CN106662748A

CN106662748A - 图像显示装置

Info

Publication number: CN106662748A
Application number: CN201580047402.XA
Authority: CN
Inventors: 中川望; 中原宏勋; 岸上智; 竹下伸夫
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: US20170285341A1; JP6172400B2; WO2016035607A1; DE112015004035B4; JPWO2016035607A1; DE112015004035T5; US9817233B2; CN106662748B

Abstract

图像显示装置(100)能够从目视框(E)的范围内视觉辨认图像，其特征在于，该图像显示装置(100)具有光源部(110)、屏幕(140)、扫描部(130)及光学系统(155)。屏幕(140)包括配置了多个微镜(3)的一片微镜阵列(1)。扫描部(130)包括将从光源部(110)射出的光反射的反射镜(130a)，通过使该反射镜(130a)以可动中心(130c)为中心摆动，使光在屏幕(140)上扫描而形成图像。光学系统(155)将屏幕(140)上的图像引导至目视框(E)。由被屏幕(140)衍射的衍射光的光束中、通过目视框(E)的中心的0次衍射光和通过目视框(E)的中心的1次衍射光所成的角(θ_out)小于最小视角(V_min)。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及具有微镜阵列(micro lens array)作为显示图像的屏幕的图像显示装置。

背景技术

头戴式显示器例如利用MEMS镜(Micro-Electro-Mechanical Systems Mirror)等将图像形成于屏幕上。形成于屏幕上的图像作为图像光被从屏幕射出。该图像光由被称为合并器(combiner)的反射镜等反射并被放大元件等放大后，被引导至驾驶员的眼睛的位置(眼点(eye point))。形成于屏幕上的图像作为虚像被从眼点视觉辨认。

以往，提出了将周期性排列多个透镜形成的微镜阵列应用于头戴式显示器的屏幕的技术。但是，在将一片微镜阵列应用于屏幕的情况下，产生由于微镜阵列的周期性构造引起的衍射光导致的亮度不均，而成为问题。

因此，在专利文献1中使用了第1微镜阵列部及第2微镜阵列部这两片微镜阵列。两片微镜阵列在彼此分开比排列在第1微镜阵列部中的微镜阵列的焦距长的距离的位置处对置配置。并且，构成为在第1微镜阵列部排列的微镜彼此之间的间隔比在第2微镜阵列部排列的微镜彼此之间的间隔窄。由此，抑制了过度的亮点的产生。即，通过使用两片微镜阵列，能够抑制因微镜阵列的周期性的规则排列引起的衍射光的产生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－226304号公报(第13-16页，图3)

发明内容

发明要解决的问题

但是，由于使用两片微镜阵列，因而存在光的透过率降低、光的利用效率降低的问题。另外，由于使用两片微镜阵列，因而装配变复杂，存在生产性降低、成本升高的问题。

本发明正是为了解决上述的问题而完成的，能够利用一片微镜阵列来降低过度的亮点的视觉辨认性。即，能够使得难以观察到亮点。

用于解决问题的手段

本发明的图像显示装置使得能够在目视框的范围内视觉辨认图像，其特征在于，所述图像显示装置具有：光源部，其发出光；屏幕，其包括配置了多个微镜的一片微镜阵列；扫描部，其包括对从所述光源部射出的光进行反射的反射镜，通过使该反射镜以可动中心为中心进行摆动，使得所述光在所述屏幕上扫描而形成所述图像；以及光学系统，其将所述屏幕上的所述图像引导至所述目视框，由被所述屏幕衍射的衍射光的光束中的、通过所述目视框的中心的0次衍射光和通过所述目视框的中心的1次衍射光所成的角小于最小视角。

发明效果

根据本发明的图像显示装置，能够通过一片微镜阵列而使得难以观察到亮点。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1所示的微镜阵列的图。

图2是示出在本发明的实施方式1所示的微镜阵列的设计中使用的基本镜格(primitive lattice)的图。

图3是示出本发明的实施方式1所示的微镜阵列的顶点的移动的图。

图4是概略性示出本发明的实施方式1所示的图像显示装置的图。

图5是示出从本发明的实施方式1所示的图像显示装置射出的光的光路的图。

图6是概略性示出本发明的实施方式1所示的图像显示装置的光学结构的图。

图7是示出本发明的实施方式1所示的图像显示装置的仿真结果的图。

图8是示出从本发明的实施方式2所示的图像显示装置射出的光的光路的图。

图9是概略性示出本发明的实施方式2所示的图像显示装置的光学结构的图。

图10是示出本发明的实施方式3所示的微镜阵列的图。

图11是示出在本发明的实施方式3所示的微镜阵列的设计中使用的基本镜格的图。

图12是用于说明本发明的实施方式3所示的微镜阵列的设计的图。

图13是用于说明本发明的实施方式3所示的微镜阵列的设计的图。

图14是示出本发明的实施方式3所示的微镜阵列所包含的微镜的顶点的位置的图。

图15是示出本发明的实施方式4所示的微镜阵列中彼此不同的基本模式透镜组的配置的图。

图16是用于说明本发明的实施方式4所示的微镜阵列的特性的图。

具体实施方式

以往，提出了在头戴式显示器(Head-Up Display)中应用微镜阵列的技术。

微镜阵列是将多个微镜(micro lens)周期性地排列形成的光学元件。该微镜阵列是用于将驾驶员能够观察到的显示图像作为中间像来形成的光学元件。并且，该微镜阵列是用于扩大驾驶员能够观察到显示图像的范围的光学元件。在将微镜阵列应用于头戴式显示器的情况下，微镜阵列被用作投影图像光的屏幕。在此，“图像光”是指具有图像信息的光。

在将微镜阵列用作头戴式显示器的屏幕的情况下，需要较大的屏幕尺寸。因此，微镜阵列需要多个微镜。

例如，在制作尺寸为75[mm]×25[mm]的屏幕的情况下，在屏幕上存在约135万个微镜。在此，屏幕上的微镜的配置为蜂窝构造。并且，将微镜彼此之间的间隔设为40[μm]。即，微镜的重复周期是40[μm]。

作为现有技术，公开了使微镜的顶点在规定的条件下进行移位且不规则(随机)地排列微镜的微镜阵列。例如，记载于作为专利文献的日本特开2007-108400号公报的第0021段中。

但是，在增大微镜阵列的情况下，在专利文献1所记载的方法中需要对多个微镜的配置进行设定，存在屏幕的设计数据变得庞大的问题。

本发明能够解决该问题。即，能够提供相比以往减少了设计数据的微镜阵列。

并且，能够提供相比以往减少了被用作屏幕的微镜阵列的设计数据的图像显示装置。

并且，如上所述，在专利文献1所记载的由两片微镜阵列构成的屏幕中，存在显示图像的点状的像素由于亮度不均而醒目的问题。在本发明中，能够消除因亮度不均引起的显示图像的点状的像素醒目的情况。

实施方式1

<微镜阵列1的结构>

图1是示出本发明的实施方式1的微镜阵列1的图。如图1的粗线的四方框所示，微镜阵列1包括多个基本模式透镜组(basic pattern lens group)2。

例如，基本模式透镜组2呈矩形形状。基本模式透镜组2的纵向长度和横向长度分别是长度L₁和长度L₂。在图1中，特别示出了基本模式透镜组2是正方形的情况。即，图1的基本模式透镜组2的L₁＝L₂＝L。

图1所示的微镜阵列1采取将多个基本模式透镜组2纵向排列两个、横向排列三个的结构。即，图1所示的微镜阵列1按照2×3来排列基本模式透镜组2。

各个基本模式透镜组2隔着边界线B1～B7相邻配置。即，微镜阵列1的微镜3的配置是将基本模式透镜组2的微镜3的配置模式重复而得的结构。边界线B1～B7相当于第1边界线。

另外，在下文中例如“B1～B7”这样的表述表示“B1、B2、B3、B4、B5、B6及B7”。该表述在“B1”等不同时也同样。

并且，边界线B1～B7包含直线。在图1中，边界线B1～B7用直线表示。

在图1中示出了微镜阵列1的一部分区域。但是，在实际的微镜阵列1中，沿纵向及横向反复排列有6个以上的相同的基本模式透镜组2。

在一个基本模式透镜组2的区域内配置有多个微镜3。微镜3的边界线例如形成为多边形。

微镜3内部的黑点表示微镜2的顶点4。顶点4存在于微镜阵列1所包含的所有的微镜3中。但是，在图1中为了简化起见，仅对一部分的微镜3示出了顶点4的位置。

顶点4是指相对于成为微镜阵列1的基准的面的、在微镜3的透镜面上最突出的位置。成为基准的面例如是指，成为为了形成微镜阵列1而配置多个微镜3的基础的面。即，在成为基准的面上配置多个微镜3来形成微镜阵列1。

在此，对实施方式1的基本模式透镜组2的重复周期长度L[mm]进行说明。

重复周期长度L[mm]是微镜阵列1所包含的重复构造的最小单位。在图1中，相当于基本模式透镜组2的一条边的长度L[mm]。在图1中，基本模式透镜组2是正方形，因而长度L₁及长度L₂都是长度L。例如，在基本模式透镜组2是长方形的情况下，纵向的重复周期长度为长度L₁[mm]，横向的重复周期长度为长度L₂[mm]。

在图1中，关注于基本模式透镜组2和在基本模式透镜组2的右侧相邻的基本模式透镜组2b。基本模式透镜组2b与基本模式透镜组2相同，但为了区分而标注了标号2b。

基本模式透镜组2所包含的微镜3a和基本模式透镜组2b所包含的微镜3b配置在基本模式透镜组2、2b的各自对应的位置处。在图1中，微镜3a、3b分别用粗线表示。

另外，微镜3a的顶点4a与微镜3b的顶点4b之间的距离L₃与重复周期长度L[mm]相等(L₃＝L)。

另外，图1所示的基本模式透镜组2示出了边界线B1～B7包含直线的正方形的情况。但是，不限于该形状，也可以是长方形或者包含曲线的图形。另外，也可以考虑头戴式显示器所使用的屏幕的尺寸或者后述的屏幕的光学特性，来调整基本模式透镜组2的排列数。

<微镜3的随机配置>

下面，详细说明图1所示的基本模式透镜组2中的微镜3的配置方法。

图2是用于说明成为微镜3的顶点4的配置基准的基本镜格(primitive lattice)的图。微镜3包含在本发明的实施方式1的微镜阵列1中。

实施方式1的微镜阵列1使用正方形镜格10作为基本镜格。即，图1所示的微镜阵列1是以图2所示的正方形镜格10(基本镜格)为基础进行后述的变形而形成的。“镜格”是指周期地排列的划分单位。

并且，微镜阵列1所包含的多个微镜3的顶点4配置在从正方形镜格的镜格点11随机移位后的位置处。

如图2所示，在实施方式1中，正方形镜格10被划分成边长为P1的正方形形状的镜格。该镜格相当于后述的单位模式区域12。镜格点11位于各个镜格的中心。在图2中，各个镜格呈正方形的形状。

在被划分而成的一个正方形形状的镜格中配置有一个微镜3。即，一个单位模式区域12(镜格)对应于一个微镜3。在此，镜格点11对应于微镜3的顶点4。

在基本镜格中，在纵向及横向都按照距离P1的距离以规定周期排列多个镜格点11。在图2中，为了简化起见，仅对多个镜格点11中的两个镜格点标注了标号。

在此，对实施方式1的单位模式区域12进行说明。

单位模式区域12是包含一个镜格点11(顶点4)的区域。在图2中，用比基本模式透镜组2s小的四边形的粗框示出。单位模式区域12被连接彼此相邻的镜格点11的线段的平分线即边界线M1划分开。边界线M1是单位模式区域12的边界线。

在基本镜格是正方形镜格10的情况下，如图2所示，单位模式区域12为正方形的区域。并且，在图2所示的正方形镜格10的基本模式透镜组2s的与图1所示的微镜阵列1的基本模式透镜组2对应的区域中，在纵向配置有7个单位模式区域12，在横向配置有7个单位模式区域12。即，在一个基本模式透镜组2s中包含49个单位模式区域12。

另外，在实施方式1中，将基本镜格设为正方形镜格进行说明。正方形镜格是相邻的镜格点11彼此之间的间隔在纵向及横向上相等的镜格。但是，例如也可以是，镜格点11在纵向排列中的规定周期和镜格点11在横向排列中的规定周期不同。

下面，说明以图2所示的正方形镜格10的镜格点11为基准来随机配置微镜3的顶点4的方法。

在图2中，将从镜格点11朝向单位模式区域12的边界线按照预先设定的距离划分出的区域设为移位区域13。关于移位区域13，例如将正方形镜格10的镜格点11与单位模式区域12的边界线M1(对应于第2边界线)之间的距离(P1/2)设定为基准。

将微镜3的顶点4从镜格点11上的位置配置在移位区域13的区域内的位置且是与镜格点11不同的位置处。即，使顶点4从镜格点11上起在移位区域13内移动分别预先设定的不同的移位量。

将镜格点11与单位模式区域12的边界线M1之间的距离设为基准距离S1。即，基准距离S1是从镜格点11向单位模式区域12的边界线M1作的垂线的长度。用虚线示出以如下的线为边的正方形：该线通过是该垂线上的点且是例如与镜格点11的距离为0.6×S1的点、并与单位模式区域12的边界线M1平行。

在图2中，将用该虚线示出的正方形的内部作为移位区域13。即，在基本镜格是正方形镜格10的情况下，移位区域13形成为以镜格点11为中心且边长为0.6×P1的正方形。另外，基准距离S1的2倍为距离P1。

如上所述，移位区域13按照与镜格点11的预先设定的距离所设定。在上述说明中，以通过与镜格点11的距离为0.6×S1的点的直线为边的正方形，形成移位区域13。

但是，优选例如将小于以通过与镜格点11的距离为0.9×S1的点的直线为边的正方形的区域作为移位区域13。即，移位区域13成为以镜格点11为中心且边长为0.9×P1的正方形。

通过使移位区域13小于单位模式区域12，能够防止相邻的微镜3彼此之间的顶点4重叠。即，以使得微镜3的顶点4的移位量不超过对应的单位模式区域12的边界(边界线M1)的方式进行配置，由此能够防止相邻的微镜3彼此之间的顶点4重叠。

图3是示出使微镜3的顶点4从图2所示的正方形镜格10的镜格点11的位置移动的图。顶点4以收敛于移位区域13的区域内的方式移动。

在图3中，以使得所有的微镜3的顶点4的偏移量的分布在微镜阵列1中均匀的方式，设定微镜3的顶点4的位置。例如，以如下方式设定微镜3的顶点4的位置：在分别用矢量表示微镜3的顶点4的偏移量时，使得微镜3的顶点4的全部偏移量的矢量之和为零。

并且，在图3中，在用四边形的粗框示出的位于左侧上部的基本模式透镜组2的区域内，用虚线示出了微镜3彼此的边界线M2。对于图3中位于左侧的上部以外的基本模式透镜组2，也同样设定了微镜3彼此的边界线，但在图3中省略记载。

如图3所示，首先随机排列微镜3的顶点4。然后，决定在基本模式透镜组2内相邻的微镜3彼此的边界线M2。

为了决定微镜3彼此的边界线M2，将如下的直线作为边界线M2的一部分：该直线通过以规定比例对连接相邻的微镜3的顶点4之间的线段进行内分的点，并与连接该相邻的微镜3的顶点4之间的线段垂直。即，边界线M2包含连接相邻的微镜3的顶点4之间的线段的垂直平分线。

在此，多个顶点4是随机配置的。例如，图3中用虚线示出的微镜3的边界M2通过描绘以各顶点4的中间点为边界的沃罗诺伊图(Voronoi diagram)而得到。在此，顶点4相当于沃罗诺伊图的种子点(seeds)。

“沃罗诺伊图”是指对于被配置在任意位置的多个种子点，进行同一空间上或者平面上的点接近哪个种子点的区域划分而得的图。例如，图3中的边界线M2是顶点4a和顶点4c间的边界线。边界线M2是分别以顶点4a和顶点4c为种子点时连接顶点4a和顶点4c的线段的平分线的一部分。

在此，在实施方式1的微镜阵列1中，隔着边界线B1～B7重复排列基本模式透镜组2。如上所述，边界线B1～B7包含直线。如图3所示，例如边界线B1～B7由直线形成。

因此，需要研究基本模式透镜组2所包含的微镜3的顶点4的位置。具体地讲，将隔着边界线B1～B7相邻的微镜3的顶点4的位置配置在与边界线B1～B7的距离相等而且关于该边界线线对称的位置处。

通过这样的配置，在如上所述生成沃罗诺伊图时，边界线B1～B7包含直线。并且，能够使基本模式透镜组2没有间隙地相邻。边界线B1～B7是相邻的基本模式透镜组2相接的边界线。

使用图3说明关于决定顶点4的位置时的方法。

假设图3中位于左侧上部的基本模式透镜组2是正方形。

首先，不使位于该基本模式透镜组2的四角的顶点4d～4g从正方形镜格10的镜格点11移动。即，顶点4d～4g的位移量是零。

接着，与边界线B2(相当于第1边界线)相接的微镜3的顶点4的位置位于距边界线B2相等距离的位置处。即，在与边界线B2相接的多个微镜3中，顶点4距边界线B2的距离相等。从顶点4向边界线B2上作出的垂线的长度相等。

并且，隔着边界线B2相邻的微镜3的顶点4的位置是关于边界线B2分别线对称的位置。即，在图3中，边界线B2左侧的微镜3的顶点4和边界线B2右侧的微镜3的顶点4位于关于边界线B2线对称的位置处。即，隔着边界线B2相邻的微镜3的顶点4的位置被配置为，在与边界线B2平行的方向上从镜格点11沿相同的朝向移动后的位置。

隔着边界线B2以外的边界线B3、B5、B6彼此相邻的微镜3的顶点4也分别以相同的方法进行配置，因而省略其说明。边界线B3、B5、B6在图3中是与边界线B2一样纵向延伸的边界线。

并且，隔着边界线B1、B4、B7彼此相邻的微镜3的顶点4也分别以相同的思想进行配置，因而省略其详细说明。边界线B1、B4、B7在图3中与边界线B2不同，是横向延伸的边界线。因此，在图3中，边界线B1、B4、B7上侧的微镜3的顶点4和边界线B1、B4、B7下侧的微镜3的顶点4位于关于边界线B1、B4、B7线对称的位置处。

另外，在图3中，隔着边界线B1～B7相接的微镜3的顶点4的位置在距边界线B1～B7为(1/2)·P1的距离处。其中，P1如前面所述是作为基本的正方形镜格10中的镜格点11彼此之间的距离。

根据实施方式1的微镜阵列1，能够相比以往减少微镜阵列的设计数据。

实施方式1的微镜阵列1具有下面的(1)～(4)的要素。

(1)微镜阵列1具有多个微镜3。

(2)微镜阵列1具有多个相同的基本模式透镜组2，该基本模式透镜组2具有第1边界线B1～B7。

(3)微镜阵列1的基本模式透镜组2包括分别具有顶点4的多个微镜3。

(4)多个微镜3各自的顶点4被配置在从基本镜格的镜格点11移动了各自不同的移位量的位置处。基本镜格包括以相等间隔配置的多个镜格点11。

并且，根据实施方式1的微镜阵列1，容易在确保顶点4的位置的随机性的同时使基本模式透镜组2相邻。

另外，实施方式1的微镜阵列1具有下面的(1)～(4)的要素。

(1)基本镜格是正方形镜格10。

(2)边界线B1～B7包括与基本模式透镜组2所包含的多个微镜3相接的直线。在实施方式1中，例如边界线B1～B7用直线示出。

(3)隔着共同的边界线B1～B7相邻的微镜3的顶点4被配置在关于共同的边界线B1～B7线对称的位置处。

(4)隔着共同的边界线B1～B7相邻的微镜3的顶点4被配置在例如移动到通过镜格点11并与共同的边界线B1～B7平行的直线上的位置处。

另外，根据实施方式1的微镜阵列1，能够防止相邻的微镜3彼此的顶点4重叠。

实施方式1的微镜阵列1具有下面的(1)及(2)的要素。另外，将包含一个镜格点11的区域设为单位模式区域12。

(1)基本镜格被第2边界线M1所划分，该第2边界线M1包括连接相邻的单位模式区域12的镜格点11的线段的平分线。

(2)各个微镜3的顶点11的位移量不超过对应的单位模式区域12的第2边界线M1。

<图像显示装置100>

下面，说明实施方式1的图像显示装置100。

图4是概略性示出本发明的实施方式1的图像显示装置100的结构的图。在实施方式1中，以车载头戴式显示器为例说明图像显示装置100。

在下面所示的各实施方式中，对头戴式显示器的屏幕所使用的微镜阵列进行说明。但是，在各实施方式中示出的微镜阵列例如能够应用于小型激光扫描投影仪或者摄像机等的取景器。并且，在各实施方式中示出的微镜阵列例如能够应用于电视机、个人计算机的显示器。并且，在各实施方式中示出的微镜阵列例如能够应用于在汽车、船舶、飞机或者工厂设备等中使用的具有图像显示功能的各种装置的显示部等。

如图4所示，实施方式1的图像显示装置100具有光源部110、MEMS(Micro ElectricMechanical Systems：微型机电系统)镜装置(以后也称作扫描部)130、屏幕140及放大反射镜150。并且，图像显示装置100能够具有反射镜120。

另外，前窗160具有曲率等，在对光线的会聚作出贡献的情况下，与放大反射镜150一起作为光学元件部155(会聚光学系统)包含在图像显示装置100中。

反射镜120对来自光源部110的光进行反射。MEMS镜装置130对被反射镜120反射的光赋予图像信息。从MEMS镜装置130射出的图像光被投影在屏幕140上。并且，屏幕140具有微镜阵列1。放大反射镜150将在屏幕140上形成的图像放大并反射。

另外，放大反射镜150使来自屏幕140的光线会聚，将对于驾驶员而言作为虚像180形成于屏幕140上的图像放大。

光源部110能够具有半导体激光器111、112、113、合波棱镜117、118或者耦合透镜114、115、116。

半导体激光器111、112、113包括红色半导体激光器111、绿色半导体激光器112及蓝色半导体激光器113。即，光源部110具有分别射出三种波长的光的光源。

合波棱镜117、118使从半导体激光器111、112、113射出的激光透过或者反射。由此，从半导体激光器111、112、113射出的激光被合成为同轴且平行的状态。在图4中，光源部110具有两个合波棱镜117、118。

合波棱镜117使从半导体激光器111射出的红色的激光透过，使从半导体激光器112射出的绿色的激光反射。合波棱镜118使由合波棱镜117合成后的红色的激光和绿色的激光透过，使从半导体激光器113射出的蓝色的激光反射。

耦合透镜114、115、116使从半导体激光器111、112、113射出的激光聚光。耦合透镜114使从半导体激光器111出射的红色的激光聚光。耦合透镜115使从半导体激光器112射出的绿色的激光聚光。耦合透镜116使从半导体激光器113射出的蓝色的激光聚光。

耦合透镜114配置在红色半导体激光器111和合波棱镜117之间。耦合透镜115配置在绿色半导体激光器112和合波棱镜117之间。耦合透镜116配置在蓝色半导体激光器113和合波棱镜118之间。

反射镜120将从光源部110射出的激光朝向MEMS镜装置130反射。从光源部110射出的激光是将红色的激光、绿色的激光及蓝色的激光合成后的光。

MEMS镜装置130生成具有图像信息的图像光。并且，MEMS镜装置130具有作为扫描激光的扫描部的功能。

MEMS镜装置130具有反射镜130a。并且，MEMS镜装置130能够具有驱动部130b。

反射镜130a能够以可动中心130c为中心进行摆动。“摆动”是指摇动。驱动部130b使反射镜130a摆动。

MEMS镜装置130使被反射镜120反射后的激光(光束)在屏幕140的面上进行二维扫描。该二维扫描通过反射镜130a的摆动而实现。即，反射镜130a以垂直的两个轴为中心并围绕该轴摆动。

在此，将通过MEMS镜装置130在屏幕140的面上生成的图像称作中间像。

屏幕140具有微镜阵列1。微镜阵列1是微镜3的集合体。屏幕140所包含的微镜3按照其材质(折射率)及曲率使入射到微镜3的光漫射并射出。

“曲率”是表示曲线或者曲面的弯曲程度的量。折射率较高的材质、曲率半径较小的透镜，其焦距较短。曲率半径是曲率的倒数。

在此，在从微镜3射出的出射光的漫射角特性中，将全角显示了中心光度的半值的特性设为漫射角θ。漫射角θ是光扩展的角度。漫射角θ也被称作发散角。

以使得微镜3的漫射角θ成为预先期望的漫射角的方式进行设计。“期望的漫射角”例如是指光照射目视框(eye box)E的整体范围所需要的角度。

由此，图像显示装置100能够使入射到使用了微镜阵列1的屏幕140的光漫射到必要的范围。在图像显示装置100中，入射到屏幕140的光被漫射至必要的范围。“必要的范围”例如是光照射目视框E的整体范围所需要的范围。因此，能够有效使用从光源部110射出的激光。

作为屏幕140，除微镜阵列1以外，还能够使用使光全方位漫射的完全漫射板等。但是，通过使用实施方式1的微镜阵列1，能够控制光的漫射角θ。因此，微镜阵列1能够显示比完全漫射板更明亮的图像。并且，特别在应用于车载装置的情况下，能够提高驾驶员的视觉辨认性。

放大反射镜150例如是凹面形状的反射镜。放大反射镜150对在屏幕140显示的中间像(图像光)放大并反射。并且，放大反射镜150形成虚像180。

被放大反射镜150反射后的包括图像信息的激光(图像光)被前窗160反射，并入射到驾驶员(人)的眼睛170中。即，包含图像信息的激光(图像光)到达目视框E。

将图像光到达的范围称作目视框E。目视框E被设定为驾驶员的眼睛170在驾驶过程中所处的区域。在驾驶员落座于驾驶员席的期间，能够将目视框E视为包括驾驶员的眼睛170所在的车辆内侧的区域。例如，目视框E具有20cm×10cm×10cm的尺寸。因此，从驾驶员看来，目视框E具有纵向、横向以及进深方向。

另外，驾驶员的眼睛170能够在目视框E的范围内移动，因而在各个实施方式的说明中能够将驾驶员的眼睛170换称为目视框E。

从驾驶员的眼睛170看来，被投影于前窗160的图像作为虚像180被重叠在驾驶员前方的风景上。在驾驶员的眼睛170位于被称作目视框E的能够视觉辨认的区域内时，驾驶员能够视觉辨认虚像180。即，在驾驶员的眼睛170位于目视框E内时，驾驶员能够视觉辨认虚像180。

<显示图像的亮度不均的降低>

下面，对于为了进一步提高显示图像的视觉辨认性而从图像显示装置100射出的激光的角度进行说明。下面在光路的说明中将光称作光线。

在被投影于前窗160的图像中产生因微镜阵列1的重复构造引起的亮度不均。在从微镜阵列1射出的光中，由于衍射而产生亮点Bp(明亮点)。即，亮点Bp起因于微镜阵列1的衍射光。亮点Bp由于微镜阵列1的0次衍射光或者1次衍射光或者2次衍射光等而产生。

由于存在多个该亮点Bp，在从光源部110射出的光中产生亮度不均。在亮点Bp的间隔越大时，显示图像的视觉辨认性越低。下面，将亮点Bp的间隔称作亮点间隔Lb。

该亮点间隔Lb例如是0次衍射光的亮点Bp与1次衍射光的亮点Bp之间的间隔。并且，该亮点间隔Lb例如是1次衍射光的亮点Bp与2次衍射光的亮点Bp之间的间隔。在亮点间隔Lb越小时，显示图像的视觉辨认性越高。即，在亮点间隔Lb越小时，亮点越难以观察到。

为了使驾驶员不易识别到亮点Bp，可以研究图像光中包含的光线入射到驾驶员的眼睛170的角度。下面，说明决定图像光中包含的光线入射到人(以下作为驾驶员进行说明)的眼睛170的角度的方法。

图5是示出从图4所示的图像显示装置100射出的图像光由前窗160反射而到达驾驶员的眼睛170的光路的图。另外，在图5中省略了图4所示的反射镜120、光源部110及虚像180。所省略的构成要素以外的构成要素与图4所示的位置关系等相同，因而省略其说明。

图5所示的单点划线表示图像显示装置100的光轴C。光轴C例如是连接MEMS镜装置130的可动反射镜130a的可动中心130c和人的眼睛170的中心的线。人的眼睛170能够在目视框E的范围内移动。因此，人的眼睛170的中心能够作为目视框E的中心。即，光轴C例如是连接MEMS镜装置130的可动反射镜130a的可动中心130c和目视框E的中心E₀的线。

在实施方式1中，屏幕140垂直于光轴C配置。因此，图5的单点划线示出从屏幕140的中心、与屏幕140垂直地延伸的光线G₀的光路。即，该光线G₀是利用MEMS镜装置130扫描激光时在屏幕140的中心通过的光线。

在实施方式1中，将该光线的光路作为光轴C。另外，光轴C被放大反射镜150及前窗160弯折。因此，光轴C例如是连接MEMS镜装置130的可动反射镜130a的可动中心130c和目视框E的中心E₀的光学意义上的直线。

将图5中从MEMS镜装置130的反射镜130a到屏幕140的距离设为距离D₀[mm]。将从屏幕140到放大反射镜150的距离设为距离D₁[mm]。将从放大反射镜150到前窗160的距离设为距离D₂₁[mm]。将从前窗160到驾驶员的眼睛170(目视框E的中心E₀)的距离设为距离D₂₂[mm]。并且，将从放大反射镜150到驾驶员的眼睛170(目视框E的中心E₀)的距离设为距离D₂(D₂＝D₂₁+D₂₂)[mm]，但该距离没有图示。另外，此处示出的距离D₂是指前窗160呈平面形状、不具有会聚功能的情况时的距离。并且，D₀、D₁、D₂₁、D₂₂、D₂分别是指在光轴C上的距离。

并且，将从MEMS镜装置130入射到屏幕140的光线G与光轴C所成的角设为角度θ₀[rad]。光线G是通过MEMS镜装置130被扫描的激光光线。光线G以相对于光轴C为角度θ₀[rad]的角度倾斜。光线G是通过MEMS镜装置130被扫描的，因而角度θ₀[rad]随时间而变化。

角度θ₀[rad]是由光线G₀和光线G₁所成的角，其中，该光线G₀是与通过目视框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀对应的、入射到屏幕140的光线，光线G₁是与通过目视框E的中心E₀的1次衍射光Gd₁对应的、入射到屏幕140的光线。

将从MEMS镜装置130射出的光线G被屏幕140衍射并射出的方向与光轴C所成的角设为角度θ_in[rad]。在此，例如角度θ_in[rad]是光线G被屏幕140(微镜阵列1)衍射的1次衍射光Gd₁与光轴C形成的角度。即，1次衍射光Gd₁相对于光轴C倾斜角度θ_in[rad]。

并且，该1次衍射光Gd₁是入射到目视框E的1次衍射光中、通过目视框E的中心E₀的衍射光。因此，角度θ_in[rad]是光线G被屏幕140(微镜阵列1)衍射的1次衍射光Gd₁中的通过目视框E的中心E₀的衍射光、与光线G被屏幕140(微镜阵列1)衍射的0次衍射光Gd₀中的通过目视框E的中心E₀的衍射光所成的角度。

另外，通常入射到目视框E的0次衍射光Gd₀中的通过目视框E的中心E₀的衍射光位于光轴C上。因此，能够将光轴C设为通过目视框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀、和与该0次衍射光Gd₀对应的入射到屏幕14的光线G₀。在此，入射到屏幕14的光线G₀的0次衍射光是0次衍射光Gd₀。

将被前窗160反射的1次衍射光Gd₁入射到驾驶员的眼睛170的方向与光轴C所成的角设为角度θ_out[rad]。即，相对于光轴C以角度θ_in[rad]从屏幕140射出的1次衍射光Gd₁以相对于光轴C为角度θ_out[rad]的角度入射到眼睛170。

角度θ_out[rad]是通过目视框E的中心E₀的1次衍射光Gd₁、与通过目视框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀所成的角度。

并且，将从MEMS镜装置130入射到屏幕140的光线G在屏幕140上的位置与光轴C之间的距离设为距离r_in[mm]。并且，将被前窗160反射的1次衍射光Gd₁入射到驾驶员的眼睛170的位置与光轴C之间的距离设为距离r_out[mm]。如上所述，距离r_out[mm]是1次衍射光Gd₁入射到目视框E的位置与光轴C之间的距离。在此，以入射到目视框E的位置在包含目视框E的中心E₀且与光轴C垂直的平面上进行考虑。

下面，说明图6所示的结构。

图6所示的结构是将光路简化后的结构。并且，将上述的角度及距离等一并设为“各种变量”。

图6是概略性示出图5所示的图像显示装置100和驾驶员的眼睛170之间的光学关系的图。在图6中，光线G从图的左侧向右侧行进。

具体地讲，在图6中将图5所示的放大反射镜150和前窗160一并置换为一个光学元件部155。即，光学元件部155是形成在屏幕140上形成的图像的虚像的光学系统。在图6中，将通过屏幕140的中心且与屏幕140垂直的轴作为光轴C，并用单点划线示出。

并且，在图6中，MEMS镜装置130(反射镜130a)配置在光轴C上且在屏幕140的左侧。另外，驾驶员的眼睛170(目视框E)位于光轴C上且在屏幕140的右侧。

即，驾驶员的眼睛170(目视框E)配置在相对于屏幕140与MEMS镜装置130(反射镜130a)不同的一侧。即，在光轴C上，屏幕140配置在MEMS镜装置130(反射镜130a)和驾驶员的眼睛170(目视框E)之间。

并且，光学元件部155配置在驾驶员的眼睛170和屏幕140之间。光学元件部155的光轴与屏幕140的光轴相同。

在实施方式1中，光学元件部155包括放大反射镜150和前窗160。但是，例如在如前窗160是平面时前窗160没有会聚功能的情况下，光学元件部155不包括前窗160。并且，光学元件部155能够包括除放大反射镜150和前窗160以外的光学元件。

并且，将光学元件部155的焦距设为焦距f。另外，如在图5的说明中叙述的那样，将光学元件部155和驾驶员的眼睛170在光轴C上的距离设为距离D₂。除此以外的各种变量与利用图5已经说明的情况相同。

如图6所示，从MEMS镜130射出的光线G入射到屏幕140上的从光轴C起的高度为r_in[mm]的位置。从MEMS镜130射出的光线G的出射角是角度θ₀[rad]。另外，角度θ₀[rad]根据MEMS镜130对光线R的扫描而变化。

入射到屏幕140的光线G被屏幕140所包含的微镜阵列1衍射。例如，衍射光的衍射角是由基本模式透镜组2的周期性重复构造而决定的。

入射到屏幕140的光线G的1次衍射光Gd₁以角度θ_in[rad]从屏幕140射出。角度θ_in[rad]是1次衍射光Gd₁相对于光轴C的角度。

然后，从屏幕140射出的1次衍射光Gd₁透过光学元件部155。光学元件部155具有焦距为f[mm]的正的光焦度。

并且，透过光学元件部155的1次衍射光Gd₁入射到驾驶员的眼睛170。入射到驾驶员的眼睛170(目视框E)时的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相对于光轴C的角度。并且，入射到驾驶员的眼睛170时的1次衍射光Gd₁的位置是从光轴C起的高度为r_out[mm]的位置。高度r_out[mm]是由目视框E的中心E₀的位置规定的。

图7是示出图6所示的光学系统的仿真结果的图。

在图7中仅示出了在屏幕140上扫描的光线G的衍射光中入射到目视框E的0次衍射光Gd₀和1次衍射光Gd₁。并且，关于光线G仅示出了与入射到目视框E的0次衍射光Gd₀及1次衍射光Gd₁对应的光线。在图7中，光线G有多条，因而用虚线的椭圆圈起来标注了标号G。

在屏幕140上扫描的光线G用实线示出。0次衍射光用较细的虚线示出。通过0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀用单点划线示出。1次衍射光用更粗疏的虚线示出。通过1次衍射光的光束中心的1次衍射光Gd₁用双点划线示出。

通过0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀通过目视框E的中心E₀。并且，通过1次衍射光的光束中心的1次衍射光Gd₁通过目视框E的中心E₀。

图6所示的1次衍射光Gd₁是图7所示的通过1次衍射光的光束中心的1次衍射光Gd₁。并且，图6所示的0次衍射光Gd₀是图7所示的通过0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀。

关于入射到目视框E的衍射光，通过0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀与通过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。关于入射到目视框E的衍射光，0次衍射光的光束中的通过目视框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀与1次衍射光的光束中的通过目视框E的中心E₀的1次衍射光Gd₁所成的角是角度θ_out。

同样，关于从屏幕140射出的衍射光，通过0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀与通过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。关于从屏幕140射出的衍射光，0次衍射光的光束中的通过目视框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀与1次衍射光的光束中的通过目视框E的中心E₀的1次衍射光Gd₁所成的角是角度θ_in。

同样，关于被反射镜130a反射的光线，与通过0次衍射光的光束中心的0次衍射光Gd₀对应的入射到屏幕140的光线G₀、和与通过1次衍射光的光束中心的1次衍射光Gd₁对应的入射到屏幕140的光线G₁所成的角是角度θ₀。关于被反射镜130a反射的光线，与通过目视框E的中心E₀的0次衍射光Gd₀对应的入射到屏幕140的光线G₀、和与通过目视框E的中心E₀的1次衍射光Gd₁对应的入射到屏幕140的光线G₁所成的角是角度θ₀。

如图7所示，0次衍射光Gd₀会聚于成像面170a(视网膜)上的会聚点Pd₀。并且，1次衍射光Gd₁会聚于成像面170a(视网膜)上的会聚点Pd₁。并且，从会聚点Pd₀到会聚点Pd₁的距离是成像面170a(视网膜)上的亮点间隔Lb。即，会聚点Pd₀、Pd₁相当于上述的亮点。因此，在角度θ_out小于临界视角V_min时，驾驶员难以区别会聚点Pd₀和会聚点Pd₁。

角度θ_out[rad]是指图像光中包含的1次衍射光Gd₁入射到驾驶员的眼睛170的角度。通过使角度θ_out[rad]变化，能够使驾驶员难以识别出衍射光的亮点间隔Lb。

将人眼的视力设为视力a。视力a用能够确认的最小视角V_min的倒数表示。即，视力a＝1/V_min的关系式成立。这种情况下的视角V_min的单位是“分”。将视角V表示为a^-1[′(分)]。即，视角V_min是视力a的倒数。

例如，在以人眼进行说明时，视角V是从物体的两端到眼睛的两条直线所成的角度。Z将物体的高度设为Sv，设物体离开眼睛的节点的距离为Dv的情况下，用V＝2arctan(Sv/(2Dv))表示视角V。另外，节点是指当相对于光轴倾斜的光入射到透镜并得到与该入射光线平行的出射光时，入射光及出射光各自的延长线与光轴相交的点。并且，距离Dv是从眼睛的入射瞳的中心到物体的距离。

并且，在以摄像机等摄像装置取代人眼的情况下，摄像装置的视场角除以摄像元件的像素数得到的值相当于能够确认的最小视角V_min。

例如，在日本，持有普通第一种驾驶证的驾驶员在视力低于0.7的情况下，有义务佩戴眼镜或者隐形眼镜。因此，在日本的临界视角V_min是1.43分(1/0.7＝1.43)。另外，在日本，视力a的测定通常使用朗多环视标。

例如，视力为0.7的驾驶员难以视觉辨认比临界视角V_min(1.43分)小的视角V的影像。

临界视角V_min是识别图像显示装置100显示的图像所需的最小视角V。即，临界视角V_min是驾驶员所需的最小视角V。

优选角度θ_out[rad]满足以下的条件式(1)。条件式(1)表示角度θ_out小于临界视角V_min。即，条件式(1)的1/a是临界视角V_min。另外，式(1)将临界视角V_min的单位“分”变更为[rad]。

[式1]

下面，说明用于满足角度θ_out[rad]的微镜阵列1的结构。

实施方式1的微镜阵列1是将基本模式透镜组2重复配置而成。因此，微镜阵列1包括以重复周期长度L[mm]为基本单位的周期构造。即，在彼此相邻的基本模式透镜组2的对应的位置处存在相同形状的微镜3。

因此，在从微镜阵列1(屏幕140)朝向放大反射镜150射出的光线中包含起因于重复周期长度L[mm]的1次衍射光Gd₁。

例如，在如图2所示微镜1的间隔固定的情况下，重复周期长度为距离P1。但是，通过如图3所示使微镜1的顶点4随机移动，重复周期长度变为距离L。

从光源部110射出的光(光线G)在被微镜阵列1衍射时，在驾驶员观察到的图像中产生多个亮点，这一情况如上所述。但是，以使得亮点间隔缩小到驾驶员的眼睛170难以识别出亮点的程度的方式，决定重复周期长度L[mm]。

另外，该亮点是图7所示的会聚点Pd₀、Pd₁。

因此，对求出使图像中包含的亮点间隔Lb达到驾驶员的眼睛170难以识别亮点程度的重复周期长度L[mm]的方法进行说明。

在图6中，屏幕140中的角度θ₀[rad]和角度θ_in[rad]的关系能够用下面的式(2)表示。波长λ[nm]是从光源部110射出的光线G的波长。式(2)依据于包含重复周期长度L[mm]的周期性构造的光的衍射式。

[式2]

并且，通常在重复周期长度L越长时，显示图像的亮点间隔Lb越窄，在重复周期长度L[mm]越短时，显示图像的亮点间隔Lb越宽。因此，根据下面的关系式(3)，给出使亮点间隔Lb达到驾驶员的眼睛170难以识别出亮点程度的重复周期长度L[mm]的范围。

[式3]

根据图6说明在式(3)中角度θ₀[rad]和角度θ_in[rad]满足的关系。

在图6所示的各个构成要素130a、140、155、E(170)中，通过使用光线矩阵法，能够概略地求出有关光线传播的各种变量的关系式。对于高度r_in[mm]、角度θ_in[rad]、高度r_out[mm]及角度θ_out[rad]，下式(4)的关系成立。高度r_in[mm]表示从屏幕140射出的光线距光轴C上的距离。高度r_out[mm]表示入射到驾驶员的眼睛170(目视框E)的光线距光轴C上的距离。

[式4]

其中，在X＝r_in+D₁θ_in时，式(4)可以用下面的式(5)表示。

[式5]

为了求出入射到驾驶员的眼睛170的光线的角度θ_out[rad]，在式(4)的上段(第一行)的关系式中代入高度r_out＝0，得到下面的关系式(6)。

[式6]

根据式(5)的下段的关系和式(6)的关系，角度θ_in[rad]和角度θ_out[rad]之间的关系成为下面示出的式(7)的关系。

[式7]

其中，角度θ_out[rad]需要满足式(1)示出的范围。因此，在将式(7)代入式(1)时，如下面的式(8)所示求出角度θ_in[rad]满足的范围。

[式8]

即，式(8)表示是与比临界视角V_min小的范围的角度θ_out对应的角度θ_in。式(8)的1/a表示临界视角V_min。

并且，在用角度θ_in[rad]表示式(3)示出的角度θ₀[rad]时，根据图6所示的几何关系，式(9)的关系成立。

[式9]

关于式(9)中的高度r_in[mm]和角度θ_in[rad]之间的关系，根据X＝r_in+D₁θ_in的关系和式(6)，下面的式(10)的关系成立。

[式10]

通过将式(10)代入式(9)，在角度θ₀[rad]和角度θ_in[rad]之间，下面的式(11)的关系成立。

[式11]

因此，在满足式(8)及式(11)所示的关系的同时求出式(3)所示的重复周期长度L[mm]。由此，能够使显示图像中的亮点间隔Lb缩窄到驾驶员的眼睛170难以识别出亮点的程度。

作为各种变量，例如将从光源部110射出的光线G的波长λ[nm]设定为光源中使用的半导体激光器111、112、113的波长。例如，半导体激光器111的波长λ[nm]是638nm(红色)。半导体激光器112的波长λ[nm]是515nm(绿色)。半导体激光器113的波长λ[nm]是450nm(蓝色)。例如，作为各种变量的波长λ[nm]使用这些波长中相对可见度最高的波长。

“相对可见度”是指在设作为基准的波长的光的亮度感为1时，用相对值表示具有与其相同的能量的其它光的亮度感的值。通常，作为基准的波长使用感觉最明亮的555[nm]的黄绿色的光。

在实施方式1中，优选使用绿色的波长(515nm)或者明亮处最大相对可见度的波长(555nm)。“明亮处最大相对可见度”是指人的眼睛在具有相同能量的光中感觉最明亮的波长。

并且，也可以考虑安装图像显示装置100的交通工具的驾驶员的视力a决定临界视角V_min(1/视力a)。

例如，在日本为了取得汽车的普通驾驶证，双眼需要0.7以上的视力a。在将这双眼视力a为0.7的人的眼睛作为基准的情况下，根据式(1)，角度θ_out[rad]为θ_out<4.16×10^-4[rad]。

并且，视力a为2.0的人也使用普通汽车，因而在考虑到此情况时，同样根据式(1)，角度θ_out[rad]成为θ_out<1.45×10^-4[rad]。

根据以上所述，优选角度θ_out[rad]满足下面的条件式(12)。

[式12]

θ_out＜1.45×10^-4rad…(12)

其它各种变量f、D₁、D₂、D₀是根据图像显示装置100的规格决定的值。例如，在设焦距f＝300[mm]、距离D₁＝250[mm]、距离D₂＝1700[mm]及距离D₀＝300[mm]时，重复周期L[mm]约为0.36[mm]。

因此，在实施方式1中，例如作为各种变量的条件，将基本模式透镜组2设为边长为0.36[mm]的正方形。并且，将微镜3彼此之间的间隔设为40[μm]。在这种情况下，为了制作微镜阵列1，设计为约80个微镜3即可。即，能够大幅削减设计数据。

另外，在实施方式1的微镜阵列1中，在与边界线B1～B7相接的微镜3中不存在形状不连续的透镜。即，边界线B1～B7呈直线形状。并且，作为基本模式透镜组2采用了将微镜3进行相同的随机排列而得的透镜组。

因此，能够按照相同的随机排列重复配置微镜3。并且，与完全漫射板等不同，能够容易在短期间内制作进行了光学设计的微镜阵列1。

并且，根据实施方式1，在安装图像显示装置100的车型变化的情况下，从图像显示装置100射出的角度θ_out[rad]有可能不满足式(12)。例如，图5所示的距离D₂₁[mm]和距离D₂₂[mm]中至少一方变化的情况。距离D₂₁[mm]是从放大反射镜150到前窗160的距离。距离D₂₂[mm]是从前窗160到驾驶员的眼睛170的距离。

这样，在各种变量变化的情况下，变更微镜阵列1中的基本模式透镜组2的重复周期长度L[mm]。仅通过此变更，图像显示装置100即可抑制起因于衍射光的视觉辨认性的下降。

因此，不需要变更图像显示装置100中的距离D₀[mm]、距离D₁[mm]、或者放大反射镜150的焦距f等。距离D₀[mm]是从MEMS镜130到屏幕140的距离。屏幕140是指微镜阵列1。距离D₁[mm]是从屏幕140到放大反射镜150的距离。

实施方式1的图像显示装置100具有光源部110、微镜阵列1(屏幕140)、扫描部130及光学系统155。

微镜阵列1具有多个基本模式透镜组2。扫描部130对从光源部110射出的光进行反射，在包含微镜阵列1的面上描绘图像。光学系统155配置在微镜阵列1的光轴C上，将在微镜阵列1上描绘的图像投影在人的眼睛170(视网膜)上。

从光源部110射出的光(光线G)被微镜阵列1衍射，并入射到人的眼睛170。该入射到人的眼睛170的入射光(1次衍射光Gd₁)与光轴C所成的角θ_out例如满足式(12)所示的范围。

通过由多个基本模式透镜组2构成微镜阵列1，能够相比以往减少作为头戴式显示器的屏幕140使用的微镜阵列1的设计数据。

并且，通过将该入射到人的眼睛170的入射光(1次衍射光Gd₁)与光轴C所成的角θ_out设定为例如满足式(12)的值，能够降低亮度不均，提高显示图像的视觉辨认性。

并且，在实施方式1的图像显示装置100中，基本模式透镜组2的重复周期长度L[mm]在式(8)的范围内满足式(3)。例如，将重复周期L[mm]设为大于0.36[mm]的值。因此，亮度不均降低，显示图像的视觉辨认性进一步提高。

距离D₂是指光学系统155和人的眼睛170(目视框E的中心E₀)之间的距离。波长λ是指从光源部110射出的光(光线G)的波长。角度θ₀是指从扫描部130入射到微镜阵列1的光(光线G)与光轴C所成的角。角度θ_in[rad]是指微阵列镜1的1次衍射光Gd₁的衍射角。其中，“衍射角”是指从屏幕140射出的0次衍射光Gd₀与1次衍射光Gd₁所成的角。距离f是指光学系统155的焦距。在图5中，将前窗160作为平面处理，因而距离f为放大反射镜150的焦距。视力a是指观察图像显示装置100显示的图像的人(驾驶员)的视力。重复周期长度L[mm]是指在相邻的基本模式透镜组2的对应的位置处配置的微镜3之间的距离。

实施方式2

在实施方式2中，说明相对于在实施方式1示出的图像显示装置100的光轴C，将屏幕140倾斜了角度θ_M进行配置的情况。

图8是示出在相对于实施方式1所示的图像显示装置100的光轴C，将屏幕140倾斜了角度θ_M进行配置的情况下，从图4所示的图像显示装置100射出的图像光被前窗160反射而到达驾驶员的眼睛170的光路的图。

另外，在图8中省略了图4所示的反射镜120、光源部110及虚像180。除被省略的构成要素以外的构成要素与图4所示的位置关系等相同，因而省略其说明。并且，在图8中除屏幕140以外的构成要素与图5所示的位置关系等相同，因而省略其说明。

在图8中，将从MEMS镜装置130到屏幕140上的与光轴C相交的交点的距离设为距离D₀[mm]。将从光轴C和屏幕140相交的交点到放大反射镜150的距离设为距离D₁[mm]。将从光轴C和屏幕140相交的交点到从MEMS镜装置130射出的光线入射到屏幕140上的位置的距离设为距离D₁₁[mm](参照图9)。距离D₁₁用D₁₁≒θ_M·r_in表示。另外，距离D₀、D₁、D₂₁、D₂₂是指光轴C上的距离。并且，距离D₁₁是指与光轴C平行的方向上的距离。

下面，说明图9所示的结构。图9所示的结构是将光路简化后的结构。并且，将上述的角度及距离等一并设为“各种变量”。

图9是概略性示出图8所示的图像显示装置100和驾驶员的眼睛170之间的光学关系的图。另外，在图9中除屏幕140以外的构成要素与图6所示的位置关系相同，因而省略其说明。

与实施方式1一样，在实施方式2的图像显示装置100中，也通过改变角度θ_out[rad]而能够使驾驶员的眼睛170难以识别出衍射光的亮点间隔Lb。角度θ_out[rad]是指图像光中包含的1次衍射光Gd₁入射到驾驶员的眼睛170的角度。在此，优选角度θ_out[rad]满足条件式(1)。

对为了使角度θ_out[rad]满足条件式(1)的微镜阵列1的结构进行说明。

实施方式2的微镜阵列1重复配置了基本模式透镜组2。因此，微镜阵列1包含以重复周期长度L[mm]为基本单位的周期构造。

即，在彼此相邻的基本模式透镜组2所对应的位置处存在相同形状的微镜3。因此，在从微镜阵列1(屏幕140)朝向放大反射镜150射出的光线中包含起因于重复周期长度L[mm]的衍射光。

在从光源部110射出的光被微镜阵列1衍射时，在驾驶员观察到的图像中产生多个亮点，这与前面叙述的情况一样。但是，以使亮点间隔Lb缩窄到驾驶员的眼睛170难以识别出亮点的程度的方式，决定重复周期长度L[mm]。

在此，对求出使图像中包含的亮点间隔Lb达到驾驶员的眼睛170难以识别出亮点的程度的重复周期长度L[mm]的方法进行详细说明。

在图9中，能够如下面的式(13)所示表示屏幕140中的角度θ₀[rad]和角度θ_in[rad]之间的关系。波长λ[nm]是光源部110射出的光线G的波长。式(13)依据于包含重复周期长度L[mm]的周期性构造的光的衍射式。

[式13]

因此，使驾驶员的眼睛170难以识别出亮点的范围能够用下面的关系式(14)给出。

[式14]

另外，在图9中距离D₁₁是相对于距离D₀或者距离D₁较小的值，因而能够忽略。因此，在式(14)中，角度θ_in[rad]和角度θ₀[rad]满足的关系是与实施方式1相同的条件式(8)和条件式(11)。

因此，决定满足式(8)及式(11)所示的关系的、式(14)所示的重复周期长度L[mm]。由此，能够使显示图像中的亮点间隔Lb缩窄到驾驶员的眼睛170难以识别出亮点的程度。

实施方式3

在实施方式3中，将基本镜格设为六边形镜格21(正六边形镜格)。微镜18的顶点19的位置被配置在从六边形镜格21的镜格点16移动了分别预先设定的变量的位置处。

图10是示出实施方式3的微镜阵列14的图。

在图10中，用两种不同尺寸的粗线框中较粗的粗线框示出基本模式透镜组15。如图10所示，微镜阵列14包含多个基本模式透镜组15。

在微镜阵列14中，多个基本模式透镜组15采取纵向排列两个、横向排列三个的结构。即，多个基本模式透镜组15以在纵向及横向分别为2×3的方式配置。多个基本模式透镜组15隔着边界线B8～B14相邻配置。即，多个基本模式透镜组15重复配置。

在图10中示出了微镜阵列14的一部分区域。因此，实际上在纵向及横向反复排列6个以上的基本模式透镜组15。

在一个基本模式透镜组15的区域内配置了由多边形的边界形成的多个微镜18。微镜18内部的黑点表示微镜18的顶点19。

实施方式3的微镜阵列14采用六边形镜格21作为基本镜格。

微镜阵列14中包含多个微镜18。微镜阵列14是将多个微镜18的顶点19的位置从六边形镜格21的镜格点16分别沿不同方向移动了不同的移位量而形成的。即，顶点19被配置在使六边形镜格21的镜格点16随机移动后的位置处。关于顶点19的位置的设定方法在后面进行说明。

在此，对实施方式3中的基本模式透镜组15的重复周期长度L[mm]进行说明。重复周期长度L[mm]是微镜阵列14中包含的重复构造的最小单位。

在图10中，关注于基本模式透镜组15和在基本模式透镜组15的右侧相邻的基本模式透镜组15b。基本模式透镜组15b与基本模式透镜组15相同，但为了便于说明而标注标号15b。

微镜18a和微镜18b被配置在分别对应的位置处。微镜18a包含在基本模式透镜组15中。微镜18b包含在基本模式透镜组15b中。微镜18a、18b分别用较小的粗框表示。

并且，在图10中，关注于基本模式透镜组15和在基本模式透镜组15的下侧相邻的基本模式透镜组15c。基本模式透镜组15c与基本模式透镜组15相同，但为了便于说明而标注标号15c。

微镜18a和微镜18c被配置在分别对应的位置处。微镜18a包含在基本模式透镜组15中。微镜18c包含在基本模式透镜组15c中。微镜18c用较小的粗框表示。

另外，将顶点19a和顶点19b之间的横向距离设为重复周期长度L₅。并且，将顶点19a和顶点19c之间的纵向距离设为重复周期长度L₆。顶点19a是微镜18a的顶点。顶点19b是微镜18b的顶点。顶点19c是微镜18c的顶点。

下面，详细说明图10所示的微镜18的配置方法。微镜18包含在微镜阵列14的基本模式透镜组15中。

图11是用于说明在本发明的实施方式3中成为微镜18的顶点19的配置基准的基本镜格的图。微镜18包含在微镜阵列14中。

如图11所示，在六边形镜格21中，以镜格点16彼此之间的距离为距离P2的方式排列了多个单位模式区域17。在图11中，为了简化起见，仅对多个单位模式区域17中的4个单位模式区域17标注了镜格点16的标号。并且，六边形镜格21包含多个基本模式透镜组15s。

在此，对实施方式3的六边形镜格21的单位模式区域17进行说明。

单位模式区域17是包含一个镜格点16的区域。单位模式区域17被连接彼此相邻的微镜18的镜格点17的线段的平分线M3(边界线)划分开。

在基本镜格是六边形镜格21的情况下，如图11所示，单位模式区域17为正六边形的区域。如实施方式3的基本模式透镜组15那样正六边形无间隙相邻的构造被称为蜂窝构造。

并且，纵向排列6个、横向排列8个单位模式区域17而成的区域，与图10所示的微镜阵列14的基本模式透镜组15的区域对应。

下面，说明将六边形镜格21的镜格点16作为基准来随机配置微镜18的顶点19的方法。

在图11中，将从镜格点16朝向单位模式区域17的边界线M3按照预先设定的距离划分而成的区域设为移位区域22。移位区域22以六边形镜格21的镜格点16与单位模式区域17的边界线M3之间的距离(P2/2)为基准进行设定。即，从镜格点16向各边界线M3作垂线。移位区域22的边界线M3是该垂线的垂直平分线。

将微镜18的顶点19从镜格点16配置在与移位区域22的区域内的镜格点16不同的位置处。即，使顶点19从镜格点16上分别沿预先设定的不同方向移动不同的移位量。亦即，微镜18的顶点19的位置是从镜格点16上起随机移动的位置。并且，微镜18的顶点19被配置在移位区域22的区域内。

在图11中，将六边形镜格21的镜格点16和单位模式区域17的边界线M3之间的距离设为基准距离S2。即，基准距离S2是从镜格点16向单位模式区域17的边界线M3作的垂线的长度。用虚线示出以如下的线为边的六边形，该线是通过在该垂线上的点且距镜格点16的距离为0.6×S2的点、并与单位模式区域12的边界线M3平行的线。在图11中，将该用虚线示出的六边形的内部设为移位区域22。

配置顶点19时的移动方向及移位量被设定在这样从镜格点16起的预先设定的距离的范围内(移位区域22)。通过将移位区域22设定为小于单位模式区域17，能够防止相邻的微镜18彼此之间的顶点19重合。

采用了实施方式3的微镜18的图像显示装置100能够降低显示图像的亮度不均。

在此，以使基本模式透镜组15隔着边界线B8～B14相互连续的方式，对顶点19赋予移位量。对赋予该移位量的方法进行说明。特别对基本模式透镜组15所包含的微镜18中的与边界线B8～B14相接的微镜18的顶点19的移位量的赋予方法进行说明。

对于图11所示的单位模式区域17全部随机配置微镜18的顶点19的位置。并且，与实施方式1一样，通过描绘沃罗诺伊图可以得到微镜18的边界线。在这种情况下，如图10所示，微镜阵列14中包含的边界线B8～B14为随机的形状。因此，难以重复配置相同的基本模式透镜组15。

因此，在实施方式3的微镜阵列14中，为了重复配置基本模式透镜组15而研究边界线B8～B14的位置及微镜18的顶点19的位置。

图12是用于说明决定与纵向(垂直方向)的边界线B9、B10、B12、B13相接的微镜18中的镜格点16的移位量的方法的图。在图12中，纵基准线B21、B22是成为边界线B9、B10、B12、B13的基准的基准线。将纵基准线B21作为第1纵基准线，将纵基准线B22作为第2纵基准线。

纵基准线B21、B22被设定在无间隙地排列的单位模式区域17上。纵基准线B21、B22的横向间隔是间隔(重复周期长度)L₅。即，间隔(重复周期长度)L₅是纵基准线B21、B22的横向的重复周期长度。此时，只要所设定的纵基准线B21、B22的间隔(重复周期长度)L₅是周期长度P的整数倍即可。

周期长度P是指单位模式区域17的横向的周期长度。在图12中，例如是指后述的区域X11和Z11之间的距离。即，是在纵基准线B21、B22的方向上相同位置的单位模式区域17之间的距离。在六边形镜格21中，周期长度P的值与后述的周期长度Q的值不同。

首先，说明纵基准线B21、B22上的单位模式区域17。这些单位模式区域17相当于第1纵向单位模式区域。在此，对位于纵基准线B21、B22上的对应的位置处的单位模式区域17分别赋予相同方向的相同移位量。在此，“对应”是指所关注的两个单位模式区域17在各自的纵基准线B21、B22的纵向上是相同的位置。纵向是指纵基准线B21、B22延伸的方向。

在图12中，对位于纵基准线B21上的单位模式区域17赋予例如标号Y11、Y21、Y31、YN1-1、YN1。并且，对位于纵基准线B22上的单位模式区域17赋予例如标号Y12、Y22、Y32、YN2-1、YN2。

接着，说明位于纵基准线B21、B22上的单位模式区域17的左侧的单位模式区域17。这些单位模式区域17相当于第2纵向单位模式区域。对这些单位模式区域17中位于对应的位置处的单位模式区域17分别赋予相同方向的相同移位量。

在图12中，对位于纵基准线B21上的单位模式区域17的左侧的单位模式区域17赋予例如标号X11、X21、X31、XN1-1、XN1。并且，对位于纵基准线B22上的单位模式区域17的左侧的单位模式区域17赋予例如标号X12、X22、X32、XN2-1、XN2。

接着，说明位于纵基准线B21、B22上的单位模式区域17的右侧的单位模式区域17。这些单位模式区域17相当于第3纵向单位模式区域。对这些单位模式区域17中的位于对应位置的单位模式区域17分别赋予相同方向的相同移位量。

在图12中，对位于纵基准线B21上的单位模式区域17的右侧的单位模式区域17赋予例如标号Z11、Z21、Z31、ZN1-1、ZN1。并且，对位于纵基准线B22上的单位模式区域17的右侧的单位模式区域17赋予例如标号Z12、Z22、Z32、ZN2-1、ZN2。

在图12中，对单位模式区域17标注了表示位置的标号。在此，例如将位于位置X11的单位模式区域17表示为“区域X11”进行说明。

例如，在图12中，单位模式区域17中的区域X11和区域X12表示位于对应的位置处的单位模式区域17。并且，区域X21和区域X22表示位于对应的位置处的单位模式区域17。区域X31和区域X32表示位于对应的位置处的单位模式区域17。

并且，区域Y11和区域Y12表示位于对应的位置处的单位模式区域17。区域Y21和区域Y22表示位于对应的位置处的单位模式区域17。区域Y31和区域Y32表示位于对应的位置处的单位模式区域17。

并且，区域Z11和区域Z12表示位于对应的位置处的单位模式区域17。区域Z21和区域Z22表示位于对应的位置处的单位模式区域17。区域Z31和区域Z32表示位于对应的位置处的单位模式区域17。

对这些位于对应的位置处的单位模式区域17的镜格点16，赋予相同方向的相同移位量。

并且，将位于纵基准线B21附近的区域X11、X21、X31、Y11、Y21、Y31、Z11、Z21、Z31作为一个组。并且，将位于纵基准线B22附近的区域X12、X22、X32、Y12、Y22、Y32、Z12、Z22、Z32作为一个组。

使这些各个组的各个单位模式区域17的镜格点16的移动方向及移位量成为不同的值。

图13是用于说明决定与横向(水平方向)的边界线B8、B11、B14相接的微镜18中的镜格点16的移位量的方法的图。在图13中，横基准线B31、B32是成为边界线B8、B11、B14的基准的基准线。将横基准线B31作为第1横基准线，将横基准线B32作为第2横基准线。

另外，设第1基准线和第2基准线是彼此相同方向的组合。即，设为纵向的基准线彼此的组合或者横向的基准线彼此的组合。

横基准线B31、B32被设定在无间隙地排列的单位模式区域17上。横基准线B31、B32的纵向的间隔是间隔(重复周期长度)L₆。即，间隔(重复周期长度)L₆是横基准线B31、B32在纵向上的重复周期长度。此时，只要所设定的横基准线B31、B32的间隔(重复周期长度)L₆是周期长度Q的整数倍即可。

周期长度Q是指单位模式区域17的纵向的周期长度。在图13中，例如是指后述的区域α11和β11之间的距离。即，在横基准线B31、B32的方向上相同位置的单位模式区域17之间的距离。

首先，说明横基准线B31、B32上的单位模式区域17。这些单位模式区域17相当于第1横向单位模式区域。在此，对位于横基准线B31、B32上的对应的位置处的单位模式区域17分别赋予相同方向的相同移位量。在此，“对应”是指所关注的两个单位模式区域17在各自的横基准线B31、B32上的横向上是相同的位置。横向是指纵基准线B31、B32延伸的方向。

在图13中，对位于横基准线B31上的单位模式区域17赋予例如标号β11、β21、β31、βN1-1、βN1。并且，对位于横基准线B32上的单位模式区域17赋予例如标号β12、β22、β32、βN2-1、βN2。

接着，说明位于横基准线B31、B32上的单位模式区域17的上侧的单位模式区域17。这些单位模式区域17相当于第2横向单位模式区域。对这些单位模式区域17中位于对应的位置处的单位模式区域17分别赋予相同方向的相同移位量。

在图13中，对位于横基准线B31上的单位模式区域17的上侧的单位模式区域17赋予例如标号α11、α21、α31、αN1-1、αN1。并且，对位于横基准线B32上的单位模式区域17的上侧的单位模式区域17赋予例如标号α12、α22、α32、αN2-1、αN2。

接着，说明位于横基准线B31、B32上的单位模式区域17的下侧的单位模式区域17。这些单位模式区域17相当于第3横向单位模式区域。对这些单位模式区域17中位于对应的位置处的单位模式区域17分别赋予相同方向的相同移位量。

在图13中，对位于横基准线B31上的单位模式区域17的下侧的单位模式区域17赋予例如标号γ11、γ21、γ31、γN1-1、γN1。并且，对位于横基准线B32上的单位模式区域17的下侧的单位模式区域17赋予例如标号γ12、γ22、γ32、γN2-1、γN2。

另外，单位模式区域的组合设为是彼此相同方向的组合。即，纵向相邻的单位模式区域17彼此的组合或者横向相邻的单位模式区域17彼此的组合。

在图13中，对单位模式区域17标注了表示位置的标号。在此，例如将位于位置α11的单位模式区域17表示为“区域α11”进行说明。

例如，在图13中，单位模式区域17中的区域α11和区域α12表示位于对应的位置处的单位模式区域17。并且，区域α21和区域α22表示位于对应的位置处的单位模式区域17。区域α31和区域α32表示位于对应的位置处的单位模式区域17。

并且，区域β11和区域β12表示位于对应的位置处的单位模式区域17。区域β21和区域β22表示位于对应的位置处的单位模式区域17。区域β31和区域β32表示位于对应的位置处的单位模式区域17。

并且，区域γ11和区域γ12表示位于对应的位置处的单位模式区域17。区域γ21和区域γ22表示位于对应的位置处的单位模式区域17。区域γ31和区域γ32表示位于对应的位置处的单位模式区域17。

并且，将位于横基准线B31附近的区域α11、α21、α31、β11、β21、β31、γ11、γ21、γ31作为一个组。并且，将位于横基准线B32附近的区域α12、α22、α32、β12、β22、β32、γ12、γ22、γ32作为一个组。

图14是用上述的方法在无间隙地排列的单位模式区域17内随机配置了微镜18的顶点19的位置的图。

在图14中，黑点表示微镜18的顶点19的位置。在相对于纵基准线B21、B22和横基准线B31、B32分别位于对应的位置处的单位模式区域17中，微镜18的顶点19的位置分别被赋予了相同方向的相同移位量。

例如，顶点19a、19b、19c、19d被配置在单位模式区域17中的相同位置。

顶点19a是位于纵基准线B21的左侧、横基准线B31的上侧的单位模式区域17的顶点19。顶点19b是位于纵基准线B22的左侧、横基准线B31的上侧的单位模式区域17的顶点19。顶点19c是位于纵基准线B21的左侧、横基准线B32的上侧的单位模式区域17的顶点19。顶点19d是位于纵基准线B22的左侧、横基准线B32的上侧的单位模式区域17的顶点19。

并且，如在图9及图10中说明的那样，能够选择纵基准线B21、B22及横基准线B31、B32之间的间隔(重复周期长度)L₅、L₆。通过间隔(重复周期长度)L₅、L₆的选择，能够任意选择基本模式透镜组15的尺寸。

另外，在图12及图13中示出了在纵向及横向设置了基准线B21、B22、B31、B32的情况。但是，也能够使用相同的方法沿倾斜方向划分六边形镜格21。也能够将生成重复配置的随机排列时的基准线设为各种多边形。并且，也能够将基准线设为曲线而非直线。

根据图14所示的单位模式区域17的顶点19的位置，决定多个微镜18的边界线B8～B14。并且，能够得到如图10所示的包含基本模式透镜组15的微镜阵列14。

关于基本模式透镜组15的边界线B8～B14的决定方法，与在实施方式1中已经说明的方法相同。

即，将随机配置的微镜18的多个顶点19设为种子点。作以规定比率对连接相邻的微镜18的种子点(顶点19)间的线段进行内分的直线。该直线是微镜18的边界线M4。图10所示的边界线M4能够通过描绘以该直线为边界线的沃罗诺伊图而得到。该边界线M4相当于第3边界线。即，微镜18的边界线是第3边界线。

图10所示的边界线B8～B14是连接位于基本模式透镜组15的边界的边界线M4而成的线。

例如，该实施方式3中的基本模式透镜组15的纵向的边界线B9、B10、B12、B13，例如也可以通过连接与第1纵向单位模式区域对应的微镜18、和与第2纵向单位模式区域对应的微镜18的边界线M4而得。

并且，纵向的边界线B9、B10、B12、B13也可以通过连接与第1纵向单位模式区域对应的微镜18、和与第3纵向单位模式区域对应的微镜18的边界线M4而得。

第1纵向单位模式区域是区域Y11、Y21、Y31、Y12、Y22、Y32。第2纵向单位模式区域是区域X11、X21、X31、X12、X22、X32。第3纵向单位模式区域是区域Z11、Z21、Z31、Z12、Z22、Z32。

同样，例如该实施方式3中的基本模式透镜组15的横向的边界线B8、B11、B14，例如也可以通过连接与第1横向单位模式区域对应的微镜18、和与第2横向单位模式区域对应的微镜18的边界线M4而得。

并且，横向的边界线B8、B11、B14也可以通过连接与第1横向单位模式区域对应的微镜18、和与第3横向单位模式区域对应的微镜18的边界线M4而得。

第1横向单位模式区域是区域β11、β21、β31、β12、β22、β32。第2横向单位模式区域是区域α11、α21、α31、α12、α22、α32。第3横向单位模式区域是区域γ11、γ21、γ31、γ12、γ22、γ32。

本发明的实施方式3的微镜阵列14也与实施方式1一样也能够应用于图4的图像显示装置100的屏幕140。并且，在微镜阵列14的基本模式透镜组15中，随机配置微镜18的顶点19。由于重复配置该基本模式透镜组15，因而与实施方式1一样，在相邻的周期性构造的对应的位置处存在相同形状的透镜。其中“周期性构造”是指基本模式透镜组15。

因此，产生基于基本模式透镜组15的横向重复周期长度L₅和纵向重复周期长度L₆的周期性构造引起的衍射光。

在实施方式3中也优选与实施方式1同样地，以使得角度θ_out[rad]小于驾驶员的眼睛170的临界视角V_min的方式来决定重复周期长度L₅、L₆[mm]。角度θ_out[rad]是指入射到驾驶员的眼睛170的1次衍射光Gd₁相对于光轴C的入射角度。并且，视角被表示为a^-1[′](分)，是视力a的倒数。

关于以使得角度θ_out[rad]小于驾驶员的眼睛170的临界视角V_min的方式的重复周期长度L[mm]的计算方法，已在实施方式1中进行说明，因而在此省略。

实施方式3的微镜阵列14的基本镜格是六边形镜格21。在六边形镜格21上设定第1纵基准线B21和第2纵基准线B22。第2纵基准线B22与第1纵基准线B21对置配置。第1纵基准线B21和第2纵基准线B22分别位于六边形镜格21上。

相对于第1纵基准线B21和第2纵基准线B22分别位于对应的位置处的第1纵向单位模式区域17，彼此从镜格点16起的移动方向及移位量相同。并且，第2纵向单位模式区域17彼此从镜格点16起的移动方向及移位量也相同。并且，第3纵向单位模式区域17彼此从镜格点16起的移动方向及移位量也相同。

第2纵向单位模式区域17是位于第1纵向单位模式区域17的一个方向侧的区域。第3纵向单位模式区域17是位于第1纵向单位模式区域17的另一个方向侧的区域。在实施方式3中，“一个方向侧”指左侧，“另一个方向侧”指右侧。

第3边界线M4是包含连接相邻的微镜18的顶点19彼此之间的线段的平分线的线。在这种情况下，第1边界线B9、B10、B12、B13包含位于第1纵向单位模式区域17的微镜18具有的第3边界线M4。第3边界线M4是微镜18的边界线。

同样，实施方式3的微镜阵列14的基本镜格是六边形镜格21。在六边形镜格21上设定第1横基准线B31和第2横基准线B32。第2横基准线B32与第1横基准线B31对置配置。第1横基准线B31和第2横基准线B32分别位于六边形镜格21上。

相对于第1横基准线B31和第2横基准线B32分别位于对应的位置处的各第1横向单位模式区域17从镜格点16起的移动方向及移位量相同。并且，各第2横向单位模式区域17同样，从镜格点16起的移动方向及移位量也相同。并且，各第3横向单位模式区域17同样，从镜格点16起的移动方向及移位量也相同。

第2横向单位模式区域17是位于第1横向单位模式区域17的一个方向侧的区域。第3横向单位模式区域17是位于第1横向单位模式区域17的另一个方向侧的区域。在实施方式3中，“一个方向侧”指上侧，“另一个方向侧”指下侧。

第3边界线M4是包含连接相邻的微镜18的顶点19彼此之间的线段的平分线的线。在这种情况下，第1边界线B8、B11、B14包含位于第1横向单位模式区域17的微镜18具有的第3边界线M4。第3边界线M4是微镜18的边界线。

因此，能够进一步提高与第1边界线B8～B14相邻的微镜18的顶点19的位置的随机性。并且，与图1所示的第1边界线B1～B7那样分别是直线的情况相比，基本模式透镜组15彼此之间的第1边界线B8～B14能够进一步提高驾驶员对显示图像的视觉辨认性。并且，能够重复配置相同的基本模式透镜组15。

并且，通过将实施方式3的微镜阵列14应用于图像显示装置100，驾驶员对显示图像的视觉辨认性进一步提高。

实施方式4

实施方式4的微镜阵列29具有彼此不同的基本模式透镜组30、31、32。在基本模式透镜组30、31、32中，微镜3、18的顶点4、19的配置的随机性彼此不同。

图15是示出微镜阵列29的结构的图。

基本模式透镜组30配置在微镜阵列29的中心部。在图15中，在横向排列3个、在纵向排列3个基本模式透镜组30。即，在微镜阵列29的中心部配置了9个基本模式透镜组30。

基本模式透镜组31配置在基本模式透镜组30的区域的周围。以包围基本模式透镜组30的区域的方式配置了一列的基本模式透镜组31。基本模式透镜组30的区域的最外周的基本模式透镜组30与基本模式透镜组31相邻。在图15中配置了16个基本模式透镜组31。

另外，基本模式透镜组32配置在基本模式透镜组31的区域的周围。以包围基本模式透镜组31的区域的方式配置了一列的基本模式透镜组32。基本模式透镜组31与基本模式透镜组32相邻。在图15中配置了24个基本模式透镜组32。

在此，基本模式透镜组30、31、32各自的区域内的微镜3的顶点4、19的配置的随机性彼此不同。对基本模式透镜组30、31、32以使得随机性不同且彼此能够相邻的方式设计了边界线。

在图15中，被设计成能够相邻的边界线是基本模式透镜组30的区域的最外周与基本模式透镜组31的区域的内周之间的边界线B15的形状。并且，被设计成能够相邻的边界线是基本模式透镜组31的外周与基本模式透镜组32的内周之间的边界线B16的形状。

与这些边界线B15、B16相邻的微镜3、18的随机性，在基本模式透镜组30和基本模式透镜组31中或者基本模式透镜组31和基本模式透镜组32中是一样的。

由此，能够将随机性不同的基本模式透镜组30、31、32相邻配置。

但是，关于相同的基本模式透镜组30、31、32，彼此之间的随机性是相同的。

在图15中，示出配置了随机性彼此不同的三种基本模式透镜组30、31、32的微镜阵列29。在实施方式4中，重复配置不同的基本模式透镜组30、31、32。并且，不同的基本模式透镜组30、31、32彼此相邻配置。在实施方式4中，不限定随机性不同的基本模式透镜组30、31、32的类型。

另外，在图15中示出了从微镜阵列29的中心部分朝向周围顺序配置具有不同的随机性的基本模式透镜组30、31、32的情况。但是，也能够按照任意顺序配置随机性不同的基本模式透镜组30、31、32。

另外，以使基本模式透镜组30、31、32中包含的微镜3为彼此不同的漫射角θ(发散角)的方式设计微镜阵列29。由微镜阵列29的透镜面的曲率决定该漫射角θ。通过将包含该微镜阵列29的屏幕140应用于图像显示装置100，能够进一步提高光的利用效率。

图16的(A)及图16的(B)是示出从微镜阵列29射出的光的漫射角θ与目视框E之间的关系的图。

在此，“目视框E”是指在驾驶员的眼睛170移动的情况下，也能够没有缺失地观察到通过图像显示装置100投影在前窗160上的显示图像的范围。即，目视框是指如图16所示的微阵列镜29上的各个位置处的微镜3的漫射角θ全部相互重叠的范围。

图16的(A)是示出随机性不同的基本模式透镜组30、31、32各自所包含的微镜3的漫射角θ全部相同时入射到目视框E的光线的图。即，在图16的(A)中，将图15所示的基本模式透镜组30、31、32中的微镜3的漫射角θ全部设为角度θ1。

图16的(B)是示出随机性不同的基本模式透镜组30、31、32各自所包含的微镜3的漫射角θ按照各个基本模式透镜组30、31、32而彼此不同时入射到目视框E的光线的图。即，在图16的(B)中，将图15所示的基本模式透镜组30、基本模式透镜组31及基本模式透镜组32中的微镜3的漫射角θ分别设为角度θ3、角度θ2及角度θ1。

基本模式透镜组31的漫射角θ是角度θ3。基本模式透镜组32的漫射角θ是角度θ2。基本模式透镜组33的漫射角θ是角度θ1。

另外，角度θ3、θ2、θ1满足θ3<θ2<θ1的关系。即，微镜3的漫射角θ被设计成从周边部朝向中央部而减小。例如，在微镜阵列29的周边部配置的基本模式透镜组32的微镜3的漫射角θ1大于在微镜阵列29的中央部配置的基本模式透镜组30的微镜3的漫射角θ3。

如图16的(B)所示，基本模式透镜组30、31、32的微镜3的漫射角θ1、θ2、θ3的关系被设计成θ3<θ2<θ1。

根据图16可知，不改变目视框E的尺寸，即可提高光的利用效率。即，通过将基本模式透镜组30、31、32的微镜3的漫射角θ1、θ2、θ3的关系设计成θ3<θ2<θ1，与θ3＝θ2＝θ1的情况相比，能够增加入射到目视框的光的量。

这是因为，图16的(B)所示的微镜阵列29从基本模式透镜组30、31射出并入射到目视框E的光量，比图13的(A)所示的微镜阵列29多。

另外，在图16中说明了基本模式透镜组30、31、32为彼此不同的随机性。但是，也可以调整为使随机性相同而仅使漫射角θ不同。

实施方式4的微镜阵列29具有多个不同的基本模式透镜组30、31、32。对于不同的基本模式透镜组30、31、32，微镜3的顶点4被配置在不同的位置处。微镜阵列29中包含的微镜3的顶点4的位置的随机性进一步提高，显示图像的视觉辨认性进一步提高。

并且，根据实施方式4的微镜阵列29，在多个不同的基本模式透镜组30、31、32中，微镜3的漫射角θ被设计成从周边部朝向中央部减小。即，在微镜阵列29的周边部配置的基本模式透镜组32中包含的微镜3的漫射角θ1大于在微镜阵列29的中央部配置的基本模式透镜组30中包含的微镜3的漫射角θ3。由此，不改变目视框E的范围，即可提高光的利用效率。

并且，通过将实施方式4的微镜阵列29应用于图像显示装置100的屏幕140，不改变目视框E的尺寸，即可提高光的利用效率。

如上所述对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式。并且，能够在本发明的范围中任意组合各个实施方式，并能够对各个实施方式进行适当变更或者省略。

标号说明

1、14、29微镜阵列；2、2b、2s、15、15s、30、31、32基本模式透镜组；3、18微镜；4、19顶点；10正方形镜格；21六边形镜格；11、16镜格点；12、17单位模式区域；13、22移位区域；100图像显示装置；111、112、113半导体激光器；117、118合波棱镜；114、115、116耦合透镜；110光源部；120反射镜；130MEMS镜装置(扫描部)；130a反射镜；130b驱动部；130c反射镜的可动中心；140屏幕；150放大反射镜；155光学元件部(会聚光学系统)；160前窗；170驾驶员的眼睛；170a视网膜(成像面)；180虚像；B1～B16边界线；B21、B22纵向基准线；M、M1、M2、M3、M4边界线；L1、L2长度；L重复周期长度；θ_out、θ_in、θ₀、θ_M角度；θ漫射角；S1基准距离；Sv高度；P、Q周期长度；P1、P2距离；L1、L2长度；Lb亮点间隔；Bp亮点；E目视框；E₀目视框E的中心；C光轴；D、D0、D1、D21、D22距离；Dv距离；G₀、G₁、G光线；Gd₀、Gd₁衍射光；Pd₀、Pd₁会聚点；r_out高度；f焦点。

Claims

1.一种图像显示装置，其使得能够从目视框的范围内视觉辨认图像，其特征在于，所述图像显示装置具有：

光源部，其发出光；

屏幕，其包括配置了多个微镜的一个微镜阵列；

扫描部，其包括对从所述光源部射出的光进行反射的反射镜，所述扫描部通过使该反射镜以可动中心为中心进行摆动，使所述光在所述屏幕上扫描而形成所述图像；以及

光学系统，其将所述屏幕上的所述图像引导至所述目视框，

由被所述屏幕衍射的衍射光的光束中的、通过所述目视框的中心的0次衍射光和通过所述目视框的中心的1次衍射光所成的角小于最小视角。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

所述微镜阵列重复配置了多个基本模式透镜组，该基本模式透镜组是随机配置了所述微镜的顶点的区域。

3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，

在设从所述光源部射出的光的波长为λ、设与通过所述目视框的中心的0次衍射光对应的入射到屏幕的光线和与通过目视框的中心的1次衍射光对应的入射到屏幕(140)的光线所成的角为θ₀、设所述微阵列镜的1次衍射光的衍射角为θ_in时，

当设所述光学系统与所述目视框之间的距离为D₂、所述光学系统的焦距为f、所述人的视力为a时，

相邻的所述基本模式透镜组的各自对应的位置处的所述微镜间的距离即基本模式透镜组的重复周期长度L，在下式的范围中，

θ_{i n} < \frac{f - D_{2}}{f} \cdot \frac{1}{a} \cdot \frac{1}{60} \cdot \frac{2 π}{360} [r a d]

满足下式：

L > | \frac{λ}{{sinθ}_{i n} + {sinθ}_{0}} | [m m] .

4.根据权利要求2或3所述的图像显示装置，其特征在于，

所述基本模式透镜组的重复周期长度大于0.36mm。

5.根据权利要求2～4中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，

所述基本模式透镜组以正方形镜格的基本镜格为基础，随机配置所述顶点，

所述基本镜格在各个镜格的中心具有镜格点，

相邻的所述基本模式透镜组的边界线包含直线，

隔着共同的所述直线相邻的多个微镜的顶点的位置被配置在分别关于所述共同的直线线对称的位置处，并且被配置于移动到通过所述镜格点且与共同的所述直线平行的直线上的位置处。

6.根据权利要求2～4中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，

在所述基本模式透镜组中，以六边形镜格的基本镜格为基础，使所述顶点相对于所述镜格点的移位方向及移位量变化而随机配置所述顶点，

所述基本镜格在各个镜格的中心具有镜格点，

在所述六边形镜格上设定第1基准线和与所述第1基准线对置的第2基准线，

分别位于所述第1基准线或者所述第2基准线上并且存在于所述第1基准线和所述第2基准线的各自对应的位置处的第1单位模式区域的所述移位方向及所述移位量彼此相同，

位于所述第1单位模式区域的、与所述第1基准线垂直的方向或者与所述第2基准线垂直的方向上的一侧的第2单位模式区域的所述移位方向及所述移位量彼此相同，

位于所述第1单位模式区域的、与所述第1基准线垂直的方向或者与所述第2基准线垂直的方向上的另一侧的第3单位模式区域的所述移位方向及所述移位量彼此相同，

相邻的所述基本模式透镜组的边界线被设定于，所述第1单位模式区域和所述第2单位模式区域的边界、或者所述第1单位模式区域和所述第3单位模式区域的边界。

7.根据权利要求2～6中任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，

所述屏幕具有所述顶点被随机配置的程度不同的多个所述基本模式透镜组或者所述微镜的漫射角不同的多个所述基本模式透镜组。