界方向如线893、894、895、 896那样，获得随机偏离的透镜形状。该随机化也适用于其它所有透镜，从而获得各透镜的 境界方向不同的随机排列透镜阵列RLA。
[0344]图17是一例随机排列透镜阵列RLA的示意图。图17的(a)图显示六角形曲折方式的 随机排列透镜阵列ZRLA，（b)图显示六角形扶手椅方式的随机排列透镜阵列ARLA。
[0345] 在此，关于ZRLA，设定X方向上相邻两个微镜的光学中心Co的X方向距离的平均值 为X方向透镜间距，相邻两根通过沿X方向排列的多个微镜的光学中心Co在Y方向的平均位 置、在X方向上延伸的轴之间间距的平均值为Y方向透镜间距。
[0346] 关于ARLA，设定Y方向上相邻两个微镜的光学中心Co的Y方向距离的平均值为Y方 向透镜间距，相邻两根通过沿Y方向排列的多个微镜的光学中心Co在X方向的平均位置且在 Y方向上延伸的轴之间间距的平均值为X方向透镜间距。
[0347] 在ZRLA和ARLA中也与上述相同，设定虚像的水平视角为8°，垂直视角为3°。虚像显 示距离离开视点位置6m，此时虚像大小为，X方向839mm，Y方向314mm。设定实行光学中心Co (参见图16的标记898)随机化的假想交界区域(参见图16的标记897)是间距比（与透镜间距 之比）6 %左右的、以几何学中心Cg(参见图16的标记899)为中心、半径为8μπι的圆。中间像 的横向宽度为57mm，纵向宽度为24mm。为此，虚像与中间像的大小之比即观察光学系统的X 方向倍率和Y方向倍率分别为14.7倍和13.1倍。在此，X方向的倍率与Y方向的倍率不同是因 为，包含投影光学系统以及前窗在内的观察光学系统是非转动对称的偏心光学系统。而且， 为了 HUD的小型化，需要缩短屏幕与投影光学系统之间的距离，使得投影光学系统具有高倍 率，在此基础上，该倍率之间的不同变得更大。针对观察光学系统的倍率为X方向14.7倍及Y 方向13.1倍，可将MLA的X方向和Y方向的透镜间距设定为，使得显示图像在X方向的像素间 距和Y方向像素间距为一定，例如为130μηι和140μηι。
[0348] 以下描述MLA的实施例1至9的微镜阵列(MLA1至9)。为了方便，附图中显示微镜阵 列的至少一部分。
[0349] [实施例1]
[0350] 在实施例1的MLA1中，如图18所示，实质相同的多个纵长四角形(在此为纵长长方 形)微镜按阵列形无间隙排列。
[0351] MLA1中，各微镜的几何学中心Cg与光学中心Co-致，X方向的透镜间距为Ρ1，Υ方向 的透镜间距为Ρ2。在此，?表示几何学中心Cg，·表示光学中心Co(其他实施例相同）。
[0352]在图18中，X方向上排列的多个微镜构成的一行透镜从+Y-方到-Y-方，依次称为 第一行透镜、第二行透镜、第三行透镜、第四行透镜。此时，MLA1包含第一行至第四行透镜构 成的透镜行群。实施例2至6相同。
[0353]各行透镜中通过排列在X方向上的多个微镜中心的轴（中心轴)平行于X轴，相邻两 根中心轴之间的间距（中心轴的邻接间距）一定(P2)。在此，还可以将中心轴的邻接间距定 义为Y方向的透镜间距。第一至第四行的中心轴为nc至Y4c(参见图18)。
[0?4]当设实施例1的MLA1中Pl = Px，P2 = Py时，如果上述关系式（1)或（2)成立，则能够 抑制画质下降，进而关系式(3)成立，则能够进一步抑制画质下降。具体在实施例1中，使用 纵长微镜，P1<P2,当B1>B2成立时，能够抑制画质下降。另一方面，与实施例1相反，在使用 横长的微镜的情况下，由于P2<P1，当B2>B1成立时，能够抑制画质下降。
[0355][实施例2]
[0356] 实施例2的MAL2如图19所示，实质相同的多个纵长四角形(在此为纵长长方形)微 镜按阵列形无间隙排列。
[0357] MLA2中各微镜的光学中心Co偏离几何学中心Cg，偏心方向和偏心量不规则（随 机），限定偏心范围的假想交界区域是以几何学中心Cg为中心的的圆，半径为rl。
[0358] 也就是说，MLA2在X方向和Y方向上整体上偏心范围相同，且由于是随机偏心，可以 认为X方向的偏心量的平均和Y方向的偏心量的平均相等。实质上，可以将这种情况视为与 实施例1的MLA1相同，即X方向和Y方向的透镜间距分别为P1和P2的微镜阵列。
[0359] 当设实施例2的MLA2中Pl = Px，P2 = Py时，如果上述关系式（1)或⑵成立，则能够 抑制画质下降，进而关系式(3)成立，则能够进一步抑制画质下降。具体在实施例2中，使用 纵长微镜，PKP2,如果B1>B2,则能够抑制画质下降。另一方面，与实施例2相反，在使用横 长微镜的情况下，由于P2<P1，当B2>B1时，能够抑制画质下降。
[0360] [实施例3]
[0361] 实施例3的MAL3如图20所示，与实施例2相同，实质相同的多个纵长四角形(在此为 纵长长方形)微镜按阵列形无间隙排列，各微镜的光学中心随机偏心。
[0362] 在此设定MLA3中，X方向上相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离的平均值为 Ml，各行透镜中，通过多个微镜的光学中心Co在Y方向的平均位置且在X方向上延伸的轴的 邻接间距的平均值为M2,观察光学系统的X方向和Y方向的倍率分别为B1和B2时，如果Ml> M2且B1<B2,或者M1<M2且B1>B2成立，则能够抑制画质下降，在此基础上，如果 Ρ1χΒ1?Ρ2χΒ2,则能够进一步抑制画质下降。具体在实施例3中，使用纵长微镜，Ml < M2,如果B1>B2成立，则能够抑制画质下降。另一方面，与实施例3相反，在使用横长微镜的 情况下，由于M2<M1，当B2>B1成立时，能够抑制画质下降。此外，设定各行透镜中能够多个 微镜的光学中心Co的Y坐标为yl、y2、· · ·、yN，此时该行透镜在Y方向的光学中心Co的平 均位置为(yl+y2+ · · · +yN)/N。
[0363] 以下具体描述Ml和M2。
[0364] 第一行多个微镜(例如八个）中相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为Mla、 Mlb、Mlc、Mld、Mle、Mlf、Mlg〇
[0365] 第二行多个微镜(例如八个）中相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为Mlh、 11^1」、111^11、11111、1111。第三行多个微镜(例如八个）中相邻两个微镜的光学中心(：〇在父 方向的距离为 Mlo、Mlp、Mlq、Mlr、Mls、Mlt、Mlu。
[0366] 第四行多个微镜(例如八个）中相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为Mlv、 Mlw、Mlx、Mly、Mlz、Mla、M10〇
[0367] 此时，Ml = (Mla+Mlb+Mlc+Mld+Mle+Mlf+Mlg+Mlh+Mli+Mlj+Mlk+Mll+Mlm+Mln+Mlo +Mlp+Mlq+Mlr+Mls+Mlt+Mlu+Mlv+Mlw+Mlx+Mly+Mlz+Mla+M10)/28。
[0368] 设通过第一行至第四行的多个(例如八个)微镜的光学中心Co在Y方向的平均位置 的轴分别为￥1&、￥23、￥33、￥43，￥13与￥23之间的间距为123，￥23与￥33之间的间距为1213，￥3& 与Y4a之间的间距为M2c，此时，M2 = (M2a+M2b+M2c) /3。
[0369] [实施例4]
[0370]实施例4的MAL4如图21所示，实质相同的多个纵长六角形微镜以曲折形无间隙排 列。
[0371] MLA4中，各微镜的几何学中心Cg与光学中心Co-致，X方向的透镜间距为P1，Y方向 的透镜间距为Ρ2。
[0372] 各行透镜中通过排列在X方向的多个微镜中心的轴（中心轴)平行于X轴，相邻两根 中心轴之间的间距（中心轴的邻接间距）一定(Ρ2)。在此，还可以将中心轴的邻接间距定义 为Υ方向的透镜间距。第一至第四行的中心轴为nc至Y4c(参见图21)。
[0373] 当设实施例1的MLA4中Pl = Px，P2 = Py时，如果上述关系式（1)或⑵成立，则能够 抑制画质下降，进而关系式(3)成立，则能够进一步抑制画质下降。具体在实施例4中，使用 纵长微镜，P1<P2,当B1>B2成立时，能够抑制画质下降。另一方面，与实施例4相反，在使用 横长的微镜的情况下，由于P2<P1，当B2>B1成立时，能够抑制画质下降。
[0374] [实施例5]
[0375] 实施例5的MAL5如图22所示，实质相同的多个纵长六角形微镜按曲折形无间隙排 列。
[0376] MLA5中各微镜的光学中心Co偏离几何学中心Cg，偏心方向和偏心量不规则（随 机），限定偏心范围的假想交界区域B是以几何学中心Cg为中心的的圆，半径为r2。
[0377] 也就是说，MLA5在X方向和Y方向上整体上偏心范围相同，且由于是随机偏心，可以 认为X方向的偏心量的平均和Y方向的偏心量的平均相等。实质上，可以将这种情况视为与 实施例4的MLA4相同，即X方向和Y方向的透镜间距分别为P1和P2的微镜阵列。
[0378] 当设实施例5的MLA5中Pl = Px，P2 = Py时，如果上述关系式（1)或（2)成立，则能够 抑制画质下降，进而关系式(3)成立，则能够进一步抑制画质下降。具体在实施例5中，使用 纵长微镜，PKP2,如果B1>B2,则能够抑制画质下降。另一方面，与实施例2相反，在使用横 长微镜的情况下，由于P2 <P1，当B2 >B1时，能够抑制画质下降。[实施例6 ]
[0379]实施例6的MAL6如图23所不，与实施例5相同，实质相同的多个纵长六角形微镜按 曲折形无间隙排列，各微镜的光学中心Co随机偏心。
[0380]在此设定MLA6中，X方向上相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离的平均值为 Ml，各行透镜中，通过多个微镜的光学中心Co在Y方向的平均位置且在X方向上延伸的轴的 邻接间距的平均值为M2,观察光学系统的X方向和Y方向的倍率分别为B1和B2时，如果Ml> M2且B1<B2,或者M1<M2且B1>B2成立，则能够抑制画质下降，在此基础上，如果 Ρ1χΒ1_Ρ2χΒ2成立，则能够进一步抑制画质下降。具体在实施例3中，使用纵长微镜，Ml <M2,如果B1>B2成立，则能够抑制画质下降。另一方面，与实施例3相反，在使用横长微镜 的情况下，由于M2<M1，当B1<B2成立时，能够抑制画质下降。此外，设定各行透镜中能够多 个微镜的光学中心Co的Y坐标为yl、y2、· · ·、yN，此时该行透镜在Y方向的光学中心Co的 平均位置为(yl+y2+ · · · +yN)/N。
[0381] 以下具体描述Ml和M2。
[0382] 第一行多个微镜（例如四个）中，相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为 Mla、Mlb、Mlc〇
[0383] 第二行多个微镜(例如五个）中相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为Mld、 Mle、Mlf、Mlg〇
[0384] 第三行多个微镜(例如四个）中相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为Mlh、
[0385] 第四行多个微镜(例如五个）中相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为Mlk、 Mll、Mlm、Mln〇
[0386] 此时，
[0387] Ml = (Mla+Mlb+Mlc+Mld+Mle+Mlf+Mlg+Mlh+Mli+Mlj+Mlk+Mll+Mlm+Mln)/14。设通 过第一至第四行的多个(例如四个或五个)微镜的光学中心Co在Y方向的平均位置的轴分别 为Yla、Y2a、Y3a、Y4a，Yla与Y2a之间的间距为M2a，Y2a与Y3a之间的间距为M2b，Y3a与Y4a之 间的间距为 M2c，此时，M2 = (M2a+M2b+M2c) /3。
[0388] [实施例7]
[0389] 实施例7的MAL7如图24所示，实质相同的多个纵长六角形微镜以扶手椅形无间隙 排列。
[0390] MLA7中，各微镜的几何学中心Cg与光学中心Co-致，X方向的透镜间距为P2，Y方向 的透镜间距为P1。
[0391]在图24中，Y方向上排列的多个微镜构成的透镜列从+X-方到-X-方，依次称为第 一列透镜、第二列透镜、第三列透镜、第四列透镜。此时，MLA7包含第一列至第四列透镜构成 的透镜列群。
[0392] 各列透镜中通过排列在Y方向上的多个微镜中心的轴（中心轴)平行于Y轴，相邻两 根中心轴之间的间距（中心轴的邻接间距）一定(P2)。在此，还可以将中心轴的邻接间距定 义为X方向的透镜间距。
[0393] 当设实施例7的MLA7中Pl = Py，P2 = Px，观察光学系统在Y方向和X方向的倍率为B1 和B2时，如果上述关系式（1)或（2)成立，则能够抑制画质下降，进而关系式(3)成立，则能够 进一步抑制画质下降。具体在实施例7中，使用纵长微镜，P2<P1，当B2>B1成立时，能够抑 制画质下降。另一方面，与实施例7相反，在使用横长的微镜的情况下，由于P1<P2,当B2> B1成立时，能够抑制画质下降。[实施例8]
[0394] 实施例8的MAL8如图25所示，实质相同的多个纵长六角形微镜以扶手椅形无间隙 排列。
[0395] MLA8中各微镜的光学中心Co偏离几何学中心Cg，偏心方向和偏心量不规则（随 机），限定偏心范围的假想交界区域B是以几何学中心Cg为中心的圆，半径为r3。
[0396] 也就是说，MLA8在X方向和Y方向上整体上偏心范围相同，且由于是随机偏心，可以 认为X方向的偏心量的平均和Y方向的偏心量的平均相等。实质上，可以将这种情况视为与 实施例7的MLA7相同，即X方向和Y方向的透镜间距分别为P2和P1的微镜阵列。
[0397] 当设实施例8的MLA8中Pl = Py，P2 = Px，观察光学系统的Y方向和X方向的倍率为B1 和B2时，如果上述关系式（1)或（2)成立，则能够抑制画质下降，进而关系式(3)成立，则能够 进一步抑制画质下降。具体在实施例8中，使用纵长微镜，P2<P1，如果B2>B1，则能够抑制 画质下降。另一方面，与实施例8相反，在使用横长微镜的情况下，由于PKP2,当B2<B1时， 能够抑制画质下降。
[0398] 实施例9的MAL9如图26所示，实质相同的多个纵长六角形微镜以扶手椅形无间隙 排列，各微镜的光学中心Co随机偏心。
[0399] 在此设定MLA9中，Y方向上相邻两个微镜的光学中心Co在Y方向的距离的平均值为 Ml，各列透镜中，通过多个微镜的光学中心Co在X方向的平均位置且在Y方向上延伸的轴的 邻接间距的平均值为M2,观察光学系统的Y方向和X方向的倍率分别为B1和B2时，如果Ml> M2且B1<B2,或者M1<M2且B1>B2成立，则能够抑制画质下降，在此基础上，如果 PlxBl?P2xB2成立，则能够进一步抑制画质下降。具体在实施例9中，使用纵长微镜，Ml <M2,如果B1>B2成立，则能够抑制画质下降。另一方面，与实施例9相反，在使用横长微镜 的情况下，由于M1<M2,当B2<B1成立时，能够抑制画质下降。此外，设定各行透镜中能够多 个微镜的光学中心Co的X坐标为xl、x2、· · ·、xN，此时该行透镜在X方向的光学中心Co的 平均位置为(xl+x2+ · · · +xN)/N。
[0400] 以下具体描述Ml和M2。
[0401] 第一行多个微镜（例如四个）中，相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为 Mla、Mlb、Mlc〇
[0402] 第二行多个微镜(例如五个）中相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为Mld、 Mle、Mlf、Mlg〇
[0403] 第三行多个微镜(例如四个）中相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为Mlh、
[0404] 第四行多个微镜(例如五个）中相邻两个微镜的光学中心Co在X方向的距离为Mlk、 Mll、Mlm、Mln〇
[0405] 此时，Ml = (Mla+Mlb+Mlc+Mld+Mle+Mlf+Mlg+Mlh+Mli+Mlj+Mlk+Mll+Mlm+Mln)/ 14〇
[0406] 设通过第一至第四行的多个(例如四个或五个)微镜的光学中心Co在Υ方向的平均 位置的轴分别为￥1&、￥2&、￥3 &、￥4&，￥1&与￥2&之间的间距为12 &，￥2&与￥3&之间的间距为 M2b，Y3a 与 Y4a之间的间距为 M2c，此时，M2 = (M2a+M2b+M2c) /3。
[0407] 上述实施例1至9的MLA1至9在交界方向具有规则形，但是对于交界方向随机分散 的随机排列阵列，同样适用上述描述。
[0408]上述本实施方式的HUD的第一个方面在于，具备光源部100;二维偏转部6(图像形 成元件），用于以该光源部100发射的光形成图像;微镜阵列(MLA、MLA1至9)，其受到图像形 成用的光的照射；以及，凹面镜9(投影光学系统），用来使得透过所述微镜阵列的光射往反 射面元件1〇(透射反射部件），其中包含透镜列群，该透镜列群构成为，在第一方向上多个微 镜排列构成的透镜列沿着与该第一方向正交的第二方向排列，该微镜列群中以下关系式成 立，
[0409] B1 <B2 且 Ml >M2，或者，B1 >B2 且 Ml <M2，
[0410] 其中，Ml是所述透镜列群中第一方向上相邻两个微镜的光学中心之间在该第一方 向上的距离的平均值，M2是在所述透镜列群中，相邻两根在所述第一方向上延伸，且通过所 述透镜列中所述多个微镜的光学中心在所述第二方向上的平均位置的轴之间的距离的平 均值，B1是包含凹面镜9以及反射面元件10在内的观察光学系统在第一方向上的倍率，B2 是观察光学系统在第二方向上的倍率。如果透镜列群中只有两列透镜，即只有一个相邻间 距时，该相邻间距的平均值即为M2。
[0411] 在这种情况下，显示图像(借助于反射面元件10视觉认知的虚像)的第一方向和第 二方向之间的像素间距之差能够得到减小。
[0412] 其结果是能够在抑制画质下降的同时实现装置小型化。
[0413] 进而，在Ρ1 χΒII Ρ2χΒ2成立的情况下，显示图像在第一方向以及第二方向的像 素间距基本一致，从而能够进一步抑制画质下降。
[0414] 本实施方式的HUD的第二个方面在于，具备光源部100;二维偏转部6(图像形成元 件），用于以该光源部100发射的光形成图像;微镜阵列(MLA、MLA1至9)，其受到图像形成用 的光的照射；以及，凹面镜9(投影光学系统），用来使得透过所述微镜阵列的光射往反射面 元件1〇(透射反射部件），其中包含透镜列群，该透镜列群构成为，几何学中心在第一方向上 以间距P1排列的多个微镜构成的透镜列沿着与该第一方向正交的第二方向以间距P2排列， 该微镜列群中以下关系式成立，
[0415] 81<82且卩1>?2，或者，81>82且卩1<?2，
[0416] 其中，B1是包含凹面镜9以及反射面元件10在内的观察光学系统在第一方向上的 倍率，B2是观察光学系统在第二方向上的倍率。
[0417] 在这种情况下，显示图像(借助于反射面元件10视觉认知的虚像)的第一方向和第 二方向之间的像素间距之差能够得到减小。
[0418] 其结果是能够在抑制画质下降的同时实现装置小型化。
[0419] 进而，在P1xB1IP2xB2成立的情况下，显示图像在第一方向以及第二方向的像 素间距基本一致，从而能够进一步抑制画质下降。
[0420] 微镜的光学中心与几何学中心保持基本一致时，能够简化微镜阵列的设计及制 造。
[0421 ]微镜阵列中各微镜的光学中心偏离该微镜的几何学中心，且在第一方向上的偏心 范围与第二方向上的偏心范围基本相同时，能够抑制显示图像(虚像)上出现干涉条纹。 [0422]由于入射微镜的光束直径小于该微镜的透镜直径，因而能够减少斑点等的干涉， 抑制画质下降。
[0423]在微镜阵列的透镜交界方向随机发散的情况下，能够抑制显示图像(虚像)上出现 干涉条纹。
[0424]具备HUD和搭载该HUD的移动体的移动体装置能够在抑制视觉性下降的同时减小 HUD的设置空间。
[0425] HUD中的微镜偏心范围的假想交界区域的形状不局限于圆形，其关键在于优选至 少X方向的偏心范围与Y方向的偏心范围相同。例如，具有平行于X方向和Y方向的边的正方 形。此外，X方向的偏心范围和Y方向的偏心范围也可以不一致，但在这种情况下，优选X方向 和Y方向中透镜间距较大一方的偏心范围在透镜间距较小一方的偏心范围以上。偏心范围 的大小可以适当改变。
[0426] 在微镜阵列中微镜的光学中心偏心的情况下，并不需要所有微镜的光学中心偏 心，关键在于至少有一个微镜的光学中心偏心。
[0427] 关于微镜阵列中的微镜的形状，以上例举了四角形中的正方形和长方形，除此之 外，也可以是平行四边形、梯形等形状。
[0428] 上述实施方式中用二维偏转部(光扫描方式)作为图像形成元件，但是本发明不受 此限制，还可以使用例如透射型液晶面板、反射型液晶面板、DMD(数字微镜器件)面板等空 间光调制方式。
[0429] 上述实施方式中用微细凸镜结构(维镜阵列)作为被扫描面元件，但是本发明不受 此限制，还可以用例如表面形成为凹凸的发散反射板，表面平滑的反射屏幕等。
[0430] 上述实施方式的微镜阵列中二维排列多个微镜，对此也可以用线性排列或三位排 列来取而代之。
[0431] 上述实施方式用二维偏转部在微镜阵列上形成二维图像，对此，也可以用包含例 如MEMS镜、反射镜电流计、多角镜等在内的线性偏转部形成线形图像。
[0432] 上述实施方式以凹面镜构成投影光学系统，但本发明不受此限制，还可以用例如 凸面镜构成，或者构成为包含曲面镜和该曲面镜与被扫描面元件之间设置的反射镜。
[0433] 上述实施方式的图像形成部具有凹面镜7,但也可以没有该凹面镜。在没有凹面镜 的情况下，优选将凹面镜9设计并设置为能够补偿因反射面元件10的影响中间像的水平线 成为向上或向下凸出形状的光学变形要素。
[0434] 上述实施方式中图像显示装置构成为能够应对彩色图像，对此，也可以构成为能 够应对黑白图像。
[0435] 作为反射面元件10的透射反射部件，例如，所谓的组合器(combiner)之类、以有别 于移动体的风挡玻璃的其他部件构成，在观察者来看，被设置于该风挡玻璃之前的部件。
[0436] 透射反射部件不局限于移动体的前窗，还可以是例如侧窗玻璃、后窗玻璃等，只要 是设置在视觉认知虚像的操纵者操纵的移动体上，且是用于操作者视觉认知移动体外部的 窗部件便可以作为透射反射部件。
[0437] 能够通过图像显示装置视觉认知虚像的对象并不局限于移动的操纵者，还可以使 例如搭载于移动体上的导航仪、乘客等同乘者。
[0438] 上述实施方式将图像显示装置(HUD)描述为一例搭载于车辆、航空器、船舶等移动 体上的装置，对此，只要搭载在物体上便可。在此，物体除了指移动体以外，还包含常设物或 可搬动物。
[0439]本发明的图像显示装置不仅适用于抬头显示器，也可以用于例如安装在观察者头 部的平视显示器。
【主权项】
1. 一种图像显示装置，其中具备： 光源部； 图像形成元件，用于W所述光源部发射的光形成图像； 微镜阵列，其受到图像形成用的光的照射；W及， 投影光学系统，用来使得透过所述微镜阵列的光射往透射反射部件， 所述图像显示装置包含透镜列群，该透镜列群构成为，在第一方向上多个微镜排列构 成的透镜列沿着与该第一方向正交的第二方向排列，该透镜列群中W下关系式成立， B1 <B2 且 Ml >M2，或者，B1 >B2 且 Ml <M2， 其中，Ml是所述透镜列群中所述第一方向上相邻两个微镜的光学中屯、之间在该第一方 向上的距离的平均值，M2是在所述透镜列群中，相邻两根在所述第一方向上延伸，且通过所 述透镜列中所述多个微镜的光学中屯、在所述第二方向上的平均位置的轴之间的距离的平 均值，B1是包含所述投影光学系统W及所述透射反射部件在内的光学系统在所述第一方向 上的倍率，B2是所述光学系统在所述第二方向上的倍率。2. 根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，W下关系式进一步成立，3. -种图像显示装置，其中具备： 光源部； 图像形成元件，用于W所述光源部发射的光形成图像； 微镜阵列，其受到图像形成用的光的照射；W及， 投影光学系统，用来使得透过所述微镜阵列的光射往透射反射部件， 所述图像显示装置包含透镜列群，该透镜列群构成为，几何学中屯、在第一方向上W间 距P1排列的多个微镜构成的透镜列沿着与该第一方向正交的第二方向W间距P2排列，该透 镜列群中W下关系式成立， B1<B2 且 P1>P2,或者，B1>B2 且 P1<P2， 其中，B1是包含所述投影光学系统W及所述透射反射部件在内的光学系统在所述第一 方向上的倍率，B2是所述光学系统在所述第二方向上的倍率。4. 根据权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于，W下关系式进一步成立，5. 根据权利要求1至4中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述微镜的光学 中屯、与几何学中屯、保持一致。6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述微镜阵列中 至少一个所述微镜的光学中屯、随机偏离该微镜的几何学中屯、，且第一方向上的偏屯、范围与 第二方向上的偏屯、范围相同。7. 根据权利要求1至6中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，入射所述微镜的 光束的直径小于该微镜的透镜直径。8. 根据权利要求1至7中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述多个微镜在 所述第一方向和所述第二方向上W阵列状排列。9. 根据权利要求1至7中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述微镜的形状 为六角形，所述多个微镜w蜂窝形状排列。10. 根据权利要求1至9中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述微镜按照曲 折方式作蜂窝形状排列。11. 根据权利要求1至9中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述微镜按照扶 手椅方式作蜂窝形状排列。12. 根据权利要求8至11中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述微镜阵列 的透镜交界方向随机分散。13. -种物体装置，其中具备权利要求1至12中任意一项所述的图像显示装置和搭载所 述图像显示装置的物体。14. 根据权利要求13所述的物体装置，所述物体为移动体，所述透射反射部件为所述移 动体的风挡玻璃。
【文档编号】G02B26/10GK106094063SQ201610265311
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月26日 公开号201610265311.X, CN 106094063 A, CN 106094063A, CN 201610265311, CN-A-106094063, CN106094063 A, CN106094063A, CN201610265311, CN201610265311.X
【发明人】中村健翔, 市井大辅, 稲本慎, 田边启之
【申请人】株式会社理光