本發(fā)明涉及具有微鏡陣列(micro lens array)作為顯示圖像的屏幕的圖像顯示裝置。

背景技術：

頭戴式顯示器例如利用MEMS鏡(Micro-Electro-Mechanical Systems Mirror)等將圖像形成于屏幕上。形成于屏幕上的圖像作為圖像光被從屏幕射出。該圖像光由被稱為合并器(combiner)的反射鏡等反射并被放大元件等放大后，被引導至駕駛員的眼睛的位置(眼點(eye point))。形成于屏幕上的圖像作為虛像被從眼點視覺辨認。

以往，提出了將周期性排列多個透鏡形成的微鏡陣列應用于頭戴式顯示器的屏幕的技術。但是，在將一片微鏡陣列應用于屏幕的情況下，產生由于微鏡陣列的周期性構造引起的衍射光導致的亮度不均，而成為問題。

因此，在專利文獻1中使用了第1微鏡陣列部及第2微鏡陣列部這兩片微鏡陣列。兩片微鏡陣列在彼此分開比排列在第1微鏡陣列部中的微鏡陣列的焦距長的距離的位置處對置配置。并且，構成為在第1微鏡陣列部排列的微鏡彼此之間的間隔比在第2微鏡陣列部排列的微鏡彼此之間的間隔窄。由此，抑制了過度的亮點的產生。即，通過使用兩片微鏡陣列，能夠抑制因微鏡陣列的周期性的規(guī)則排列引起的衍射光的產生。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012－226304號公報(第13-16頁，圖3)

技術實現要素：

發(fā)明要解決的問題

但是，由于使用兩片微鏡陣列，因而存在光的透過率降低、光的利用效率降低的問題。另外，由于使用兩片微鏡陣列，因而裝配變復雜，存在生產性降低、成本升高的問題。

本發(fā)明正是為了解決上述的問題而完成的，能夠利用一片微鏡陣列來降低過度的亮點的視覺辨認性。即，能夠使得難以觀察到亮點。

用于解決問題的手段

本發(fā)明的圖像顯示裝置使得能夠在目視框的范圍內視覺辨認圖像，其特征在于，所述圖像顯示裝置具有：光源部，其發(fā)出光；屏幕，其包括配置了多個微鏡的一片微鏡陣列；掃描部，其包括對從所述光源部射出的光進行反射的反射鏡，通過使該反射鏡以可動中心為中心進行擺動，使得所述光在所述屏幕上掃描而形成所述圖像；以及光學系統(tǒng)，其將所述屏幕上的所述圖像引導至所述目視框，由被所述屏幕衍射的衍射光的光束中的、通過所述目視框的中心的0次衍射光和通過所述目視框的中心的1次衍射光所成的角小于最小視角。

發(fā)明效果

根據本發(fā)明的圖像顯示裝置，能夠通過一片微鏡陣列而使得難以觀察到亮點。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的實施方式1所示的微鏡陣列的圖。

圖2是示出在本發(fā)明的實施方式1所示的微鏡陣列的設計中使用的基本鏡格(primitive lattice)的圖。

圖3是示出本發(fā)明的實施方式1所示的微鏡陣列的頂點的移動的圖。

圖4是概略性示出本發(fā)明的實施方式1所示的圖像顯示裝置的圖。

圖5是示出從本發(fā)明的實施方式1所示的圖像顯示裝置射出的光的光路的圖。

圖6是概略性示出本發(fā)明的實施方式1所示的圖像顯示裝置的光學結構的圖。

圖7是示出本發(fā)明的實施方式1所示的圖像顯示裝置的仿真結果的圖。

圖8是示出從本發(fā)明的實施方式2所示的圖像顯示裝置射出的光的光路的圖。

圖9是概略性示出本發(fā)明的實施方式2所示的圖像顯示裝置的光學結構的圖。

圖10是示出本發(fā)明的實施方式3所示的微鏡陣列的圖。

圖11是示出在本發(fā)明的實施方式3所示的微鏡陣列的設計中使用的基本鏡格的圖。

圖12是用于說明本發(fā)明的實施方式3所示的微鏡陣列的設計的圖。

圖13是用于說明本發(fā)明的實施方式3所示的微鏡陣列的設計的圖。

圖14是示出本發(fā)明的實施方式3所示的微鏡陣列所包含的微鏡的頂點的位置的圖。

圖15是示出本發(fā)明的實施方式4所示的微鏡陣列中彼此不同的基本模式透鏡組的配置的圖。

圖16是用于說明本發(fā)明的實施方式4所示的微鏡陣列的特性的圖。

具體實施方式

以往，提出了在頭戴式顯示器(Head-Up Display)中應用微鏡陣列的技術。

微鏡陣列是將多個微鏡(micro lens)周期性地排列形成的光學元件。該微鏡陣列是用于將駕駛員能夠觀察到的顯示圖像作為中間像來形成的光學元件。并且，該微鏡陣列是用于擴大駕駛員能夠觀察到顯示圖像的范圍的光學元件。在將微鏡陣列應用于頭戴式顯示器的情況下，微鏡陣列被用作投影圖像光的屏幕。在此，“圖像光”是指具有圖像信息的光。

在將微鏡陣列用作頭戴式顯示器的屏幕的情況下，需要較大的屏幕尺寸。因此，微鏡陣列需要多個微鏡。

例如，在制作尺寸為75[mm]×25[mm]的屏幕的情況下，在屏幕上存在約135萬個微鏡。在此，屏幕上的微鏡的配置為蜂窩構造。并且，將微鏡彼此之間的間隔設為40[μm]。即，微鏡的重復周期是40[μm]。

作為現有技術，公開了使微鏡的頂點在規(guī)定的條件下進行移位且不規(guī)則(隨機)地排列微鏡的微鏡陣列。例如，記載于作為專利文獻的日本特開2007-108400號公報的第0021段中。

但是，在增大微鏡陣列的情況下，在專利文獻1所記載的方法中需要對多個微鏡的配置進行設定，存在屏幕的設計數據變得龐大的問題。

本發(fā)明能夠解決該問題。即，能夠提供相比以往減少了設計數據的微鏡陣列。

并且，能夠提供相比以往減少了被用作屏幕的微鏡陣列的設計數據的圖像顯示裝置。

并且，如上所述，在專利文獻1所記載的由兩片微鏡陣列構成的屏幕中，存在顯示圖像的點狀的像素由于亮度不均而醒目的問題。在本發(fā)明中，能夠消除因亮度不均引起的顯示圖像的點狀的像素醒目的情況。

實施方式1

<微鏡陣列1的結構>

圖1是示出本發(fā)明的實施方式1的微鏡陣列1的圖。如圖1的粗線的四方框所示，微鏡陣列1包括多個基本模式透鏡組(basic pattern lens group)2。

例如，基本模式透鏡組2呈矩形形狀?；灸Ｊ酵哥R組2的縱向長度和橫向長度分別是長度L₁和長度L₂。在圖1中，特別示出了基本模式透鏡組2是正方形的情況。即，圖1的基本模式透鏡組2的L₁＝L₂＝L。

圖1所示的微鏡陣列1采取將多個基本模式透鏡組2縱向排列兩個、橫向排列三個的結構。即，圖1所示的微鏡陣列1按照2×3來排列基本模式透鏡組2。

各個基本模式透鏡組2隔著邊界線B1～B7相鄰配置。即，微鏡陣列1的微鏡3的配置是將基本模式透鏡組2的微鏡3的配置模式重復而得的結構。邊界線B1～B7相當于第1邊界線。

另外，在下文中例如“B1～B7”這樣的表述表示“B1、B2、B3、B4、B5、B6及B7”。該表述在“B1”等不同時也同樣。

并且，邊界線B1～B7包含直線。在圖1中，邊界線B1～B7用直線表示。

在圖1中示出了微鏡陣列1的一部分區(qū)域。但是，在實際的微鏡陣列1中，沿縱向及橫向反復排列有6個以上的相同的基本模式透鏡組2。

在一個基本模式透鏡組2的區(qū)域內配置有多個微鏡3。微鏡3的邊界線例如形成為多邊形。

微鏡3內部的黑點表示微鏡2的頂點4。頂點4存在于微鏡陣列1所包含的所有的微鏡3中。但是，在圖1中為了簡化起見，僅對一部分的微鏡3示出了頂點4的位置。

頂點4是指相對于成為微鏡陣列1的基準的面的、在微鏡3的透鏡面上最突出的位置。成為基準的面例如是指，成為為了形成微鏡陣列1而配置多個微鏡3的基礎的面。即，在成為基準的面上配置多個微鏡3來形成微鏡陣列1。

在此，對實施方式1的基本模式透鏡組2的重復周期長度L[mm]進行說明。

重復周期長度L[mm]是微鏡陣列1所包含的重復構造的最小單位。在圖1中，相當于基本模式透鏡組2的一條邊的長度L[mm]。在圖1中，基本模式透鏡組2是正方形，因而長度L₁及長度L₂都是長度L。例如，在基本模式透鏡組2是長方形的情況下，縱向的重復周期長度為長度L₁[mm]，橫向的重復周期長度為長度L₂[mm]。

在圖1中，關注于基本模式透鏡組2和在基本模式透鏡組2的右側相鄰的基本模式透鏡組2b?；灸Ｊ酵哥R組2b與基本模式透鏡組2相同，但為了區(qū)分而標注了標號2b。

基本模式透鏡組2所包含的微鏡3a和基本模式透鏡組2b所包含的微鏡3b配置在基本模式透鏡組2、2b的各自對應的位置處。在圖1中，微鏡3a、3b分別用粗線表示。

另外，微鏡3a的頂點4a與微鏡3b的頂點4b之間的距離L₃與重復周期長度L[mm]相等(L₃＝L)。

另外，圖1所示的基本模式透鏡組2示出了邊界線B1～B7包含直線的正方形的情況。但是，不限于該形狀，也可以是長方形或者包含曲線的圖形。另外，也可以考慮頭戴式顯示器所使用的屏幕的尺寸或者后述的屏幕的光學特性，來調整基本模式透鏡組2的排列數。

<微鏡3的隨機配置>

下面，詳細說明圖1所示的基本模式透鏡組2中的微鏡3的配置方法。

圖2是用于說明成為微鏡3的頂點4的配置基準的基本鏡格(primitive lattice)的圖。微鏡3包含在本發(fā)明的實施方式1的微鏡陣列1中。

實施方式1的微鏡陣列1使用正方形鏡格10作為基本鏡格。即，圖1所示的微鏡陣列1是以圖2所示的正方形鏡格10(基本鏡格)為基礎進行后述的變形而形成的?！扮R格”是指周期地排列的劃分單位。

并且，微鏡陣列1所包含的多個微鏡3的頂點4配置在從正方形鏡格的鏡格點11隨機移位后的位置處。

如圖2所示，在實施方式1中，正方形鏡格10被劃分成邊長為P1的正方形形狀的鏡格。該鏡格相當于后述的單位模式區(qū)域12。鏡格點11位于各個鏡格的中心。在圖2中，各個鏡格呈正方形的形狀。

在被劃分而成的一個正方形形狀的鏡格中配置有一個微鏡3。即，一個單位模式區(qū)域12(鏡格)對應于一個微鏡3。在此，鏡格點11對應于微鏡3的頂點4。

在基本鏡格中，在縱向及橫向都按照距離P1的距離以規(guī)定周期排列多個鏡格點11。在圖2中，為了簡化起見，僅對多個鏡格點11中的兩個鏡格點標注了標號。

在此，對實施方式1的單位模式區(qū)域12進行說明。

單位模式區(qū)域12是包含一個鏡格點11(頂點4)的區(qū)域。在圖2中，用比基本模式透鏡組2s小的四邊形的粗框示出。單位模式區(qū)域12被連接彼此相鄰的鏡格點11的線段的平分線即邊界線M1劃分開。邊界線M1是單位模式區(qū)域12的邊界線。

在基本鏡格是正方形鏡格10的情況下，如圖2所示，單位模式區(qū)域12為正方形的區(qū)域。并且，在圖2所示的正方形鏡格10的基本模式透鏡組2s的與圖1所示的微鏡陣列1的基本模式透鏡組2對應的區(qū)域中，在縱向配置有7個單位模式區(qū)域12，在橫向配置有7個單位模式區(qū)域12。即，在一個基本模式透鏡組2s中包含49個單位模式區(qū)域12。

另外，在實施方式1中，將基本鏡格設為正方形鏡格進行說明。正方形鏡格是相鄰的鏡格點11彼此之間的間隔在縱向及橫向上相等的鏡格。但是，例如也可以是，鏡格點11在縱向排列中的規(guī)定周期和鏡格點11在橫向排列中的規(guī)定周期不同。

下面，說明以圖2所示的正方形鏡格10的鏡格點11為基準來隨機配置微鏡3的頂點4的方法。

在圖2中，將從鏡格點11朝向單位模式區(qū)域12的邊界線按照預先設定的距離劃分出的區(qū)域設為移位區(qū)域13。關于移位區(qū)域13，例如將正方形鏡格10的鏡格點11與單位模式區(qū)域12的邊界線M1(對應于第2邊界線)之間的距離(P1/2)設定為基準。

將微鏡3的頂點4從鏡格點11上的位置配置在移位區(qū)域13的區(qū)域內的位置且是與鏡格點11不同的位置處。即，使頂點4從鏡格點11上起在移位區(qū)域13內移動分別預先設定的不同的移位量。

將鏡格點11與單位模式區(qū)域12的邊界線M1之間的距離設為基準距離S1。即，基準距離S1是從鏡格點11向單位模式區(qū)域12的邊界線M1作的垂線的長度。用虛線示出以如下的線為邊的正方形：該線通過是該垂線上的點且是例如與鏡格點11的距離為0.6×S1的點、并與單位模式區(qū)域12的邊界線M1平行。

在圖2中，將用該虛線示出的正方形的內部作為移位區(qū)域13。即，在基本鏡格是正方形鏡格10的情況下，移位區(qū)域13形成為以鏡格點11為中心且邊長為0.6×P1的正方形。另外，基準距離S1的2倍為距離P1。

如上所述，移位區(qū)域13按照與鏡格點11的預先設定的距離所設定。在上述說明中，以通過與鏡格點11的距離為0.6×S1的點的直線為邊的正方形，形成移位區(qū)域13。

但是，優(yōu)選例如將小于以通過與鏡格點11的距離為0.9×S1的點的直線為邊的正方形的區(qū)域作為移位區(qū)域13。即，移位區(qū)域13成為以鏡格點11為中心且邊長為0.9×P1的正方形。

通過使移位區(qū)域13小于單位模式區(qū)域12，能夠防止相鄰的微鏡3彼此之間的頂點4重疊。即，以使得微鏡3的頂點4的移位量不超過對應的單位模式區(qū)域12的邊界(邊界線M1)的方式進行配置，由此能夠防止相鄰的微鏡3彼此之間的頂點4重疊。

圖3是示出使微鏡3的頂點4從圖2所示的正方形鏡格10的鏡格點11的位置移動的圖。頂點4以收斂于移位區(qū)域13的區(qū)域內的方式移動。

在圖3中，以使得所有的微鏡3的頂點4的偏移量的分布在微鏡陣列1中均勻的方式，設定微鏡3的頂點4的位置。例如，以如下方式設定微鏡3的頂點4的位置：在分別用矢量表示微鏡3的頂點4的偏移量時，使得微鏡3的頂點4的全部偏移量的矢量之和為零。

并且，在圖3中，在用四邊形的粗框示出的位于左側上部的基本模式透鏡組2的區(qū)域內，用虛線示出了微鏡3彼此的邊界線M2。對于圖3中位于左側的上部以外的基本模式透鏡組2，也同樣設定了微鏡3彼此的邊界線，但在圖3中省略記載。

如圖3所示，首先隨機排列微鏡3的頂點4。然后，決定在基本模式透鏡組2內相鄰的微鏡3彼此的邊界線M2。

為了決定微鏡3彼此的邊界線M2，將如下的直線作為邊界線M2的一部分：該直線通過以規(guī)定比例對連接相鄰的微鏡3的頂點4之間的線段進行內分的點，并與連接該相鄰的微鏡3的頂點4之間的線段垂直。即，邊界線M2包含連接相鄰的微鏡3的頂點4之間的線段的垂直平分線。

在此，多個頂點4是隨機配置的。例如，圖3中用虛線示出的微鏡3的邊界M2通過描繪以各頂點4的中間點為邊界的沃羅諾伊圖(Voronoi diagram)而得到。在此，頂點4相當于沃羅諾伊圖的種子點(seeds)。

“沃羅諾伊圖”是指對于被配置在任意位置的多個種子點，進行同一空間上或者平面上的點接近哪個種子點的區(qū)域劃分而得的圖。例如，圖3中的邊界線M2是頂點4a和頂點4c間的邊界線。邊界線M2是分別以頂點4a和頂點4c為種子點時連接頂點4a和頂點4c的線段的平分線的一部分。

在此，在實施方式1的微鏡陣列1中，隔著邊界線B1～B7重復排列基本模式透鏡組2。如上所述，邊界線B1～B7包含直線。如圖3所示，例如邊界線B1～B7由直線形成。

因此，需要研究基本模式透鏡組2所包含的微鏡3的頂點4的位置。具體地講，將隔著邊界線B1～B7相鄰的微鏡3的頂點4的位置配置在與邊界線B1～B7的距離相等而且關于該邊界線線對稱的位置處。

通過這樣的配置，在如上所述生成沃羅諾伊圖時，邊界線B1～B7包含直線。并且，能夠使基本模式透鏡組2沒有間隙地相鄰。邊界線B1～B7是相鄰的基本模式透鏡組2相接的邊界線。

使用圖3說明關于決定頂點4的位置時的方法。

假設圖3中位于左側上部的基本模式透鏡組2是正方形。

首先，不使位于該基本模式透鏡組2的四角的頂點4d～4g從正方形鏡格10的鏡格點11移動。即，頂點4d～4g的位移量是零。

接著，與邊界線B2(相當于第1邊界線)相接的微鏡3的頂點4的位置位于距邊界線B2相等距離的位置處。即，在與邊界線B2相接的多個微鏡3中，頂點4距邊界線B2的距離相等。從頂點4向邊界線B2上作出的垂線的長度相等。

并且，隔著邊界線B2相鄰的微鏡3的頂點4的位置是關于邊界線B2分別線對稱的位置。即，在圖3中，邊界線B2左側的微鏡3的頂點4和邊界線B2右側的微鏡3的頂點4位于關于邊界線B2線對稱的位置處。即，隔著邊界線B2相鄰的微鏡3的頂點4的位置被配置為，在與邊界線B2平行的方向上從鏡格點11沿相同的朝向移動后的位置。

隔著邊界線B2以外的邊界線B3、B5、B6彼此相鄰的微鏡3的頂點4也分別以相同的方法進行配置，因而省略其說明。邊界線B3、B5、B6在圖3中是與邊界線B2一樣縱向延伸的邊界線。

并且，隔著邊界線B1、B4、B7彼此相鄰的微鏡3的頂點4也分別以相同的思想進行配置，因而省略其詳細說明。邊界線B1、B4、B7在圖3中與邊界線B2不同，是橫向延伸的邊界線。因此，在圖3中，邊界線B1、B4、B7上側的微鏡3的頂點4和邊界線B1、B4、B7下側的微鏡3的頂點4位于關于邊界線B1、B4、B7線對稱的位置處。

另外，在圖3中，隔著邊界線B1～B7相接的微鏡3的頂點4的位置在距邊界線B1～B7為(1/2)·P1的距離處。其中，P1如前面所述是作為基本的正方形鏡格10中的鏡格點11彼此之間的距離。

根據實施方式1的微鏡陣列1，能夠相比以往減少微鏡陣列的設計數據。

實施方式1的微鏡陣列1具有下面的(1)～(4)的要素。

(1)微鏡陣列1具有多個微鏡3。

(2)微鏡陣列1具有多個相同的基本模式透鏡組2，該基本模式透鏡組2具有第1邊界線B1～B7。

(3)微鏡陣列1的基本模式透鏡組2包括分別具有頂點4的多個微鏡3。

(4)多個微鏡3各自的頂點4被配置在從基本鏡格的鏡格點11移動了各自不同的移位量的位置處。基本鏡格包括以相等間隔配置的多個鏡格點11。

并且，根據實施方式1的微鏡陣列1，容易在確保頂點4的位置的隨機性的同時使基本模式透鏡組2相鄰。

另外，實施方式1的微鏡陣列1具有下面的(1)～(4)的要素。

(1)基本鏡格是正方形鏡格10。

(2)邊界線B1～B7包括與基本模式透鏡組2所包含的多個微鏡3相接的直線。在實施方式1中，例如邊界線B1～B7用直線示出。

(3)隔著共同的邊界線B1～B7相鄰的微鏡3的頂點4被配置在關于共同的邊界線B1～B7線對稱的位置處。

(4)隔著共同的邊界線B1～B7相鄰的微鏡3的頂點4被配置在例如移動到通過鏡格點11并與共同的邊界線B1～B7平行的直線上的位置處。

另外，根據實施方式1的微鏡陣列1，能夠防止相鄰的微鏡3彼此的頂點4重疊。

實施方式1的微鏡陣列1具有下面的(1)及(2)的要素。另外，將包含一個鏡格點11的區(qū)域設為單位模式區(qū)域12。

(1)基本鏡格被第2邊界線M1所劃分，該第2邊界線M1包括連接相鄰的單位模式區(qū)域12的鏡格點11的線段的平分線。

(2)各個微鏡3的頂點11的位移量不超過對應的單位模式區(qū)域12的第2邊界線M1。

<圖像顯示裝置100>

下面，說明實施方式1的圖像顯示裝置100。

圖4是概略性示出本發(fā)明的實施方式1的圖像顯示裝置100的結構的圖。在實施方式1中，以車載頭戴式顯示器為例說明圖像顯示裝置100。

在下面所示的各實施方式中，對頭戴式顯示器的屏幕所使用的微鏡陣列進行說明。但是，在各實施方式中示出的微鏡陣列例如能夠應用于小型激光掃描投影儀或者攝像機等的取景器。并且，在各實施方式中示出的微鏡陣列例如能夠應用于電視機、個人計算機的顯示器。并且，在各實施方式中示出的微鏡陣列例如能夠應用于在汽車、船舶、飛機或者工廠設備等中使用的具有圖像顯示功能的各種裝置的顯示部等。

如圖4所示，實施方式1的圖像顯示裝置100具有光源部110、MEMS(Micro Electric Mechanical Systems：微型機電系統(tǒng))鏡裝置(以后也稱作掃描部)130、屏幕140及放大反射鏡150。并且，圖像顯示裝置100能夠具有反射鏡120。

另外，前窗160具有曲率等，在對光線的會聚作出貢獻的情況下，與放大反射鏡150一起作為光學元件部155(會聚光學系統(tǒng))包含在圖像顯示裝置100中。

反射鏡120對來自光源部110的光進行反射。MEMS鏡裝置130對被反射鏡120反射的光賦予圖像信息。從MEMS鏡裝置130射出的圖像光被投影在屏幕140上。并且，屏幕140具有微鏡陣列1。放大反射鏡150將在屏幕140上形成的圖像放大并反射。

另外，放大反射鏡150使來自屏幕140的光線會聚，將對于駕駛員而言作為虛像180形成于屏幕140上的圖像放大。

光源部110能夠具有半導體激光器111、112、113、合波棱鏡117、118或者耦合透鏡114、115、116。

半導體激光器111、112、113包括紅色半導體激光器111、綠色半導體激光器112及藍色半導體激光器113。即，光源部110具有分別射出三種波長的光的光源。

合波棱鏡117、118使從半導體激光器111、112、113射出的激光透過或者反射。由此，從半導體激光器111、112、113射出的激光被合成為同軸且平行的狀態(tài)。在圖4中，光源部110具有兩個合波棱鏡117、118。

合波棱鏡117使從半導體激光器111射出的紅色的激光透過，使從半導體激光器112射出的綠色的激光反射。合波棱鏡118使由合波棱鏡117合成后的紅色的激光和綠色的激光透過，使從半導體激光器113射出的藍色的激光反射。

耦合透鏡114、115、116使從半導體激光器111、112、113射出的激光聚光。耦合透鏡114使從半導體激光器111出射的紅色的激光聚光。耦合透鏡115使從半導體激光器112射出的綠色的激光聚光。耦合透鏡116使從半導體激光器113射出的藍色的激光聚光。

耦合透鏡114配置在紅色半導體激光器111和合波棱鏡117之間。耦合透鏡115配置在綠色半導體激光器112和合波棱鏡117之間。耦合透鏡116配置在藍色半導體激光器113和合波棱鏡118之間。

反射鏡120將從光源部110射出的激光朝向MEMS鏡裝置130反射。從光源部110射出的激光是將紅色的激光、綠色的激光及藍色的激光合成后的光。

MEMS鏡裝置130生成具有圖像信息的圖像光。并且，MEMS鏡裝置130具有作為掃描激光的掃描部的功能。

MEMS鏡裝置130具有反射鏡130a。并且，MEMS鏡裝置130能夠具有驅動部130b。

反射鏡130a能夠以可動中心130c為中心進行擺動?！皵[動”是指搖動。驅動部130b使反射鏡130a擺動。

MEMS鏡裝置130使被反射鏡120反射后的激光(光束)在屏幕140的面上進行二維掃描。該二維掃描通過反射鏡130a的擺動而實現。即，反射鏡130a以垂直的兩個軸為中心并圍繞該軸擺動。

在此，將通過MEMS鏡裝置130在屏幕140的面上生成的圖像稱作中間像。

屏幕140具有微鏡陣列1。微鏡陣列1是微鏡3的集合體。屏幕140所包含的微鏡3按照其材質(折射率)及曲率使入射到微鏡3的光漫射并射出。

“曲率”是表示曲線或者曲面的彎曲程度的量。折射率較高的材質、曲率半徑較小的透鏡，其焦距較短。曲率半徑是曲率的倒數。

在此，在從微鏡3射出的出射光的漫射角特性中，將全角顯示了中心光度的半值的特性設為漫射角θ。漫射角θ是光擴展的角度。漫射角θ也被稱作發(fā)散角。

以使得微鏡3的漫射角θ成為預先期望的漫射角的方式進行設計?！捌谕穆浣恰崩缡侵腹庹丈淠恳暱?eye box)E的整體范圍所需要的角度。

由此，圖像顯示裝置100能夠使入射到使用了微鏡陣列1的屏幕140的光漫射到必要的范圍。在圖像顯示裝置100中，入射到屏幕140的光被漫射至必要的范圍?！氨匾姆秶崩缡枪庹丈淠恳暱駿的整體范圍所需要的范圍。因此，能夠有效使用從光源部110射出的激光。

作為屏幕140，除微鏡陣列1以外，還能夠使用使光全方位漫射的完全漫射板等。但是，通過使用實施方式1的微鏡陣列1，能夠控制光的漫射角θ。因此，微鏡陣列1能夠顯示比完全漫射板更明亮的圖像。并且，特別在應用于車載裝置的情況下，能夠提高駕駛員的視覺辨認性。

放大反射鏡150例如是凹面形狀的反射鏡。放大反射鏡150對在屏幕140顯示的中間像(圖像光)放大并反射。并且，放大反射鏡150形成虛像180。

被放大反射鏡150反射后的包括圖像信息的激光(圖像光)被前窗160反射，并入射到駕駛員(人)的眼睛170中。即，包含圖像信息的激光(圖像光)到達目視框E。

將圖像光到達的范圍稱作目視框E。目視框E被設定為駕駛員的眼睛170在駕駛過程中所處的區(qū)域。在駕駛員落座于駕駛員席的期間，能夠將目視框E視為包括駕駛員的眼睛170所在的車輛內側的區(qū)域。例如，目視框E具有20cm×10cm×10cm的尺寸。因此，從駕駛員看來，目視框E具有縱向、橫向以及進深方向。

另外，駕駛員的眼睛170能夠在目視框E的范圍內移動，因而在各個實施方式的說明中能夠將駕駛員的眼睛170換稱為目視框E。

從駕駛員的眼睛170看來，被投影于前窗160的圖像作為虛像180被重疊在駕駛員前方的風景上。在駕駛員的眼睛170位于被稱作目視框E的能夠視覺辨認的區(qū)域內時，駕駛員能夠視覺辨認虛像180。即，在駕駛員的眼睛170位于目視框E內時，駕駛員能夠視覺辨認虛像180。

<顯示圖像的亮度不均的降低>

下面，對于為了進一步提高顯示圖像的視覺辨認性而從圖像顯示裝置100射出的激光的角度進行說明。下面在光路的說明中將光稱作光線。

在被投影于前窗160的圖像中產生因微鏡陣列1的重復構造引起的亮度不均。在從微鏡陣列1射出的光中，由于衍射而產生亮點Bp(明亮點)。即，亮點Bp起因于微鏡陣列1的衍射光。亮點Bp由于微鏡陣列1的0次衍射光或者1次衍射光或者2次衍射光等而產生。

由于存在多個該亮點Bp，在從光源部110射出的光中產生亮度不均。在亮點Bp的間隔越大時，顯示圖像的視覺辨認性越低。下面，將亮點Bp的間隔稱作亮點間隔Lb。

該亮點間隔Lb例如是0次衍射光的亮點Bp與1次衍射光的亮點Bp之間的間隔。并且，該亮點間隔Lb例如是1次衍射光的亮點Bp與2次衍射光的亮點Bp之間的間隔。在亮點間隔Lb越小時，顯示圖像的視覺辨認性越高。即，在亮點間隔Lb越小時，亮點越難以觀察到。

為了使駕駛員不易識別到亮點Bp，可以研究圖像光中包含的光線入射到駕駛員的眼睛170的角度。下面，說明決定圖像光中包含的光線入射到人(以下作為駕駛員進行說明)的眼睛170的角度的方法。

圖5是示出從圖4所示的圖像顯示裝置100射出的圖像光由前窗160反射而到達駕駛員的眼睛170的光路的圖。另外，在圖5中省略了圖4所示的反射鏡120、光源部110及虛像180。所省略的構成要素以外的構成要素與圖4所示的位置關系等相同，因而省略其說明。

圖5所示的單點劃線表示圖像顯示裝置100的光軸C。光軸C例如是連接MEMS鏡裝置130的可動反射鏡130a的可動中心130c和人的眼睛170的中心的線。人的眼睛170能夠在目視框E的范圍內移動。因此，人的眼睛170的中心能夠作為目視框E的中心。即，光軸C例如是連接MEMS鏡裝置130的可動反射鏡130a的可動中心130c和目視框E的中心E₀的線。

在實施方式1中，屏幕140垂直于光軸C配置。因此，圖5的單點劃線示出從屏幕140的中心、與屏幕140垂直地延伸的光線G₀的光路。即，該光線G₀是利用MEMS鏡裝置130掃描激光時在屏幕140的中心通過的光線。

在實施方式1中，將該光線的光路作為光軸C。另外，光軸C被放大反射鏡150及前窗160彎折。因此，光軸C例如是連接MEMS鏡裝置130的可動反射鏡130a的可動中心130c和目視框E的中心E₀的光學意義上的直線。

將圖5中從MEMS鏡裝置130的反射鏡130a到屏幕140的距離設為距離D₀[mm]。將從屏幕140到放大反射鏡150的距離設為距離D₁[mm]。將從放大反射鏡150到前窗160的距離設為距離D₂₁[mm]。將從前窗160到駕駛員的眼睛170(目視框E的中心E₀)的距離設為距離D₂₂[mm]。并且，將從放大反射鏡150到駕駛員的眼睛170(目視框E的中心E₀)的距離設為距離D₂(D₂＝D₂₁+D₂₂)[mm]，但該距離沒有圖示。另外，此處示出的距離D₂是指前窗160呈平面形狀、不具有會聚功能的情況時的距離。并且，D₀、D₁、D₂₁、D₂₂、D₂分別是指在光軸C上的距離。

并且，將從MEMS鏡裝置130入射到屏幕140的光線G與光軸C所成的角設為角度θ₀[rad]。光線G是通過MEMS鏡裝置130被掃描的激光光線。光線G以相對于光軸C為角度θ₀[rad]的角度傾斜。光線G是通過MEMS鏡裝置130被掃描的，因而角度θ₀[rad]隨時間而變化。

角度θ₀[rad]是由光線G₀和光線G₁所成的角，其中，該光線G₀是與通過目視框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀對應的、入射到屏幕140的光線，光線G₁是與通過目視框E的中心E₀的1次衍射光Gd₁對應的、入射到屏幕140的光線。

將從MEMS鏡裝置130射出的光線G被屏幕140衍射并射出的方向與光軸C所成的角設為角度θ_in[rad]。在此，例如角度θ_in[rad]是光線G被屏幕140(微鏡陣列1)衍射的1次衍射光Gd₁與光軸C形成的角度。即，1次衍射光Gd₁相對于光軸C傾斜角度θ_in[rad]。

并且，該1次衍射光Gd₁是入射到目視框E的1次衍射光中、通過目視框E的中心E₀的衍射光。因此，角度θ_in[rad]是光線G被屏幕140(微鏡陣列1)衍射的1次衍射光Gd₁中的通過目視框E的中心E₀的衍射光、與光線G被屏幕140(微鏡陣列1)衍射的0次衍射光Gd₀中的通過目視框E的中心E₀的衍射光所成的角度。

另外，通常入射到目視框E的0次衍射光Gd₀中的通過目視框E的中心E₀的衍射光位于光軸C上。因此，能夠將光軸C設為通過目視框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀、和與該0次衍射光Gd₀對應的入射到屏幕14的光線G₀。在此，入射到屏幕14的光線G₀的0次衍射光是0次衍射光Gd₀。

將被前窗160反射的1次衍射光Gd₁入射到駕駛員的眼睛170的方向與光軸C所成的角設為角度θ_out[rad]。即，相對于光軸C以角度θ_in[rad]從屏幕140射出的1次衍射光Gd₁以相對于光軸C為角度θ_out[rad]的角度入射到眼睛170。

角度θ_out[rad]是通過目視框E的中心E₀的1次衍射光Gd₁、與通過目視框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀所成的角度。

并且，將從MEMS鏡裝置130入射到屏幕140的光線G在屏幕140上的位置與光軸C之間的距離設為距離r_in[mm]。并且，將被前窗160反射的1次衍射光Gd₁入射到駕駛員的眼睛170的位置與光軸C之間的距離設為距離r_out[mm]。如上所述，距離r_out[mm]是1次衍射光Gd₁入射到目視框E的位置與光軸C之間的距離。在此，以入射到目視框E的位置在包含目視框E的中心E₀且與光軸C垂直的平面上進行考慮。

下面，說明圖6所示的結構。

圖6所示的結構是將光路簡化后的結構。并且，將上述的角度及距離等一并設為“各種變量”。

圖6是概略性示出圖5所示的圖像顯示裝置100和駕駛員的眼睛170之間的光學關系的圖。在圖6中，光線G從圖的左側向右側行進。

具體地講，在圖6中將圖5所示的放大反射鏡150和前窗160一并置換為一個光學元件部155。即，光學元件部155是形成在屏幕140上形成的圖像的虛像的光學系統(tǒng)。在圖6中，將通過屏幕140的中心且與屏幕140垂直的軸作為光軸C，并用單點劃線示出。

并且，在圖6中，MEMS鏡裝置130(反射鏡130a)配置在光軸C上且在屏幕140的左側。另外，駕駛員的眼睛170(目視框E)位于光軸C上且在屏幕140的右側。

即，駕駛員的眼睛170(目視框E)配置在相對于屏幕140與MEMS鏡裝置130(反射鏡130a)不同的一側。即，在光軸C上，屏幕140配置在MEMS鏡裝置130(反射鏡130a)和駕駛員的眼睛170(目視框E)之間。

并且，光學元件部155配置在駕駛員的眼睛170和屏幕140之間。光學元件部155的光軸與屏幕140的光軸相同。

在實施方式1中，光學元件部155包括放大反射鏡150和前窗160。但是，例如在如前窗160是平面時前窗160沒有會聚功能的情況下，光學元件部155不包括前窗160。并且，光學元件部155能夠包括除放大反射鏡150和前窗160以外的光學元件。

并且，將光學元件部155的焦距設為焦距f。另外，如在圖5的說明中敘述的那樣，將光學元件部155和駕駛員的眼睛170在光軸C上的距離設為距離D₂。除此以外的各種變量與利用圖5已經說明的情況相同。

如圖6所示，從MEMS鏡130射出的光線G入射到屏幕140上的從光軸C起的高度為r_in[mm]的位置。從MEMS鏡130射出的光線G的出射角是角度θ₀[rad]。另外，角度θ₀[rad]根據MEMS鏡130對光線R的掃描而變化。

入射到屏幕140的光線G被屏幕140所包含的微鏡陣列1衍射。例如，衍射光的衍射角是由基本模式透鏡組2的周期性重復構造而決定的。

入射到屏幕140的光線G的1次衍射光Gd₁以角度θ_in[rad]從屏幕140射出。角度θ_in[rad]是1次衍射光Gd₁相對于光軸C的角度。

然后，從屏幕140射出的1次衍射光Gd₁透過光學元件部155。光學元件部155具有焦距為f[mm]的正的光焦度。

并且，透過光學元件部155的1次衍射光Gd₁入射到駕駛員的眼睛170。入射到駕駛員的眼睛170(目視框E)時的1次衍射光Gd₁的入射角是角度θ_out[rad]。角度θ_out[rad]是1次衍射光Gd₁相對于光軸C的角度。并且，入射到駕駛員的眼睛170時的1次衍射光Gd₁的位置是從光軸C起的高度為r_out[mm]的位置。高度r_out[mm]是由目視框E的中心E₀的位置規(guī)定的。

圖7是示出圖6所示的光學系統(tǒng)的仿真結果的圖。

在圖7中僅示出了在屏幕140上掃描的光線G的衍射光中入射到目視框E的0次衍射光Gd₀和1次衍射光Gd₁。并且，關于光線G僅示出了與入射到目視框E的0次衍射光Gd₀及1次衍射光Gd₁對應的光線。在圖7中，光線G有多條，因而用虛線的橢圓圈起來標注了標號G。

在屏幕140上掃描的光線G用實線示出。0次衍射光用較細的虛線示出。通過0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀用單點劃線示出。1次衍射光用更粗疏的虛線示出。通過1次衍射光的光束中心的1次衍射光Gd₁用雙點劃線示出。

通過0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀通過目視框E的中心E₀。并且，通過1次衍射光的光束中心的1次衍射光Gd₁通過目視框E的中心E₀。

圖6所示的1次衍射光Gd₁是圖7所示的通過1次衍射光的光束中心的1次衍射光Gd₁。并且，圖6所示的0次衍射光Gd₀是圖7所示的通過0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀。

關于入射到目視框E的衍射光，通過0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀與通過1次衍射光的光束中心的1次衍射光Gd₁所成的角是角度θ_out。關于入射到目視框E的衍射光，0次衍射光的光束中的通過目視框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀與1次衍射光的光束中的通過目視框E的中心E₀的1次衍射光Gd₁所成的角是角度θ_out。

同樣，關于從屏幕140射出的衍射光，通過0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀與通過1次衍射光的光束中心的1次衍射光Gd₁所成的角是角度θ_in。關于從屏幕140射出的衍射光，0次衍射光的光束中的通過目視框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀與1次衍射光的光束中的通過目視框E的中心E₀的1次衍射光Gd₁所成的角是角度θ_in。

同樣，關于被反射鏡130a反射的光線，與通過0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀對應的入射到屏幕140的光線G₀、和與通過1次衍射光的光束中心的1次衍射光Gd₁對應的入射到屏幕140的光線G₁所成的角是角度θ₀。關于被反射鏡130a反射的光線，與通過目視框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀對應的入射到屏幕140的光線G₀、和與通過目視框E的中心E₀的1次衍射光Gd₁對應的入射到屏幕140的光線G₁所成的角是角度θ₀。

如圖7所示，0次衍射光Gd₀會聚于成像面170a(視網膜)上的會聚點Pd₀。并且，1次衍射光Gd₁會聚于成像面170a(視網膜)上的會聚點Pd₁。并且，從會聚點Pd₀到會聚點Pd₁的距離是成像面170a(視網膜)上的亮點間隔Lb。即，會聚點Pd₀、Pd₁相當于上述的亮點。因此，在角度θ_out小于臨界視角V_min時，駕駛員難以區(qū)別會聚點Pd₀和會聚點Pd₁。

角度θ_out[rad]是指圖像光中包含的1次衍射光Gd₁入射到駕駛員的眼睛170的角度。通過使角度θ_out[rad]變化，能夠使駕駛員難以識別出衍射光的亮點間隔Lb。

將人眼的視力設為視力a。視力a用能夠確認的最小視角V_min的倒數表示。即，視力a＝1/V_min的關系式成立。這種情況下的視角V_min的單位是“分”。將視角V表示為a^-1[′(分)]。即，視角V_min是視力a的倒數。

例如，在以人眼進行說明時，視角V是從物體的兩端到眼睛的兩條直線所成的角度。Z將物體的高度設為Sv，設物體離開眼睛的節(jié)點的距離為Dv的情況下，用V＝2arctan(Sv/(2Dv))表示視角V。另外，節(jié)點是指當相對于光軸傾斜的光入射到透鏡并得到與該入射光線平行的出射光時，入射光及出射光各自的延長線與光軸相交的點。并且，距離Dv是從眼睛的入射瞳的中心到物體的距離。

并且，在以攝像機等攝像裝置取代人眼的情況下，攝像裝置的視場角除以攝像元件的像素數得到的值相當于能夠確認的最小視角V_min。

例如，在日本，持有普通第一種駕駛證的駕駛員在視力低于0.7的情況下，有義務佩戴眼鏡或者隱形眼鏡。因此，在日本的臨界視角V_min是1.43分(1/0.7＝1.43)。另外，在日本，視力a的測定通常使用朗多環(huán)視標。

例如，視力為0.7的駕駛員難以視覺辨認比臨界視角V_min(1.43分)小的視角V的影像。

臨界視角V_min是識別圖像顯示裝置100顯示的圖像所需的最小視角V。即，臨界視角V_min是駕駛員所需的最小視角V。

優(yōu)選角度θ_out[rad]滿足以下的條件式(1)。條件式(1)表示角度θ_out小于臨界視角V_min。即，條件式(1)的1/a是臨界視角V_min。另外，式(1)將臨界視角V_min的單位“分”變更為[rad]。

[式1]

下面，說明用于滿足角度θ_out[rad]的微鏡陣列1的結構。

實施方式1的微鏡陣列1是將基本模式透鏡組2重復配置而成。因此，微鏡陣列1包括以重復周期長度L[mm]為基本單位的周期構造。即，在彼此相鄰的基本模式透鏡組2的對應的位置處存在相同形狀的微鏡3。

因此，在從微鏡陣列1(屏幕140)朝向放大反射鏡150射出的光線中包含起因于重復周期長度L[mm]的1次衍射光Gd₁。

例如，在如圖2所示微鏡1的間隔固定的情況下，重復周期長度為距離P1。但是，通過如圖3所示使微鏡1的頂點4隨機移動，重復周期長度變?yōu)榫嚯xL。

從光源部110射出的光(光線G)在被微鏡陣列1衍射時，在駕駛員觀察到的圖像中產生多個亮點，這一情況如上所述。但是，以使得亮點間隔縮小到駕駛員的眼睛170難以識別出亮點的程度的方式，決定重復周期長度L[mm]。

另外，該亮點是圖7所示的會聚點Pd₀、Pd₁。

因此，對求出使圖像中包含的亮點間隔Lb達到駕駛員的眼睛170難以識別亮點程度的重復周期長度L[mm]的方法進行說明。

在圖6中，屏幕140中的角度θ₀[rad]和角度θ_in[rad]的關系能夠用下面的式(2)表示。波長λ[nm]是從光源部110射出的光線G的波長。式(2)依據于包含重復周期長度L[mm]的周期性構造的光的衍射式。

[式2]

并且，通常在重復周期長度L越長時，顯示圖像的亮點間隔Lb越窄，在重復周期長度L[mm]越短時，顯示圖像的亮點間隔Lb越寬。因此，根據下面的關系式(3)，給出使亮點間隔Lb達到駕駛員的眼睛170難以識別出亮點程度的重復周期長度L[mm]的范圍。

[式3]

根據圖6說明在式(3)中角度θ₀[rad]和角度θ_in[rad]滿足的關系。

在圖6所示的各個構成要素130a、140、155、E(170)中，通過使用光線矩陣法，能夠概略地求出有關光線傳播的各種變量的關系式。對于高度r_in[mm]、角度θ_in[rad]、高度r_out[mm]及角度θ_out[rad]，下式(4)的關系成立。高度r_in[mm]表示從屏幕140射出的光線距光軸C上的距離。高度r_out[mm]表示入射到駕駛員的眼睛170(目視框E)的光線距光軸C上的距離。

[式4]

其中，在X＝r_in+D₁θ_in時，式(4)可以用下面的式(5)表示。

[式5]

為了求出入射到駕駛員的眼睛170的光線的角度θ_out[rad]，在式(4)的上段(第一行)的關系式中代入高度r_out＝0，得到下面的關系式(6)。

[式6]

根據式(5)的下段的關系和式(6)的關系，角度θ_in[rad]和角度θ_out[rad]之間的關系成為下面示出的式(7)的關系。

[式7]

其中，角度θ_out[rad]需要滿足式(1)示出的范圍。因此，在將式(7)代入式(1)時，如下面的式(8)所示求出角度θ_in[rad]滿足的范圍。

[式8]

即，式(8)表示是與比臨界視角V_min小的范圍的角度θ_out對應的角度θ_in。式(8)的1/a表示臨界視角V_min。

并且，在用角度θ_in[rad]表示式(3)示出的角度θ₀[rad]時，根據圖6所示的幾何關系，式(9)的關系成立。

[式9]

關于式(9)中的高度r_in[mm]和角度θ_in[rad]之間的關系，根據X＝r_in+D₁θ_in的關系和式(6)，下面的式(10)的關系成立。

[式10]

通過將式(10)代入式(9)，在角度θ₀[rad]和角度θ_in[rad]之間，下面的式(11)的關系成立。

[式11]

因此，在滿足式(8)及式(11)所示的關系的同時求出式(3)所示的重復周期長度L[mm]。由此，能夠使顯示圖像中的亮點間隔Lb縮窄到駕駛員的眼睛170難以識別出亮點的程度。

作為各種變量，例如將從光源部110射出的光線G的波長λ[nm]設定為光源中使用的半導體激光器111、112、113的波長。例如，半導體激光器111的波長λ[nm]是638nm(紅色)。半導體激光器112的波長λ[nm]是515nm(綠色)。半導體激光器113的波長λ[nm]是450nm(藍色)。例如，作為各種變量的波長λ[nm]使用這些波長中相對可見度最高的波長。

“相對可見度”是指在設作為基準的波長的光的亮度感為1時，用相對值表示具有與其相同的能量的其它光的亮度感的值。通常，作為基準的波長使用感覺最明亮的555[nm]的黃綠色的光。

在實施方式1中，優(yōu)選使用綠色的波長(515nm)或者明亮處最大相對可見度的波長(555nm)?！懊髁撂幾畲笙鄬梢姸取笔侵溉说难劬υ诰哂邢嗤芰康墓庵懈杏X最明亮的波長。

并且，也可以考慮安裝圖像顯示裝置100的交通工具的駕駛員的視力a決定臨界視角V_min(1/視力a)。

例如，在日本為了取得汽車的普通駕駛證，雙眼需要0.7以上的視力a。在將這雙眼視力a為0.7的人的眼睛作為基準的情況下，根據式(1)，角度θ_out[rad]為θ_out<4.16×10^-4[rad]。

并且，視力a為2.0的人也使用普通汽車，因而在考慮到此情況時，同樣根據式(1)，角度θ_out[rad]成為θ_out<1.45×10^-4[rad]。

根據以上所述，優(yōu)選角度θ_out[rad]滿足下面的條件式(12)。

[式12]

θ_out＜1.45×10^-4rad…(12)

其它各種變量f、D₁、D₂、D₀是根據圖像顯示裝置100的規(guī)格決定的值。例如，在設焦距f＝300[mm]、距離D₁＝250[mm]、距離D₂＝1700[mm]及距離D₀＝300[mm]時，重復周期L[mm]約為0.36[mm]。

因此，在實施方式1中，例如作為各種變量的條件，將基本模式透鏡組2設為邊長為0.36[mm]的正方形。并且，將微鏡3彼此之間的間隔設為40[μm]。在這種情況下，為了制作微鏡陣列1，設計為約80個微鏡3即可。即，能夠大幅削減設計數據。

另外，在實施方式1的微鏡陣列1中，在與邊界線B1～B7相接的微鏡3中不存在形狀不連續(xù)的透鏡。即，邊界線B1～B7呈直線形狀。并且，作為基本模式透鏡組2采用了將微鏡3進行相同的隨機排列而得的透鏡組。

因此，能夠按照相同的隨機排列重復配置微鏡3。并且，與完全漫射板等不同，能夠容易在短期間內制作進行了光學設計的微鏡陣列1。

并且，根據實施方式1，在安裝圖像顯示裝置100的車型變化的情況下，從圖像顯示裝置100射出的角度θ_out[rad]有可能不滿足式(12)。例如，圖5所示的距離D₂₁[mm]和距離D₂₂[mm]中至少一方變化的情況。距離D₂₁[mm]是從放大反射鏡150到前窗160的距離。距離D₂₂[mm]是從前窗160到駕駛員的眼睛170的距離。

這樣，在各種變量變化的情況下，變更微鏡陣列1中的基本模式透鏡組2的重復周期長度L[mm]。僅通過此變更，圖像顯示裝置100即可抑制起因于衍射光的視覺辨認性的下降。

因此，不需要變更圖像顯示裝置100中的距離D₀[mm]、距離D₁[mm]、或者放大反射鏡150的焦距f等。距離D₀[mm]是從MEMS鏡130到屏幕140的距離。屏幕140是指微鏡陣列1。距離D₁[mm]是從屏幕140到放大反射鏡150的距離。

實施方式1的圖像顯示裝置100具有光源部110、微鏡陣列1(屏幕140)、掃描部130及光學系統(tǒng)155。

微鏡陣列1具有多個基本模式透鏡組2。掃描部130對從光源部110射出的光進行反射，在包含微鏡陣列1的面上描繪圖像。光學系統(tǒng)155配置在微鏡陣列1的光軸C上，將在微鏡陣列1上描繪的圖像投影在人的眼睛170(視網膜)上。

從光源部110射出的光(光線G)被微鏡陣列1衍射，并入射到人的眼睛170。該入射到人的眼睛170的入射光(1次衍射光Gd₁)與光軸C所成的角θ_out例如滿足式(12)所示的范圍。

通過由多個基本模式透鏡組2構成微鏡陣列1，能夠相比以往減少作為頭戴式顯示器的屏幕140使用的微鏡陣列1的設計數據。

并且，通過將該入射到人的眼睛170的入射光(1次衍射光Gd₁)與光軸C所成的角θ_out設定為例如滿足式(12)的值，能夠降低亮度不均，提高顯示圖像的視覺辨認性。

并且，在實施方式1的圖像顯示裝置100中，基本模式透鏡組2的重復周期長度L[mm]在式(8)的范圍內滿足式(3)。例如，將重復周期L[mm]設為大于0.36[mm]的值。因此，亮度不均降低，顯示圖像的視覺辨認性進一步提高。

距離D₂是指光學系統(tǒng)155和人的眼睛170(目視框E的中心E₀)之間的距離。波長λ是指從光源部110射出的光(光線G)的波長。角度θ₀是指從掃描部130入射到微鏡陣列1的光(光線G)與光軸C所成的角。角度θ_in[rad]是指微陣列鏡1的1次衍射光Gd₁的衍射角。其中，“衍射角”是指從屏幕140射出的0次衍射光Gd₀與1次衍射光Gd₁所成的角。距離f是指光學系統(tǒng)155的焦距。在圖5中，將前窗160作為平面處理，因而距離f為放大反射鏡150的焦距。視力a是指觀察圖像顯示裝置100顯示的圖像的人(駕駛員)的視力。重復周期長度L[mm]是指在相鄰的基本模式透鏡組2的對應的位置處配置的微鏡3之間的距離。

實施方式2

在實施方式2中，說明相對于在實施方式1示出的圖像顯示裝置100的光軸C，將屏幕140傾斜了角度θ_M進行配置的情況。

圖8是示出在相對于實施方式1所示的圖像顯示裝置100的光軸C，將屏幕140傾斜了角度θ_M進行配置的情況下，從圖4所示的圖像顯示裝置100射出的圖像光被前窗160反射而到達駕駛員的眼睛170的光路的圖。

另外，在圖8中省略了圖4所示的反射鏡120、光源部110及虛像180。除被省略的構成要素以外的構成要素與圖4所示的位置關系等相同，因而省略其說明。并且，在圖8中除屏幕140以外的構成要素與圖5所示的位置關系等相同，因而省略其說明。

在圖8中，將從MEMS鏡裝置130到屏幕140上的與光軸C相交的交點的距離設為距離D₀[mm]。將從光軸C和屏幕140相交的交點到放大反射鏡150的距離設為距離D₁[mm]。將從光軸C和屏幕140相交的交點到從MEMS鏡裝置130射出的光線入射到屏幕140上的位置的距離設為距離D₁₁[mm](參照圖9)。距離D₁₁用D₁₁≒θ_M·r_in表示。另外，距離D₀、D₁、D₂₁、D₂₂是指光軸C上的距離。并且，距離D₁₁是指與光軸C平行的方向上的距離。

下面，說明圖9所示的結構。圖9所示的結構是將光路簡化后的結構。并且，將上述的角度及距離等一并設為“各種變量”。

圖9是概略性示出圖8所示的圖像顯示裝置100和駕駛員的眼睛170之間的光學關系的圖。另外，在圖9中除屏幕140以外的構成要素與圖6所示的位置關系相同，因而省略其說明。

與實施方式1一樣，在實施方式2的圖像顯示裝置100中，也通過改變角度θ_out[rad]而能夠使駕駛員的眼睛170難以識別出衍射光的亮點間隔Lb。角度θ_out[rad]是指圖像光中包含的1次衍射光Gd₁入射到駕駛員的眼睛170的角度。在此，優(yōu)選角度θ_out[rad]滿足條件式(1)。

對為了使角度θ_out[rad]滿足條件式(1)的微鏡陣列1的結構進行說明。

實施方式2的微鏡陣列1重復配置了基本模式透鏡組2。因此，微鏡陣列1包含以重復周期長度L[mm]為基本單位的周期構造。

即，在彼此相鄰的基本模式透鏡組2所對應的位置處存在相同形狀的微鏡3。因此，在從微鏡陣列1(屏幕140)朝向放大反射鏡150射出的光線中包含起因于重復周期長度L[mm]的衍射光。

在從光源部110射出的光被微鏡陣列1衍射時，在駕駛員觀察到的圖像中產生多個亮點，這與前面敘述的情況一樣。但是，以使亮點間隔Lb縮窄到駕駛員的眼睛170難以識別出亮點的程度的方式，決定重復周期長度L[mm]。

在此，對求出使圖像中包含的亮點間隔Lb達到駕駛員的眼睛170難以識別出亮點的程度的重復周期長度L[mm]的方法進行詳細說明。

在圖9中，能夠如下面的式(13)所示表示屏幕140中的角度θ₀[rad]和角度θ_in[rad]之間的關系。波長λ[nm]是光源部110射出的光線G的波長。式(13)依據于包含重復周期長度L[mm]的周期性構造的光的衍射式。

[式13]

因此，使駕駛員的眼睛170難以識別出亮點的范圍能夠用下面的關系式(14)給出。

[式14]

另外，在圖9中距離D₁₁是相對于距離D₀或者距離D₁較小的值，因而能夠忽略。因此，在式(14)中，角度θ_in[rad]和角度θ₀[rad]滿足的關系是與實施方式1相同的條件式(8)和條件式(11)。

因此，決定滿足式(8)及式(11)所示的關系的、式(14)所示的重復周期長度L[mm]。由此，能夠使顯示圖像中的亮點間隔Lb縮窄到駕駛員的眼睛170難以識別出亮點的程度。

實施方式3

在實施方式3中，將基本鏡格設為六邊形鏡格21(正六邊形鏡格)。微鏡18的頂點19的位置被配置在從六邊形鏡格21的鏡格點16移動了分別預先設定的變量的位置處。

圖10是示出實施方式3的微鏡陣列14的圖。

在圖10中，用兩種不同尺寸的粗線框中較粗的粗線框示出基本模式透鏡組15。如圖10所示，微鏡陣列14包含多個基本模式透鏡組15。

在微鏡陣列14中，多個基本模式透鏡組15采取縱向排列兩個、橫向排列三個的結構。即，多個基本模式透鏡組15以在縱向及橫向分別為2×3的方式配置。多個基本模式透鏡組15隔著邊界線B8～B14相鄰配置。即，多個基本模式透鏡組15重復配置。

在圖10中示出了微鏡陣列14的一部分區(qū)域。因此，實際上在縱向及橫向反復排列6個以上的基本模式透鏡組15。

在一個基本模式透鏡組15的區(qū)域內配置了由多邊形的邊界形成的多個微鏡18。微鏡18內部的黑點表示微鏡18的頂點19。

實施方式3的微鏡陣列14采用六邊形鏡格21作為基本鏡格。

微鏡陣列14中包含多個微鏡18。微鏡陣列14是將多個微鏡18的頂點19的位置從六邊形鏡格21的鏡格點16分別沿不同方向移動了不同的移位量而形成的。即，頂點19被配置在使六邊形鏡格21的鏡格點16隨機移動后的位置處。關于頂點19的位置的設定方法在后面進行說明。

在此，對實施方式3中的基本模式透鏡組15的重復周期長度L[mm]進行說明。重復周期長度L[mm]是微鏡陣列14中包含的重復構造的最小單位。

在圖10中，關注于基本模式透鏡組15和在基本模式透鏡組15的右側相鄰的基本模式透鏡組15b。基本模式透鏡組15b與基本模式透鏡組15相同，但為了便于說明而標注標號15b。

微鏡18a和微鏡18b被配置在分別對應的位置處。微鏡18a包含在基本模式透鏡組15中。微鏡18b包含在基本模式透鏡組15b中。微鏡18a、18b分別用較小的粗框表示。

并且，在圖10中，關注于基本模式透鏡組15和在基本模式透鏡組15的下側相鄰的基本模式透鏡組15c?；灸Ｊ酵哥R組15c與基本模式透鏡組15相同，但為了便于說明而標注標號15c。

微鏡18a和微鏡18c被配置在分別對應的位置處。微鏡18a包含在基本模式透鏡組15中。微鏡18c包含在基本模式透鏡組15c中。微鏡18c用較小的粗框表示。

另外，將頂點19a和頂點19b之間的橫向距離設為重復周期長度L₅。并且，將頂點19a和頂點19c之間的縱向距離設為重復周期長度L₆。頂點19a是微鏡18a的頂點。頂點19b是微鏡18b的頂點。頂點19c是微鏡18c的頂點。

下面，詳細說明圖10所示的微鏡18的配置方法。微鏡18包含在微鏡陣列14的基本模式透鏡組15中。

圖11是用于說明在本發(fā)明的實施方式3中成為微鏡18的頂點19的配置基準的基本鏡格的圖。微鏡18包含在微鏡陣列14中。

如圖11所示，在六邊形鏡格21中，以鏡格點16彼此之間的距離為距離P2的方式排列了多個單位模式區(qū)域17。在圖11中，為了簡化起見，僅對多個單位模式區(qū)域17中的4個單位模式區(qū)域17標注了鏡格點16的標號。并且，六邊形鏡格21包含多個基本模式透鏡組15s。

在此，對實施方式3的六邊形鏡格21的單位模式區(qū)域17進行說明。

單位模式區(qū)域17是包含一個鏡格點16的區(qū)域。單位模式區(qū)域17被連接彼此相鄰的微鏡18的鏡格點17的線段的平分線M3(邊界線)劃分開。

在基本鏡格是六邊形鏡格21的情況下，如圖11所示，單位模式區(qū)域17為正六邊形的區(qū)域。如實施方式3的基本模式透鏡組15那樣正六邊形無間隙相鄰的構造被稱為蜂窩構造。

并且，縱向排列6個、橫向排列8個單位模式區(qū)域17而成的區(qū)域，與圖10所示的微鏡陣列14的基本模式透鏡組15的區(qū)域對應。

下面，說明將六邊形鏡格21的鏡格點16作為基準來隨機配置微鏡18的頂點19的方法。

在圖11中，將從鏡格點16朝向單位模式區(qū)域17的邊界線M3按照預先設定的距離劃分而成的區(qū)域設為移位區(qū)域22。移位區(qū)域22以六邊形鏡格21的鏡格點16與單位模式區(qū)域17的邊界線M3之間的距離(P2/2)為基準進行設定。即，從鏡格點16向各邊界線M3作垂線。移位區(qū)域22的邊界線M3是該垂線的垂直平分線。

將微鏡18的頂點19從鏡格點16配置在與移位區(qū)域22的區(qū)域內的鏡格點16不同的位置處。即，使頂點19從鏡格點16上分別沿預先設定的不同方向移動不同的移位量。亦即，微鏡18的頂點19的位置是從鏡格點16上起隨機移動的位置。并且，微鏡18的頂點19被配置在移位區(qū)域22的區(qū)域內。

在圖11中，將六邊形鏡格21的鏡格點16和單位模式區(qū)域17的邊界線M3之間的距離設為基準距離S2。即，基準距離S2是從鏡格點16向單位模式區(qū)域17的邊界線M3作的垂線的長度。用虛線示出以如下的線為邊的六邊形，該線是通過在該垂線上的點且距鏡格點16的距離為0.6×S2的點、并與單位模式區(qū)域12的邊界線M3平行的線。在圖11中，將該用虛線示出的六邊形的內部設為移位區(qū)域22。

配置頂點19時的移動方向及移位量被設定在這樣從鏡格點16起的預先設定的距離的范圍內(移位區(qū)域22)。通過將移位區(qū)域22設定為小于單位模式區(qū)域17，能夠防止相鄰的微鏡18彼此之間的頂點19重合。

采用了實施方式3的微鏡18的圖像顯示裝置100能夠降低顯示圖像的亮度不均。

在此，以使基本模式透鏡組15隔著邊界線B8～B14相互連續(xù)的方式，對頂點19賦予移位量。對賦予該移位量的方法進行說明。特別對基本模式透鏡組15所包含的微鏡18中的與邊界線B8～B14相接的微鏡18的頂點19的移位量的賦予方法進行說明。

對于圖11所示的單位模式區(qū)域17全部隨機配置微鏡18的頂點19的位置。并且，與實施方式1一樣，通過描繪沃羅諾伊圖可以得到微鏡18的邊界線。在這種情況下，如圖10所示，微鏡陣列14中包含的邊界線B8～B14為隨機的形狀。因此，難以重復配置相同的基本模式透鏡組15。

因此，在實施方式3的微鏡陣列14中，為了重復配置基本模式透鏡組15而研究邊界線B8～B14的位置及微鏡18的頂點19的位置。

圖12是用于說明決定與縱向(垂直方向)的邊界線B9、B10、B12、B13相接的微鏡18中的鏡格點16的移位量的方法的圖。在圖12中，縱基準線B21、B22是成為邊界線B9、B10、B12、B13的基準的基準線。將縱基準線B21作為第1縱基準線，將縱基準線B22作為第2縱基準線。

縱基準線B21、B22被設定在無間隙地排列的單位模式區(qū)域17上?？v基準線B21、B22的橫向間隔是間隔(重復周期長度)L₅。即，間隔(重復周期長度)L₅是縱基準線B21、B22的橫向的重復周期長度。此時，只要所設定的縱基準線B21、B22的間隔(重復周期長度)L₅是周期長度P的整數倍即可。

周期長度P是指單位模式區(qū)域17的橫向的周期長度。在圖12中，例如是指后述的區(qū)域X11和Z11之間的距離。即，是在縱基準線B21、B22的方向上相同位置的單位模式區(qū)域17之間的距離。在六邊形鏡格21中，周期長度P的值與后述的周期長度Q的值不同。

首先，說明縱基準線B21、B22上的單位模式區(qū)域17。這些單位模式區(qū)域17相當于第1縱向單位模式區(qū)域。在此，對位于縱基準線B21、B22上的對應的位置處的單位模式區(qū)域17分別賦予相同方向的相同移位量。在此，“對應”是指所關注的兩個單位模式區(qū)域17在各自的縱基準線B21、B22的縱向上是相同的位置?？v向是指縱基準線B21、B22延伸的方向。

在圖12中，對位于縱基準線B21上的單位模式區(qū)域17賦予例如標號Y11、Y21、Y31、YN1-1、YN1。并且，對位于縱基準線B22上的單位模式區(qū)域17賦予例如標號Y12、Y22、Y32、YN2-1、YN2。

接著，說明位于縱基準線B21、B22上的單位模式區(qū)域17的左側的單位模式區(qū)域17。這些單位模式區(qū)域17相當于第2縱向單位模式區(qū)域。對這些單位模式區(qū)域17中位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17分別賦予相同方向的相同移位量。

在圖12中，對位于縱基準線B21上的單位模式區(qū)域17的左側的單位模式區(qū)域17賦予例如標號X11、X21、X31、XN1-1、XN1。并且，對位于縱基準線B22上的單位模式區(qū)域17的左側的單位模式區(qū)域17賦予例如標號X12、X22、X32、XN2-1、XN2。

接著，說明位于縱基準線B21、B22上的單位模式區(qū)域17的右側的單位模式區(qū)域17。這些單位模式區(qū)域17相當于第3縱向單位模式區(qū)域。對這些單位模式區(qū)域17中的位于對應位置的單位模式區(qū)域17分別賦予相同方向的相同移位量。

在圖12中，對位于縱基準線B21上的單位模式區(qū)域17的右側的單位模式區(qū)域17賦予例如標號Z11、Z21、Z31、ZN1-1、ZN1。并且，對位于縱基準線B22上的單位模式區(qū)域17的右側的單位模式區(qū)域17賦予例如標號Z12、Z22、Z32、ZN2-1、ZN2。

在圖12中，對單位模式區(qū)域17標注了表示位置的標號。在此，例如將位于位置X11的單位模式區(qū)域17表示為“區(qū)域X11”進行說明。

例如，在圖12中，單位模式區(qū)域17中的區(qū)域X11和區(qū)域X12表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。并且，區(qū)域X21和區(qū)域X22表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。區(qū)域X31和區(qū)域X32表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。

并且，區(qū)域Y11和區(qū)域Y12表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。區(qū)域Y21和區(qū)域Y22表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。區(qū)域Y31和區(qū)域Y32表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。

并且，區(qū)域Z11和區(qū)域Z12表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。區(qū)域Z21和區(qū)域Z22表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。區(qū)域Z31和區(qū)域Z32表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。

對這些位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17的鏡格點16，賦予相同方向的相同移位量。

并且，將位于縱基準線B21附近的區(qū)域X11、X21、X31、Y11、Y21、Y31、Z11、Z21、Z31作為一個組。并且，將位于縱基準線B22附近的區(qū)域X12、X22、X32、Y12、Y22、Y32、Z12、Z22、Z32作為一個組。

使這些各個組的各個單位模式區(qū)域17的鏡格點16的移動方向及移位量成為不同的值。

圖13是用于說明決定與橫向(水平方向)的邊界線B8、B11、B14相接的微鏡18中的鏡格點16的移位量的方法的圖。在圖13中，橫基準線B31、B32是成為邊界線B8、B11、B14的基準的基準線。將橫基準線B31作為第1橫基準線，將橫基準線B32作為第2橫基準線。

另外，設第1基準線和第2基準線是彼此相同方向的組合。即，設為縱向的基準線彼此的組合或者橫向的基準線彼此的組合。

橫基準線B31、B32被設定在無間隙地排列的單位模式區(qū)域17上。橫基準線B31、B32的縱向的間隔是間隔(重復周期長度)L₆。即，間隔(重復周期長度)L₆是橫基準線B31、B32在縱向上的重復周期長度。此時，只要所設定的橫基準線B31、B32的間隔(重復周期長度)L₆是周期長度Q的整數倍即可。

周期長度Q是指單位模式區(qū)域17的縱向的周期長度。在圖13中，例如是指后述的區(qū)域α11和β11之間的距離。即，在橫基準線B31、B32的方向上相同位置的單位模式區(qū)域17之間的距離。

首先，說明橫基準線B31、B32上的單位模式區(qū)域17。這些單位模式區(qū)域17相當于第1橫向單位模式區(qū)域。在此，對位于橫基準線B31、B32上的對應的位置處的單位模式區(qū)域17分別賦予相同方向的相同移位量。在此，“對應”是指所關注的兩個單位模式區(qū)域17在各自的橫基準線B31、B32上的橫向上是相同的位置。橫向是指縱基準線B31、B32延伸的方向。

在圖13中，對位于橫基準線B31上的單位模式區(qū)域17賦予例如標號β11、β21、β31、βN1-1、βN1。并且，對位于橫基準線B32上的單位模式區(qū)域17賦予例如標號β12、β22、β32、βN2-1、βN2。

接著，說明位于橫基準線B31、B32上的單位模式區(qū)域17的上側的單位模式區(qū)域17。這些單位模式區(qū)域17相當于第2橫向單位模式區(qū)域。對這些單位模式區(qū)域17中位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17分別賦予相同方向的相同移位量。

在圖13中，對位于橫基準線B31上的單位模式區(qū)域17的上側的單位模式區(qū)域17賦予例如標號α11、α21、α31、αN1-1、αN1。并且，對位于橫基準線B32上的單位模式區(qū)域17的上側的單位模式區(qū)域17賦予例如標號α12、α22、α32、αN2-1、αN2。

接著，說明位于橫基準線B31、B32上的單位模式區(qū)域17的下側的單位模式區(qū)域17。這些單位模式區(qū)域17相當于第3橫向單位模式區(qū)域。對這些單位模式區(qū)域17中位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17分別賦予相同方向的相同移位量。

在圖13中，對位于橫基準線B31上的單位模式區(qū)域17的下側的單位模式區(qū)域17賦予例如標號γ11、γ21、γ31、γN1-1、γN1。并且，對位于橫基準線B32上的單位模式區(qū)域17的下側的單位模式區(qū)域17賦予例如標號γ12、γ22、γ32、γN2-1、γN2。

另外，單位模式區(qū)域的組合設為是彼此相同方向的組合。即，縱向相鄰的單位模式區(qū)域17彼此的組合或者橫向相鄰的單位模式區(qū)域17彼此的組合。

在圖13中，對單位模式區(qū)域17標注了表示位置的標號。在此，例如將位于位置α11的單位模式區(qū)域17表示為“區(qū)域α11”進行說明。

例如，在圖13中，單位模式區(qū)域17中的區(qū)域α11和區(qū)域α12表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。并且，區(qū)域α21和區(qū)域α22表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。區(qū)域α31和區(qū)域α32表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。

并且，區(qū)域β11和區(qū)域β12表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。區(qū)域β21和區(qū)域β22表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。區(qū)域β31和區(qū)域β32表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。

并且，區(qū)域γ11和區(qū)域γ12表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。區(qū)域γ21和區(qū)域γ22表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。區(qū)域γ31和區(qū)域γ32表示位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17。

對這些位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17的鏡格點16，賦予相同方向的相同移位量。

并且，將位于橫基準線B31附近的區(qū)域α11、α21、α31、β11、β21、β31、γ11、γ21、γ31作為一個組。并且，將位于橫基準線B32附近的區(qū)域α12、α22、α32、β12、β22、β32、γ12、γ22、γ32作為一個組。

使這些各個組的各個單位模式區(qū)域17的鏡格點16的移動方向及移位量成為不同的值。

圖14是用上述的方法在無間隙地排列的單位模式區(qū)域17內隨機配置了微鏡18的頂點19的位置的圖。

在圖14中，黑點表示微鏡18的頂點19的位置。在相對于縱基準線B21、B22和橫基準線B31、B32分別位于對應的位置處的單位模式區(qū)域17中，微鏡18的頂點19的位置分別被賦予了相同方向的相同移位量。

例如，頂點19a、19b、19c、19d被配置在單位模式區(qū)域17中的相同位置。

頂點19a是位于縱基準線B21的左側、橫基準線B31的上側的單位模式區(qū)域17的頂點19。頂點19b是位于縱基準線B22的左側、橫基準線B31的上側的單位模式區(qū)域17的頂點19。頂點19c是位于縱基準線B21的左側、橫基準線B32的上側的單位模式區(qū)域17的頂點19。頂點19d是位于縱基準線B22的左側、橫基準線B32的上側的單位模式區(qū)域17的頂點19。

并且，如在圖9及圖10中說明的那樣，能夠選擇縱基準線B21、B22及橫基準線B31、B32之間的間隔(重復周期長度)L₅、L₆。通過間隔(重復周期長度)L₅、L₆的選擇，能夠任意選擇基本模式透鏡組15的尺寸。

另外，在圖12及圖13中示出了在縱向及橫向設置了基準線B21、B22、B31、B32的情況。但是，也能夠使用相同的方法沿傾斜方向劃分六邊形鏡格21。也能夠將生成重復配置的隨機排列時的基準線設為各種多邊形。并且，也能夠將基準線設為曲線而非直線。

根據圖14所示的單位模式區(qū)域17的頂點19的位置，決定多個微鏡18的邊界線B8～B14。并且，能夠得到如圖10所示的包含基本模式透鏡組15的微鏡陣列14。

關于基本模式透鏡組15的邊界線B8～B14的決定方法，與在實施方式1中已經說明的方法相同。

即，將隨機配置的微鏡18的多個頂點19設為種子點。作以規(guī)定比率對連接相鄰的微鏡18的種子點(頂點19)間的線段進行內分的直線。該直線是微鏡18的邊界線M4。圖10所示的邊界線M4能夠通過描繪以該直線為邊界線的沃羅諾伊圖而得到。該邊界線M4相當于第3邊界線。即，微鏡18的邊界線是第3邊界線。

圖10所示的邊界線B8～B14是連接位于基本模式透鏡組15的邊界的邊界線M4而成的線。

例如，該實施方式3中的基本模式透鏡組15的縱向的邊界線B9、B10、B12、B13，例如也可以通過連接與第1縱向單位模式區(qū)域對應的微鏡18、和與第2縱向單位模式區(qū)域對應的微鏡18的邊界線M4而得。

并且，縱向的邊界線B9、B10、B12、B13也可以通過連接與第1縱向單位模式區(qū)域對應的微鏡18、和與第3縱向單位模式區(qū)域對應的微鏡18的邊界線M4而得。

第1縱向單位模式區(qū)域是區(qū)域Y11、Y21、Y31、Y12、Y22、Y32。第2縱向單位模式區(qū)域是區(qū)域X11、X21、X31、X12、X22、X32。第3縱向單位模式區(qū)域是區(qū)域Z11、Z21、Z31、Z12、Z22、Z32。

同樣，例如該實施方式3中的基本模式透鏡組15的橫向的邊界線B8、B11、B14，例如也可以通過連接與第1橫向單位模式區(qū)域對應的微鏡18、和與第2橫向單位模式區(qū)域對應的微鏡18的邊界線M4而得。

并且，橫向的邊界線B8、B11、B14也可以通過連接與第1橫向單位模式區(qū)域對應的微鏡18、和與第3橫向單位模式區(qū)域對應的微鏡18的邊界線M4而得。

第1橫向單位模式區(qū)域是區(qū)域β11、β21、β31、β12、β22、β32。第2橫向單位模式區(qū)域是區(qū)域α11、α21、α31、α12、α22、α32。第3橫向單位模式區(qū)域是區(qū)域γ11、γ21、γ31、γ12、γ22、γ32。

本發(fā)明的實施方式3的微鏡陣列14也與實施方式1一樣也能夠應用于圖4的圖像顯示裝置100的屏幕140。并且，在微鏡陣列14的基本模式透鏡組15中，隨機配置微鏡18的頂點19。由于重復配置該基本模式透鏡組15，因而與實施方式1一樣，在相鄰的周期性構造的對應的位置處存在相同形狀的透鏡。其中“周期性構造”是指基本模式透鏡組15。

因此，產生基于基本模式透鏡組15的橫向重復周期長度L₅和縱向重復周期長度L₆的周期性構造引起的衍射光。

在實施方式3中也優(yōu)選與實施方式1同樣地，以使得角度θ_out[rad]小于駕駛員的眼睛170的臨界視角V_min的方式來決定重復周期長度L₅、L₆[mm]。角度θ_out[rad]是指入射到駕駛員的眼睛170的1次衍射光Gd₁相對于光軸C的入射角度。并且，視角被表示為a^-1[′](分)，是視力a的倒數。

關于以使得角度θ_out[rad]小于駕駛員的眼睛170的臨界視角V_min的方式的重復周期長度L[mm]的計算方法，已在實施方式1中進行說明，因而在此省略。

實施方式3的微鏡陣列14的基本鏡格是六邊形鏡格21。在六邊形鏡格21上設定第1縱基準線B21和第2縱基準線B22。第2縱基準線B22與第1縱基準線B21對置配置。第1縱基準線B21和第2縱基準線B22分別位于六邊形鏡格21上。

相對于第1縱基準線B21和第2縱基準線B22分別位于對應的位置處的第1縱向單位模式區(qū)域17，彼此從鏡格點16起的移動方向及移位量相同。并且，第2縱向單位模式區(qū)域17彼此從鏡格點16起的移動方向及移位量也相同。并且，第3縱向單位模式區(qū)域17彼此從鏡格點16起的移動方向及移位量也相同。

第2縱向單位模式區(qū)域17是位于第1縱向單位模式區(qū)域17的一個方向側的區(qū)域。第3縱向單位模式區(qū)域17是位于第1縱向單位模式區(qū)域17的另一個方向側的區(qū)域。在實施方式3中，“一個方向側”指左側，“另一個方向側”指右側。

第3邊界線M4是包含連接相鄰的微鏡18的頂點19彼此之間的線段的平分線的線。在這種情況下，第1邊界線B9、B10、B12、B13包含位于第1縱向單位模式區(qū)域17的微鏡18具有的第3邊界線M4。第3邊界線M4是微鏡18的邊界線。

同樣，實施方式3的微鏡陣列14的基本鏡格是六邊形鏡格21。在六邊形鏡格21上設定第1橫基準線B31和第2橫基準線B32。第2橫基準線B32與第1橫基準線B31對置配置。第1橫基準線B31和第2橫基準線B32分別位于六邊形鏡格21上。

相對于第1橫基準線B31和第2橫基準線B32分別位于對應的位置處的各第1橫向單位模式區(qū)域17從鏡格點16起的移動方向及移位量相同。并且，各第2橫向單位模式區(qū)域17同樣，從鏡格點16起的移動方向及移位量也相同。并且，各第3橫向單位模式區(qū)域17同樣，從鏡格點16起的移動方向及移位量也相同。

第2橫向單位模式區(qū)域17是位于第1橫向單位模式區(qū)域17的一個方向側的區(qū)域。第3橫向單位模式區(qū)域17是位于第1橫向單位模式區(qū)域17的另一個方向側的區(qū)域。在實施方式3中，“一個方向側”指上側，“另一個方向側”指下側。

第3邊界線M4是包含連接相鄰的微鏡18的頂點19彼此之間的線段的平分線的線。在這種情況下，第1邊界線B8、B11、B14包含位于第1橫向單位模式區(qū)域17的微鏡18具有的第3邊界線M4。第3邊界線M4是微鏡18的邊界線。

因此，能夠進一步提高與第1邊界線B8～B14相鄰的微鏡18的頂點19的位置的隨機性。并且，與圖1所示的第1邊界線B1～B7那樣分別是直線的情況相比，基本模式透鏡組15彼此之間的第1邊界線B8～B14能夠進一步提高駕駛員對顯示圖像的視覺辨認性。并且，能夠重復配置相同的基本模式透鏡組15。

并且，通過將實施方式3的微鏡陣列14應用于圖像顯示裝置100，駕駛員對顯示圖像的視覺辨認性進一步提高。

實施方式4

實施方式4的微鏡陣列29具有彼此不同的基本模式透鏡組30、31、32。在基本模式透鏡組30、31、32中，微鏡3、18的頂點4、19的配置的隨機性彼此不同。

圖15是示出微鏡陣列29的結構的圖。

基本模式透鏡組30配置在微鏡陣列29的中心部。在圖15中，在橫向排列3個、在縱向排列3個基本模式透鏡組30。即，在微鏡陣列29的中心部配置了9個基本模式透鏡組30。

基本模式透鏡組31配置在基本模式透鏡組30的區(qū)域的周圍。以包圍基本模式透鏡組30的區(qū)域的方式配置了一列的基本模式透鏡組31?；灸Ｊ酵哥R組30的區(qū)域的最外周的基本模式透鏡組30與基本模式透鏡組31相鄰。在圖15中配置了16個基本模式透鏡組31。

另外，基本模式透鏡組32配置在基本模式透鏡組31的區(qū)域的周圍。以包圍基本模式透鏡組31的區(qū)域的方式配置了一列的基本模式透鏡組32?；灸Ｊ酵哥R組31與基本模式透鏡組32相鄰。在圖15中配置了24個基本模式透鏡組32。

在此，基本模式透鏡組30、31、32各自的區(qū)域內的微鏡3的頂點4、19的配置的隨機性彼此不同。對基本模式透鏡組30、31、32以使得隨機性不同且彼此能夠相鄰的方式設計了邊界線。

在圖15中，被設計成能夠相鄰的邊界線是基本模式透鏡組30的區(qū)域的最外周與基本模式透鏡組31的區(qū)域的內周之間的邊界線B15的形狀。并且，被設計成能夠相鄰的邊界線是基本模式透鏡組31的外周與基本模式透鏡組32的內周之間的邊界線B16的形狀。

與這些邊界線B15、B16相鄰的微鏡3、18的隨機性，在基本模式透鏡組30和基本模式透鏡組31中或者基本模式透鏡組31和基本模式透鏡組32中是一樣的。

由此，能夠將隨機性不同的基本模式透鏡組30、31、32相鄰配置。

但是，關于相同的基本模式透鏡組30、31、32，彼此之間的隨機性是相同的。

在圖15中，示出配置了隨機性彼此不同的三種基本模式透鏡組30、31、32的微鏡陣列29。在實施方式4中，重復配置不同的基本模式透鏡組30、31、32。并且，不同的基本模式透鏡組30、31、32彼此相鄰配置。在實施方式4中，不限定隨機性不同的基本模式透鏡組30、31、32的類型。

另外，在圖15中示出了從微鏡陣列29的中心部分朝向周圍順序配置具有不同的隨機性的基本模式透鏡組30、31、32的情況。但是，也能夠按照任意順序配置隨機性不同的基本模式透鏡組30、31、32。

另外，以使基本模式透鏡組30、31、32中包含的微鏡3為彼此不同的漫射角θ(發(fā)散角)的方式設計微鏡陣列29。由微鏡陣列29的透鏡面的曲率決定該漫射角θ。通過將包含該微鏡陣列29的屏幕140應用于圖像顯示裝置100，能夠進一步提高光的利用效率。

圖16的(A)及圖16的(B)是示出從微鏡陣列29射出的光的漫射角θ與目視框E之間的關系的圖。

在此，“目視框E”是指在駕駛員的眼睛170移動的情況下，也能夠沒有缺失地觀察到通過圖像顯示裝置100投影在前窗160上的顯示圖像的范圍。即，目視框是指如圖16所示的微陣列鏡29上的各個位置處的微鏡3的漫射角θ全部相互重疊的范圍。

圖16的(A)是示出隨機性不同的基本模式透鏡組30、31、32各自所包含的微鏡3的漫射角θ全部相同時入射到目視框E的光線的圖。即，在圖16的(A)中，將圖15所示的基本模式透鏡組30、31、32中的微鏡3的漫射角θ全部設為角度θ1。

圖16的(B)是示出隨機性不同的基本模式透鏡組30、31、32各自所包含的微鏡3的漫射角θ按照各個基本模式透鏡組30、31、32而彼此不同時入射到目視框E的光線的圖。即，在圖16的(B)中，將圖15所示的基本模式透鏡組30、基本模式透鏡組31及基本模式透鏡組32中的微鏡3的漫射角θ分別設為角度θ3、角度θ2及角度θ1。

基本模式透鏡組31的漫射角θ是角度θ3?；灸Ｊ酵哥R組32的漫射角θ是角度θ2。基本模式透鏡組33的漫射角θ是角度θ1。

另外，角度θ3、θ2、θ1滿足θ3<θ2<θ1的關系。即，微鏡3的漫射角θ被設計成從周邊部朝向中央部而減小。例如，在微鏡陣列29的周邊部配置的基本模式透鏡組32的微鏡3的漫射角θ1大于在微鏡陣列29的中央部配置的基本模式透鏡組30的微鏡3的漫射角θ3。

如圖16的(B)所示，基本模式透鏡組30、31、32的微鏡3的漫射角θ1、θ2、θ3的關系被設計成θ3<θ2<θ1。

根據圖16可知，不改變目視框E的尺寸，即可提高光的利用效率。即，通過將基本模式透鏡組30、31、32的微鏡3的漫射角θ1、θ2、θ3的關系設計成θ3<θ2<θ1，與θ3＝θ2＝θ1的情況相比，能夠增加入射到目視框的光的量。

這是因為，圖16的(B)所示的微鏡陣列29從基本模式透鏡組30、31射出并入射到目視框E的光量，比圖13的(A)所示的微鏡陣列29多。

另外，在圖16中說明了基本模式透鏡組30、31、32為彼此不同的隨機性。但是，也可以調整為使隨機性相同而僅使漫射角θ不同。

實施方式4的微鏡陣列29具有多個不同的基本模式透鏡組30、31、32。對于不同的基本模式透鏡組30、31、32，微鏡3的頂點4被配置在不同的位置處。微鏡陣列29中包含的微鏡3的頂點4的位置的隨機性進一步提高，顯示圖像的視覺辨認性進一步提高。

并且，根據實施方式4的微鏡陣列29，在多個不同的基本模式透鏡組30、31、32中，微鏡3的漫射角θ被設計成從周邊部朝向中央部減小。即，在微鏡陣列29的周邊部配置的基本模式透鏡組32中包含的微鏡3的漫射角θ1大于在微鏡陣列29的中央部配置的基本模式透鏡組30中包含的微鏡3的漫射角θ3。由此，不改變目視框E的范圍，即可提高光的利用效率。

并且，通過將實施方式4的微鏡陣列29應用于圖像顯示裝置100的屏幕140，不改變目視框E的尺寸，即可提高光的利用效率。

如上所述對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明不限于上述的實施方式。并且，能夠在本發(fā)明的范圍中任意組合各個實施方式，并能夠對各個實施方式進行適當變更或者省略。

標號說明

1、14、29微鏡陣列；2、2b、2s、15、15s、30、31、32基本模式透鏡組；3、18微鏡；4、19頂點；10正方形鏡格；21六邊形鏡格；11、16鏡格點；12、17單位模式區(qū)域；13、22移位區(qū)域；100圖像顯示裝置；111、112、113半導體激光器；117、118合波棱鏡；114、115、116耦合透鏡；110光源部；120反射鏡；130MEMS鏡裝置(掃描部)；130a反射鏡；130b驅動部；130c反射鏡的可動中心；140屏幕；150放大反射鏡；155光學元件部(會聚光學系統(tǒng))；160前窗；170駕駛員的眼睛；170a視網膜(成像面)；180虛像；B1～B16邊界線；B21、B22縱向基準線；M、M1、M2、M3、M4邊界線；L1、L2長度；L重復周期長度；θ_out、θ_in、θ₀、θ_M角度；θ漫射角；S1基準距離；Sv高度；P、Q周期長度；P1、P2距離；L1、L2長度；Lb亮點間隔；Bp亮點；E目視框；E₀目視框E的中心；C光軸；D、D0、D1、D21、D22距離；Dv距離；G₀、G₁、G光線；Gd₀、Gd₁衍射光；Pd₀、Pd₁會聚點；r_out高度；f焦點。