JP2019008135A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成により、表示画像の画質を効果的に高めることが可能な画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置２０は、光源１０１と、レーザ光で２次元に走査されることにより画像が描画されるスクリーン１０８と、レーザ光を前記スクリーンに対し走査させる走査部１０６と、走査部１０６を駆動するミラー駆動回路２０３と、スクリーン１０８に描画された画像の虚像を生成する光学系と、を備える。スクリーン１０８には、互いに異なる２方向にそれぞれ並ぶように複数のレンズ領域が配置されている。レンズ領域の列の一方の列ＡＲ１〜ＡＲｎが、スクリーン１０８に対するレーザ光の主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎに対して所定の傾き角θ１だけ相対的に傾いている。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像表示装置に関し、たとえば、乗用車等の移動体に搭載して好適なものである。

近年、ヘッドアップディスプレイと称される画像表示装置の開発が進められ、乗用車等の移動体に搭載されている。乗用車に搭載されるヘッドアップディスプレイでは、画像情報により変調された光がウインドシールド（フロントガラス）に向けて投射され、その反射光が運転者の目に照射される。これにより、運転者は、ウインドシールドの前方に、画像の虚像を見ることができる。たとえば、車速や外気温等が、虚像として表示される。

上記ヘッドアップディスプレイでは、光源として、レーザ光源が用いられ得る。この場合、レーザ光は、映像信号に応じて変調されつつ、スクリーンを走査する。その後、レーザ光は、スクリーンで拡散され、運転者の目付近のアイボックスへと導かれる。これにより、運転者は、多少頭を動かしても、良好かつ安定的に画像（虚像）を見ることができる。アイボックスは、たとえば、横長の矩形形状である。

以下の特許文献１には、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイによってスクリーンが構成された画像表示装置が記載されている。ここでは、マイクロレンズアレイの水平方向のピッチが、マイクロレンズアレイに入射するレーザ光の水平方向のビーム径よりも大きく、マイクロレンズアレイの垂直方向のピッチが、マイクロレンズアレイに入射するレーザ光の垂直方向のビーム径以下に調整されている。

特開２０１４−２３５２６８号

上記特許文献１に記載のように、マイクロレンズアレイのピッチをレーザ光のビーム径よりも大きくすることにより、画像に生じるスペックルを抑制できる。しかし、レーザ光でスクリーンを走査する方式の画像表示装置では、このようにマイクロレンズアレイのピッチを調整するのみでは、画像に干渉縞等が発生し、画質が低下することがあった。

かかる課題に鑑み、本発明は、簡素な構成により、表示画像の画質を効果的に高めることが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、画像表示装置に関する。本態様に係る画像表示装置は、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光で２次元に走査されることにより画像が描画されるスクリーンと、前記レーザ光を前記スクリーンに対し走査させる走査部と、所定間隔の複数の走査ラインに沿って前記レーザ光が前記スクリーン上を移動するよう前記走査部を駆動する駆動部と、前記スクリーンに描画された画像の虚像を生成する光学系と、を備える。前記スクリーンには、互いに異なる２方向にそれぞれ並ぶように複数のレンズ領域が配置され、前記レンズ領域の一方の列が、前記スクリーンに対する前記レーザ光の主走査方向に対して所定の傾き角だけ相対的に傾いている。

本態様に係る画像表示装置によれば、主走査方向に対するレンズ領域の一方の列の傾き角を所定の値に設定することにより、画像に生じる干渉縞を効果的に抑制できる。よって、極めて簡素な構成により、表示画像の画質を効果的に高めることができる。

本発明の第２の態様は、画像表示装置に関する。本態様に係る画像表示装置は、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光で２次元に走査されることにより画像が描画されるスクリーンと、前記レーザ光を前記スクリーンに対し走査させる走査部と、所定間隔の複数の走査ラインに沿って前記レーザ光が前記スクリーン上を移動するよう前記走査部を駆動する駆動部と、前記スクリーンに描画された画像の虚像を生成する光学系と、を備える。前記スクリーンは、前記レーザ光の入射面および出射面のうち、一方に、第１の方向に延び、且つ、前記レーザ光を前記第１の方向に垂直な方向のみに発散させる複数の第１のレンズ部を備え、他方に、前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、且つ、前記レーザ光を前記第２の方向に垂直な方向のみに発散させる複数の第２のレンズ部を備える。前記第１のレンズ部および前記第２のレンズ部の少なくとも一方のレンズ部について、隣り合う当該一方のレンズ部の頂部が、前記スクリーンの厚み方向に所定の距離だけ互いに変位している。

本態様に係る画像表示装置によれば、隣り合う一方レンズ部の変位距離を所定の値に設定することにより、当該一方のレンズ部の境界において生じる低光量の領域を効果的に抑制できる。よって、簡素な構成により、表示画像の画質を効果的に高めることができる。

以上のとおり、本発明によれば、簡素な構成により、表示画質を効果的に高めることができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る画像表示装置の使用形態を模式的に示す図、図１（ｃ）は、実施の形態に係る画像表示装置の構成を模式的に示す図である。 図２は、実施の形態に係る画像表示装置の照射光生成部および照射光生成部に用いる回路の構成を示す図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施の形態に係るスクリーンをレーザ光の入射側および出射側から見た状態を模式的に示す図である。 図４は、実施の形態に係るスクリーンの一部を拡大して示す図である。 図５（ａ）は、実施の形態に係るスクリーンに対するレーザ光の入射状態を模式的に示す斜視図、図５（ｂ）は、実施の形態に係るスクリーンと走査ラインの関係を模式的に示す図である。 図６（ａ）は、実施の形態に係るスクリーンにおいて、横方向に並ぶレンズ領域の列を模式的に示す図、図６（ｂ）は、実施の形態に係る主走査方向に対する走査ラインの歪を模式的に示す図、図６（ｃ）は、実施の形態に係るスクリーンと走査ラインの関係を模式的に示す図である。 図７（ａ）は、比較例に係るスクリーンの設定方法によりスクリーンを設定した場合の画像を示す図、図７（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、実施の形態に係るスクリーンの設定方法によりスクリーンを設定した場合の画像を示す図である。 図８（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、実施の形態に係る、第２のレンズ部のピッチを変化させた場合に、干渉縞が最も抑制される傾き角でスクリーンを傾けた場合の画像を示す写真である。 図９（ａ）は、実施の形態に係るスクリーンを用いた場合の画像の一部を拡大して示す写真、図９（ｂ）は、実施の形態に係るスクリーンの構成を模式的に示す図、図９（ｃ）は、改良されたスクリーンの構成を模式的に示す図である。 図１０（ａ）は、隣り合う第１のレンズ部の頂部を厚み方向に揃えたスクリーンを横方向にレーザ光で走査した場合の、中間像の像面における光の強度分布をシミュレーションにより求めたグラフである。図１０（ｂ）は、隣り合う第１のレンズ部の頂部を厚み方向に５μｍだけ変位させたスクリーンを横方向にレーザ光で走査した場合の、中間像の像面における光の強度分布をシミュレーションにより求めたグラフである。 図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、隣り合う第１のレンズ部の頂部を厚み方向に１０μｍおよび１５μｍだけ変位させたスクリーンを横方向にレーザ光で走査した場合の、中間像の像面における光の強度分布をシミュレーションにより求めたグラフである。 図１２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１０（ａ）、（ｂ）のシミュレーションにおけるレーザ光の強度分布を中間像の像面上に展開した図である。 図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１１（ａ）、（ｂ）のシミュレーションにおけるレーザ光の強度分布を中間像の像面上に展開した図である。 図１４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、他の実施の形態に係るスクリーンをレーザ光の入射側および出射側から見た状態を模式的に示す図である。 図１５（ａ）は、変更例１に係るスクリーンをレーザ光の入射側から見た状態を模式的に示す図、図１５（ｂ）は、変更例に係るスクリーンの一部拡大図である。 図１６は、変更例２に係る画像表示装置の照射光生成部および照射光生成部に用いる回路の構成を示す図である。 図１７（ａ）は、変更例２に係るスクリーンの移動工程の一例を示す図、図１７（ｂ）は、変更例２に係る画像表示装置においてスクリーンを移動させることにより表示される画像の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、適宜、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。

図１（ａ）、（ｂ）は、画像表示装置２０の使用形態を模式的に示す図である。図１（ａ）は、乗用車１の側方から乗用車１の内部を透視した模式図、図１（ｂ）は、乗用車１の内部から走行方向前方を見た図である。

本実施の形態は、車載用のヘッドアップディスプレイに本発明を適用したものである。図１（ａ）に示すように、画像表示装置２０は、乗用車１のダッシュボード１１の内部に設置される。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、画像表示装置２０は、映像信号により変調された光を、ウインドシールド１２下側の運転席寄りの投射領域１３に投射する。投射された光は、投射領域１３で反射され、運転者２の目の位置周辺の横長の領域（アイボックス領域）に照射される。これにより、運転者２の前方の視界に、虚像として所定の画像３０が表示される。運転者２は、ウインドシールド１２の前方の景色上に、虚像である画像３０を重ね合わせて見ることができる。すなわち、画像表示装置２０は、虚像である画像３０をウインドシールド１２の投射領域１３の前方の空間に結像させる。

図１（ｃ）は、画像表示装置２０の構成を模式的に示す図である。

画像表示装置２０は、照射光生成部２１と、ミラー２２とを備える。照射光生成部２１は、映像信号により変調された光を出射する。ミラー２２は曲面状の反射面を有し、照射光生成部２１から出射された光をウインドシールド１２に向けて反射する。ウインドシールド１２で反射された光は、運転者２の目２ａに照射される。照射光生成部２１の光学系とミラー２２は、ウインドシールド１２の前方に虚像による画像３０が所定の大きさで表示されるように設計されている。

ミラー２２は、後述するスクリーン１０８から生じた光により虚像を生成するための光学系を構成する。この光学系は、必ずしも、ミラー２２のみから構成されていなくてもよい。たとえば、この光学系が、複数のミラーを含んでいてもよく、また、レンズ等を含んでいてもよい。

図２は、画像表示装置２０の照射光生成部２１の構成および照射光生成部２１に用いる回路の構成を示す図である。

照射光生成部２１は、光源１０１と、コリメータレンズ１０２ａ〜１０２ｃと、アパーチャ１０３ａ〜１０３ｃと、ミラー１０４と、ダイクロイックミラー１０５ａ、１０５ｂと、走査部１０６と、補正レンズ１０７と、スクリーン１０８とを備える。

光源１０１は、３つのレーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを備える。

レーザ光源１０１ａは、６００〜６６０ｎｍの範囲に含まれる赤色波長のレーザ光を出射し、レーザ光源１０１ｂは、５００〜５５０ｎｍの範囲に含まれる緑色波長のレーザ光を出射し、レーザ光源１０１ｃは、４５０〜４８０ｎｍの範囲に含まれる青色波長のレーザ光を出射する。本実施の形態では、画像３０としてカラー画像を表示するために、光源１０１がこれら３つのレーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを備える。画像３０として単色の画像を表示する場合、光源１０１は、画像の色に対応する１つのレーザ光源のみを備えていてもよい。レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃは、たとえば、半導体レーザからなっている。

レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射されたレーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ１０２ａ〜１０２ｃによって平行光に変換される。コリメータレンズ１０２ａ〜１０２ｃを透過したレーザ光は、それぞれ、アパーチャ１０３ａ〜１０３ｃによって、略同じサイズの円形のビームに整形される。すなわち、アパーチャ１０３ａ〜１０３ｃは、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃからそれぞれ出射されたレーザ光のビームサイズおよびビーム形状を揃えるためのビーム整形部を構成する。

なお、コリメータレンズ１０２ａ〜１０２ｃに代えて、レーザ光を円形のビーム形状に整形し且つ平行光化する整形レンズを用いてもよい。この場合、アパーチャは省略され得る。

その後、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射された各色のレーザ光は、ミラー１０４と２つのダイクロイックミラー１０５ａ、１０５ｂによって光軸が整合される。ミラー１０４は、コリメータレンズ１０２ａを透過した赤色レーザ光を略全反射する。ダイクロイックミラー１０５ａは、コリメータレンズ１０２ｂを透過した緑色レーザ光を反射し、ミラー１０４で反射された赤色レーザ光を透過する。ダイクロイックミラー１０５ｂは、コリメータレンズ１０２ｃを透過した青レーザ光を反射し、ダイクロイックミラー１０５ａを経由した赤色レーザ光および緑色レーザ光を透過する。ミラー１０４と２つのダイクロイックミラー１０５ａ、１０５ｂは、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射された各色のレーザ光の光軸を整合させるように配置されている。

走査部１０６は、ダイクロイックミラー１０５ｂを経由した各色のレーザ光を反射する。走査部１０６は、たとえば、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）ミラーからなっており、ダイクロイックミラー１０５ｂを経由した各色のレーザ光が入射されるミラー１０６ａを、駆動信号に応じて、Ｘ軸に平行な軸と、Ｘ軸に垂直かつミラー１０６ａの反射面に平行な軸の周りに回転させる構成を備える。このようにミラー１０６ａを回転することにより、レーザ光の反射方向が、Ｘ−Ｚ平面に平行な方向およびＹ−Ｚ平面に平行な方向において変化する。これにより、後述のように、各色のレーザ光によってスクリーン１０８が２次元に走査される。

なお、ここでは、走査部１０６が、２軸駆動方式のＭＥＭＳミラーにより構成されたが、走査部１０６は、他の構成であってもよい。たとえば、Ｘ軸に平行な軸の周りに回転駆動されるミラーと、Ｘ軸に垂直かつミラー１０６ａの反射面に平行な軸の周りに回転駆動されるミラーとを組み合わせて走査部１０６が構成されてもよい。

補正レンズ１０７は、走査部１０６によるレーザ光の振り角に拘わらず、各色のレーザ光をＺ軸正方向に向かわせるように設計されている。補正レンズ１０７は、スクリーン１０８近傍の焦点深度が３〜５ｍｍ程度となるように設計されている。補正レンズ１０７は、たとえば、複数のレンズを組み合わせて構成される。

スクリーン１０８は、レーザ光が走査されることにより画像が形成され、入射したレーザ光を運転者２の目２ａの位置周辺の領域（アイボックス領域）に拡散させる作用を有する。スクリーン１０８は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明な樹脂からなっている。スクリーン１０８の構成は、追って、図３（ａ）ないし図５（ａ）を参照して説明する。

画像処理回路２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理ユニットやメモリを備え、入力された映像信号を処理してレーザ駆動回路２０２およびミラー駆動回路２０３を制御する。レーザ駆動回路２０２は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃの出射強度を変化させる。ミラー駆動回路２０３は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、走査部１０６のミラー１０６ａを駆動する。画像表示動作時における画像処理回路２０１における制御については、追って、図５（ｂ）を参照して説明する。

図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、スクリーン１０８をレーザ光の入射側および出射側から見た状態を模式的に示す図である。図３（ａ）、（ｂ）には、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸が、新たに付されている。ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向は、それぞれ、スクリーン１０８の長手方向（横方向）、短手方向（縦方向）および厚み方向である。ｚ軸方向は、図２に示したＺ軸方向と平行である。

図３（ａ）の上側に、破線で囲んだスクリーン１０８の角付近をｙ軸正側から見た拡大図が模式的に示されている。また、図３（ｂ）の右側に、破線で囲んだスクリーン１０８の角付近をｘ軸負側から見た拡大図が模式的に示されている。

図３（ａ）に示すように、スクリーン１０８のレーザ光入射側の面には、レーザ光をｘ軸方向に発散させるための複数の第１のレンズ部１０８ａが、ｘ軸方向に一定ピッチで並ぶように形成されている。第１のレンズ部１０８ａは、ｙ軸方向に平行に延びている。ｙ軸方向に見たときの第１のレンズ部１０８ａの形状は略円弧形状である。第１のレンズ部１０８ａのｘ軸方向の幅（第１のレンズ部１０８ａのピッチ）は、たとえば、５０μｍである。

図３（ｂ）に示すように、スクリーン１０８のレーザ光出射側の面には、レーザ光をｙ軸方向に発散させるための複数の第２のレンズ部１０８ｂが、ｙ軸方向に一定ピッチで並ぶように形成されている。第２のレンズ部１０８ｂは、ｘ軸方向に平行に延びている。ｘ軸方向に見たときの第２のレンズ部１０８ｂの形状は略円弧形状である。第２のレンズ部１０８ｂのｙ軸方向の幅（第２のレンズ部１０８ｂのピッチ）は、たとえば、７０μｍである。第２のレンズ部１０８ｂのｙ軸方向の幅は、第１のレンズ部１０８ａのｘ軸方向の幅と同じであってもよい。

図４は、スクリーン１０８の一部を拡大して示す図である。図４には、スクリーン１０８をレーザ光の入射方向（ｚ軸正方向）に見たときのスクリーン１０８の一部が拡大して示されている。図４において、実線は第１のレンズ部１０８ａの境界を示し、破線は第２のレンズ部１０８ｂの境界を示している。

図４に示すように、レーザ光の入射方向（ｚ軸正方向）に見た場合、第１のレンズ部１０８ａと第２のレンズ部１０８ｂとが重なる領域（ハッチングが付された領域）が、１つのレンズ領域Ｌａ１を構成する。レンズ領域Ｌａ１は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に１列に並んでいる。各レンズ領域Ｌａ１に入射したレーザ光は、第１のレンズ部１０８ａによってｘ軸方向に収束された後拡散され、また、第２のレンズ部１０８ｂによってｙ軸方向に収束された後拡散される。こうして、各レンズ領域Ｌａ１に入射したレーザ光が、運転者２の目２ａの位置周辺の横長の領域（アイボックス領域）に導かれる。

ここで、第１のレンズ部１０８ａの曲率半径Ｒｘと第２のレンズ部１０８ｂの曲率半径Ｒｙは、互いに異なっている。曲率半径Ｒｘは、曲率半径Ｒｙよりも小さく設定される。従って、第１のレンズ部１０８ａによってレーザ光が収束された後発散される広がり角は、第２のレンズ部１０８ｂによってレーザ光が収束された後発散される広がり角よりも大きくなる。このように第１のレンズ部１０８ａおよび第２のレンズ部１０８ｂの曲率を設定することにより、スクリーン１０８を透過するレーザ光を、運転者２の目２ａの位置周辺の横長の領域（アイボックス領域）に導くことができる。第１のレンズ部１０８ａおよび第２のレンズ部１０８ｂの曲率半径は、アイボックス領域の形状に応じて決定される。

図５（ａ）は、スクリーン１０８の構成を模式的に示す斜視図である。図５（ｂ）は、スクリーン１０８と走査ラインの関係を模式的に示す図である。

上記構成を有するスクリーン１０８の入射面（ｚ軸負側の面）が、各色のレーザ光が重ねられたビームＢ１によって走査される。スクリーン１０８の入射面に対して、予め、ビームＢ１が通る走査ラインＬ１〜Ｌｎが、Ｙ軸方向に一定間隔で設定されている。走査ラインＬ１〜Ｌｎの開始位置と終了位置は、Ｘ軸方向において一致している。ビームＢ１の径は、第２のレンズ部１０８ｂの幅よりも小さく設定される。たとえば、ビームＢ１の径は、３５〜６５μｍ程度に設定される。本実施の形態では、ビームＢ１の径が、第２のレンズ部１０８ｂの幅のみならず、第１のレンズ部１０８ａの幅よりも、小さくなっている。

図５（ｂ）に示すように、スクリーン１０８は、第２のレンズ部１０８ｂが、Ｘ軸に平行な状態からＸ−Ｙ平面に平行な方向に傾き角θ１だけ傾くように、配置されている。傾き角θ１は、たとえば、１５°程度に設定される。

ここで、スクリーン１０８の配置方法について、図６（ａ）〜（ｃ）を参照してさらに詳細に説明する。

図６（ａ）は、横方向に並ぶレンズ領域Ｌａ１の列ＡＲ１〜ＡＲｎを模式的に示す図、図６（ｂ）は、主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎに対する走査ラインＬ１〜Ｌｎの歪を模式的に示す図、図６（ｃ）は、スクリーン１０８と走査ラインＬ１〜Ｌｎの関係を模式的に示す図である。

便宜上、図６（ａ）、（ｃ）には、最上段、中段および最下段のレンズ領域Ｌａ１の列ＡＲ１、ＡＲｋ、ＡＲｎのみが示され、図６（ｂ）、（ｃ）には、最上段、中段および最下段の走査ラインＬ１、Ｌｋ、Ｌｎのみが示されている。図６（ａ）、（ｃ）において、Ｏ１は、スクリーン１０８の横方向の中間位置である。

図６（ｂ）に示すように、走査ラインＬ１〜Ｌｎは、走査ラインＬ１〜Ｌｎの主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎに対して、始端と終端がＹ軸正方向にシフトするように歪んでいる。これは、図２に示すミラー１０６ａが互いに直交する２つの回動軸（チルト回動軸、パン回動軸）の周りに個別に回動されることに起因する。

すなわち、各走査ラインの走査において、ミラー１０６ａは、Ｘ軸方向に平行な回動軸（チルト回動軸）に対する回動角が固定された状態で、他方の回動軸（パン回動軸）について回動される。走査ラインＬ１〜Ｌｎの変更は、チルト回動軸に対するミラー１０６ａの回動角を変えることによって行われる。こうしてミラー１０６ａが回動されることにより、図６（ｂ）に示すように、走査ラインＬ１〜Ｌｎが、走査ラインＬ１〜Ｌｎの主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎに対して歪む。

ここで、主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎとは、スクリーン１０８に対して横長長方形の描画領域を設定した場合に、この長方形の長辺に平行な走査方向のことである。図６（ｂ）の場合、主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎは、Ｘ軸に平行な方向であって、ミラー１０６ａがパン回動軸周りの回動方向の中立位置にあるときの、走査ラインＬ１〜Ｌｎの走査方向が対応する。

図６（ｃ）に示すように、スクリーン１０８は、横方向（ｘ軸方向）および縦方向（ｙ軸方向）のレンズ領域Ｌａ１の列のうち、走査ラインＬ１〜Ｌｎに沿う方の横方向（ｘ軸方向）の列ＡＲ１〜ＡＲｎが、主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎに対して傾き角θ１だけ相対的に傾くように、配置される。したがって、本実施の形態では、第２のレンズ部１０８ｂが、主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎに対して、Ｘ−Ｙ平面の平行な方向に傾き角θ１だけ傾くことになる。

本実施の形態では、このようにスクリーン１０８を傾けて配置することにより、画像３０に生じる干渉縞を抑制することができる。以下、この効果について、図７（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

＜干渉縞の抑制＞
発明者らは、傾き角θ１を変化させた場合に画像３０に生じる干渉縞を実験により確認した。

実験では、上記実施の形態と同様、入射面と出射面にそれぞれ第１のレンズ部１０８ａと第２のレンズ部１０８ｂが形成されたスクリーン１０８を用いた。

実験の条件は、以下のように設定した。

・第１のレンズ部１０８ａの幅 … ５０μｍ
・第２のレンズ部１０８ｂの幅 … ５０μｍ
・第１のレンズ部１０８ａによるレーザ光の広がり角 … ±２２度
・第２のレンズ部１０８ｂによるレーザ光の広がり角 … ±１０度
・第１のレンズ部１０８ａと第２のレンズ部１０８ｂとの距離 … ０．３ｍｍ
・スクリーン１０８の入射面におけるビーム径（ＦＷＨＭの場合） … ４５μｍ

上記条件のうち、レーザ光の広がり角は、レーザ光の光軸を中心として互いに離れる方向をそれぞれ正負として示した。また、スクリーン１０８は、第１のレンズ部１０８ａと第２のレンズ部１０８ｂが、それぞれ、厚み０．３ｍｍのシートの表裏面に形成されたものを用いた。したがって、第１のレンズ部１０８ａと第２のレンズ部１０８ｂとの距離は０．３ｍｍであった。

実験では、上記実施の形態と同様の光学系を備えた画像表示装置２０で白色無地の画像３０を表示させ、アイボックスの位置で画像３０を撮像した。また、画像３０を走査方向に９つの領域に分割し、白色無地の輝度の階調を領域ごとに相違させた。すなわち、最高階調（白）を２５５、最低階調（黒）を０として、０、３１、６３、９５、１２７、１５９、１９１、２２３、２５５の各階調を、それぞれ、９つの領域に設定した。

図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本実験において撮像された画像の写真である。各写真には、上記９つの領域に輝度の階調を示す数字が付記されている。図７（ａ）は、傾き角θ１が０である場合（比較例）に撮像された写真であり、図７（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、傾き角θ１が１０°、１５°である場合（実施の形態）に撮像された写真である。

図７（ａ）に示すように、傾き角θ１が０に設定された場合、画像に干渉縞が明確に生じていることが分かる。上記のように走査ラインは主走査方向に対して歪んでいるため、画像は走査ラインと同様の形状に湾曲し、また、画像に生じる干渉縞は曲線状に生じている。

これに対し、図７（ｂ）に示すように、傾き角θ１が１０°の場合は、傾き角θ１が０°の場合に比べて、干渉縞のピッチが狭くなり、干渉縞が目立ちにくくなっている。さらに、傾き角θ１が１５°の場合は、干渉縞の間隔が顕著に小さくなっており、干渉縞は、略確認され得ない状態となっている。

なお、図７（ａ）〜（ｃ）には、傾き角θ１が、それぞれ、０°、１０°、１５°の場合の写真が示されているが、発明者らは、傾き角θ１を０°から徐々に変化させた場合の画像の動画を撮像した。この動画では、傾き角θ１の変化に伴い、干渉縞の分布およびピッチが動的に変化し、傾き角θ１が１５°あたりで、図７（ｃ）に示すように、干渉縞が略確認され得ない状態となった。この実験から、上記実験条件と異なる条件が設定された場合であっても、傾き角θ１を所定の角度に設定することにより、干渉縞を略目立ち得ない状態にまで効果的に抑制可能であると想定され得る。

以上のように、本実施の形態によれば、上記のようにスクリーン１０８を傾けて配置することにより、画像３０に生じる干渉縞を略目立たない状態にまで効果的に抑制することができる。

＜ピッチと傾き角の関係＞
次に、発明者らは、第２のレンズ部１０８ｂのピッチＰ１を変化させた場合に、最も干渉縞を抑制可能なスクリーン１０８の傾き角θ１がどのように変化するかを検証した。その結果、発明者らは、最も干渉縞を抑制可能なスクリーン１０８の傾き角θ１が、略１５°〜２０°の範囲に収まることを確認した。

このことは、同様に第２のレンズ部１０８ｂのピッチを固定させて、走査ライン間のピッチを変化させた場合においても同様のことが言える。なぜならば、干渉縞の周期や濃淡は、走査ライン間のピッチと第２のレンズ部１０８ｂとのピッチとの関係性に起因するためである。

図８（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、第２のレンズ部１０８ｂのピッチＰ１を変化させた場合に、干渉縞が最も抑制される傾き角θ１でスクリーン１０８を傾けた場合の画像を示す写真である。

本実験の条件は、第２のレンズ部１０８ｂのピッチＰ１（第２のレンズ部１０８ｂの幅）を除いて、上記干渉縞の実験の条件と同じとした。

図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、ピッチＰ１を４５μｍ、５０μｍ、５５μｍ、６０μｍに設定した場合に干渉縞を最も抑制可能な傾き角θ１は、それぞれ、１８°、１５°、１８°、２０°であった。これらの傾き角θ１は、１５°〜２０°の範囲に収まった。発明者らが、さらに異なるピッチＰ１により最適な傾き角θ１を確認したところ、最適な傾き角θ１は、１５°〜２０°の範囲内でサイクリックに変化した。これにより、第２のレンズ部１０８ｂのピッチＰ１に応じて、スクリーン１０８の傾き角θ１を１５°〜２０°の範囲において設定することにより、画像３０に生じる干渉縞を効果的に抑制できることが確認できた。したがって、スクリーン１０８の傾き角θ１は、１５°〜２０°の範囲において設定することが適正であると言える。

＜粒状感の抑制＞
次に、発明者らは、画像３０に生じる粒状感について検討した。

図９（ａ）は、上記実施の形態で示したスクリーン１０８を用いて表示された画像の一部を拡大して示す写真である。この写真は、上記干渉縞の実験と同様、アイボックスの位置で撮像して得た。ここでは、画像表示装置２０によって輝度階調が均一の白色無地の画像３０を表示させた。

スクリーン１０８の条件は、上記干渉縞の実験の場合と同様である。なお、この実験では、傾き角θ１が０°に設定された。すなわち、スクリーン１０８は、傾けることなく設置した。また、スクリーン１０８の入射面に設けられた第１のレンズ部１０８ａは、図９（ｂ）に示すように、全ての第１のレンズ部１０８ａの曲率中心Ｃ０が、ｚ軸方向において同じ位置となるように構成された。スクリーン１０８の出射面に設けられた第２のレンズ部１０８ｂについても、全ての第２のレンズ部１０８ｂの曲率中心が、スクリーン１０８の厚み方向（ｚ軸方向）において同じ位置となるように、第２のレンズ部１０８ｂのレンズ面が構成された。したがって、全ての第１のレンズ部１０８ａの頂部がスクリーン１０８の厚み方向に揃っており、また、全ての第２のレンズ部１０８ｂの頂部がスクリーン１０８の厚み方向に揃っていた。

このように構成されたスクリーン１０８を用いた場合、図９（ａ）に示すように、画像３０において、格子状に低輝度の部分が生じた。この低輝度の部分によって、画像３０に粒状感が生じ、画像３０の品質が低下した。

発明者らは、これらの低輝度の部分は、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの境界および隣り合う第２のレンズ部１０８ｂの境界において、スクリーン１０８から生じる光の強度が低下することが原因であると考えた。そこで、発明者らは、これら境界において、スクリーン１０８から生じる光の強度が低下することを抑制するための構成を検討した。

その結果、発明者らは、図９（ｃ）に示すように、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの曲率中心Ｃ１、Ｃ２を、スクリーン１０８の厚み方向（ｚ軸方向）において互いに変位させ、第２のレンズ部１０８ｂについても、同様に、隣り合う第２のレンズ部１０８ｂの曲率中心を、スクリーン１０８の厚み方向（ｚ軸方向）において互いに変位させることを想起した。すなわち、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの頂部をスクリーン１０８の厚み方向（ｚ軸方向）において互いに変位させ、隣り合う第２のレンズ部１０８ｂの頂部をスクリーン１０８の厚み方向（ｚ軸方向）において互いに変位させることを想起した。

そこで、発明者らは、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの頂部の変位距離ΔＳを変化させた場合に、スクリーン１０８以降の光学系で生じる中間像の像面において、光の強度分布がどのように変化するかをシミュレーションにより求めた。

図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変位距離ΔＳを０μｍ、５μｍに設定したスクリーン１０８を横方向（ｘ軸方向）にレーザ光で走査した場合の中間像の像面における光の強度分布を示すグラフ（シミュレーション結果）である。また、図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変位距離ΔＳを１０μｍ、１５μｍに設定したスクリーン１０８を横方向（ｘ軸方向）にレーザ光で走査した場合の中間像の像面における光の強度分布を示すグラフ（シミュレーション結果）である。

ここでは、第１のレンズ部１０８ａのみの作用による強度分布について検証した。また、横方向（ｘ軸方向）に並ぶ５つの第１のレンズ部１０８ａをレーザ光で走査した場合の光強度をシミュレーションにより求めた。図１０（ａ）〜図１１（ｂ）のグラフにおいて、横軸は、レーザ光の走査位置に対応する像面上の位置をｘ座標値として示した。ここでは、５つの第１のレンズ部１０８ａのうち中央の第１のレンズ部１０８ａのｘ軸方向の中心位置を、横軸のｘ軸座標値の原点（ｘ＝０）に設定した。縦軸の光強度は、ビームの光軸中心における光の強度とした。

図１２（ａ）〜図１３（ｂ）は、それぞれ、図１０（ａ）〜図１１（ｂ）のシミュレーションにおける強度分布を中間像の像面（ｘ−ｙ座標平面）上に展開した図である。図１２（ａ）〜図１３（ｂ）の横軸は、図１０（ａ）〜図１１（ｂ）のグラフの横軸と同じであり、図１２（ａ）〜図１３（ｂ）の縦軸は、スクリーン１０８の縦方向（ｘ軸方向）におけるレーザ光の走査位置をｙ座標値として示した。ここでは、ビームスポットのｙ軸方向の中心位置を、縦軸のｙ軸座標値の原点（ｘ＝０）に設定した。図１２（ａ）〜図１３（ｂ）の分布図では、白に近いほど光の強度が高く、黒に近いほど光の強度が低い。

図１０（ａ）に示すように、変位距離ΔＳがゼロに設定された場合、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの境界において、レーザ光の強度が顕著に低下していることが分かる。この場合、図１２（ａ）に示すように、中間像の像面（ｘ−ｙ平面）におけるレーザ光の強度分布には、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの境界に対応する位置に、強度が顕著に低下した幅ΔＤの領域が生じている。

これに対し、図１０（ｂ）に示すように、変位距離ΔＳが５μｍに設定された場合は、変位距離ΔＳがゼロの場合に比べて、レーザ光の強度が顕著に低下している範囲がやや狭くなっている。この場合、図１２（ｂ）に示すように、中間像の像面（ｘ−ｙ平面）におけるレーザ光の強度分布には、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの境界に対応する位置に強度が低下した領域が生じるものの、その幅ΔＤは、図１２（ａ）の場合に比べて抑制されている。

また、図１１（ａ）に示すように、変位距離ΔＳが１０μｍに設定された場合、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの境界における光強度の低下が抑制されている。この場合、図１３（ａ）に示すように、中間像の像面（ｘ−ｙ平面）におけるレーザ光の強度分布において、強度が低下した領域の幅ΔＤが、さらに抑制されている。

さらに、図１１（ｂ）に示すように、変位距離ΔＳが１５μｍに設定された場合は、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの境界における光強度の低下がより一層抑制されている。この場合、図１３（ｂ）に示すように、中間像の像面（ｘ−ｙ平面）におけるレーザ光の強度分布において、幅ΔＤが顕著に抑制され、強度が低下した領域は略存在しない状態となっている。

このように、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの頂部をスクリーン１０８の厚み方向に互いに１５μｍ程度変位させることにより、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの境界における光強度の顕著な低下を無くすことができる。同様に、スクリーン１０８の出射面に形成された第２のレンズ部１０８ｂについても、隣り合う第２のレンズ部１０８ｂの頂部をスクリーン１０８の厚み方向に所定距離だけ互いに変位させることにより、隣り合う第２のレンズ部１０８ｂの境界における光強度の顕著な低下を無くすことができると想定される。このように、各境界位置における光強度の顕著な低下を抑制することにより、図９（ｂ）に示したような、画像３０上における格子状の低光強度部分を解消できる。これにより、画像３０上における粒状感を抑制でき、画像３０の品質を高めることができる。

なお、このように隣り合うレンズ部の頂部を互いに変位させたとしても、変位距離ΔＳは１５μｍ程度であるため、画像３０にボケ等が生じることはないものと想定される。変位距離ΔＳは、画像３０にボケ等が生じない範囲で、画像３０の粒状感を効果的に抑制可能な値に設定すればよい。

本検証で示した構成を、上記実施の形態に示したスクリーン１０８を傾ける構成に組み合わせることにより、画像３０に生じる干渉縞の抑制と粒状感の抑制を同時に実現できる。

ただし、本検証で示した構成は、必ずしも、スクリーン１０８を傾けて配置する構成に組み合わせられずともよく、粒状感の抑制のみを目的とする場合は、本検証で示した構成のみが適用されてもよい。また、本検証で示した構成は、必ずしも、第１のレンズ部１０８ａと第２のレンズ部１０８ｂの両方に適用されずともよく、第１のレンズ部１０８ａと第２のレンズ部１０８ｂの何れか一方のみに適用されてもよい。たとえば、第１のレンズ部１０８ａについてのみ、隣り合うレンズ部の頂部をスクリーン１０８の厚み方向に互いに変位させてもよい。この場合、第１のレンズ部１０８ａの境界における光強度の顕著な低下が効果的に抑制され得る。

＜実施形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。

図７（ａ）〜（ｃ）に示したように、主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎに対するレンズ領域Ｌａ１の列ＡＲ１〜ＡＲｎの傾き角θ１を所定の値に設定することにより、画像３０に生じる干渉縞を効果的に抑制できる。よって、極めて簡素な構成により、画像３０の画質を効果的に高めることができる。

なお、傾き角θ１は、上記「ピッチと傾き角の関係」の検証において示したとおり、１５°〜２０°に設定すればよい。これにより、画像３０に生じる干渉縞を効果的に抑制できる。

また、上記「粒状感の抑制」の検証において、図９（ａ）〜図１３（ｂ）を参照して示したとおり、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの頂部を、スクリーン１０８の厚み方向に所定の変位距離だけ互いに変位させ、さらに、隣り合う第２のレンズ部１０８ｂの頂部を、スクリーン１０８の厚み方向に所定の変位距離だけ互いに変位させることにより、画像３０に生じる粒状感を抑制できる。よって、簡素な構成により、画像３０の画質を効果的に高めることができる。

また、本実施の形態では、主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎにおけるレンズ領域Ｌａ１のピッチ（第１のレンズ部１０８ａのピッチ）が、主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎにおけるレーザ光のビーム径よりも大きく設定されている。これにより、画像３０に生じるスペックルを抑制することができる。

＜他の実施形態＞
画像３０に生じる干渉縞は、第２のレンズ部１０８ｂからビームがずれることより生じる。このため、上記実施の形態では、干渉縞の抑制のために、第２のレンズ部１０８ｂを主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎに対して傾き角θ１だけ傾ける構成を用いた。しかし、このように第２のレンズ部１０８ｂを傾けると、画像３０上における光量の分布がやや不均一になる。加えて、上記実施の形態では、第２のレンズ部１０８ｂとともに第１のレンズ部１０８ａも傾けられるため、画像３０上における光量の分布の不均一性はさらに大きくなる。第１のレンズ部１０８ａは、干渉縞の発生および抑制に関与しないため、なるべく、走査ラインの主走査方向に垂直な状態に配置されることが好ましい。

そこで、他の実施形態では、スクリーン１０８が設置された状態において第１のレンズ部１０８ａが走査ラインの主走査方向に垂直な状態で配置されるように、予め、スクリーン１０８が構成される。

図１４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、他の実施の形態に係るスクリーン１０８をレーザ光の入射側および出射側から見た状態を模式的に示す図である。

図１４（ａ）に示すように、第１のレンズ部１０８ａは、縦方向（ｙ軸方向）に延びるように、スクリーン１０８に配置されている。

図１４（ｂ）に示すように、第２のレンズ部１０８ｂは、横方向（ｘ軸方向）に対して傾き角θ１だけ傾けられて、スクリーン１０８に配置されている。ここで、傾き角θ１は、上記実施の形態と同様、画像３０上の干渉縞を最も抑制可能な傾き角である。

スクリーン１０８は、横方向（ｘ軸方向）が上記実施の形態で示した主走査方向（Ｘ軸方向）に平行となるように設置される。よって、この構成によれば、第２のレンズ部１０８ｂは、走査ラインの主走査方向に対して傾き角θ１だけ傾き、第１のレンズ部１０８ａは、走査ラインの主走査方向に垂直に延びるように配置される。これにより、画像３０における干渉縞を効果的に抑制できるとともに、第１のレンズ部１０８ａが主走査方向に垂直な方向から傾くことによる画像３０上の光量の不均一性を抑制できる。よって、当該他の実施の形態によれば、上記実施の形態に比べて、画像３０の品質をより一層高めることができる。

なお、当該他の実施形態においても、上記「ピッチと傾き角の関係」において検証したとおり、傾き角θ１は、１５°〜２０°の範囲で設定されればよい。

また、当該他の実施形態においても、上記「粒状感の抑制」の検証において示した構成、すなわち、隣り合うレンズ部をスクリーン１０８の厚み方向に変位させる構成を、適用してもよい。これにより、干渉縞の抑制とともに、画像に生じる粒状感をさらに抑制することができる。

＜変更例１＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施の形態の他に、種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、スクリーン１０８の入射面と出射面に、それぞれ、第１のレンズ部１０８ａと第２のレンズ部１０８ｂとを配置したが、スクリーン１０８の入射面と出射面の何れか一方に、レーザ光をｘ軸方向およびｙ軸方向に発散させるためのレンズ群を配置する構成であってもよい。

図１５（ａ）は、スクリーン１０８の入射面に、レーザ光をｘ軸方向およびｙ軸方向に発散させるための複数のレンズ部１０８ｅ（マイクロレンズアレイ）を配置した構成例を示す図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の一部の領域をｚ軸正側から見た拡大図である。

なお、この構成では、１つのレンズ部１０８ｅが、図４に示した１つのレンズ領域Ｌａ１に対応する。

図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、スクリーン１０８の入射面には、平面視において矩形のレンズ部１０８ｅが、ｘ軸に平行な横方向とｙ軸に平行な縦方向に所定数ずつ並ぶように形成されている。各レンズ部１０８ｅの横方向の幅Ｗｘは互いに同一であり、また、各レンズ部１０８ｅの縦方向の幅Ｗｙも互いに同一である。幅Ｗｘ、Ｗｙは、５０μｍ程度である。図１５（ｂ）の例では、幅Ｗｘと幅Ｗｙが互いに同一の寸法に設定されているが、幅Ｗｘと幅Ｗｙの寸法が異なっていてもよい。

各レンズ部１０８ｅは、ｘ軸方向の曲率半径Ｒｘとｙ軸方向の曲率半径Ｒｙが互いに異なっている。ここで、曲率半径Ｒｘは曲率半径Ｒｙよりも小さく設定される。従って、レンズ部１０８ｅは、Ｘ軸方向の曲率がＹ軸方向の曲率よりも大きくなっている。このようにレンズ部１０８ｅの曲率を設定することにより、上記実施の形態と同様、各レンズ部１０８ｅを透過するレーザ光を、効率良く、運転者２の目２ａの位置周辺の横長の領域（アイボックス領域）に導くことができる。レンズ部１０８ｅの曲率は、アイボックス領域の形状に応じて決定される。

本変更例においても、上記実施の形態と同様、スクリーン１０８を傾けて配置することにより、画像３０における干渉縞を抑制できる。これにより、画像３０の品質を高めることができる。

なお、変更例においても、上記他の実施形態と同様、ｘ軸方向のレンズ領域Ｌａ１の列をレーザ光の主走査方向に対して傾き角θ１だけ傾けた状態において、ｙ軸方向のレンズ領域Ｌａ１の列が主走査方向に垂直となるように、レンズ領域Ｌａ１をスクリーン１０８に配置するようにしてもよい。

＜変更例２＞
上記実施の形態では、スクリーン１０８の位置が固定であったが、画像の表示動作において、スクリーン１０８がＺ軸方向に移動されてもよい。

図１６は、変更例２に係る画像表示装置２０の照射光生成部２１および照射光生成部２１に用いる回路の構成を示す図である。

図１６に示すように、本変更例では、図２の構成に比べて、駆動部１０９と、スクリーン駆動回路２０４が追加されている。駆動部１０９は、スクリーン１０８をレーザ光の進行方向に平行な方向（Ｚ軸方向）に往復移動させる。駆動部１０９は、たとえば、コイルと磁石を用いたアクチュエータにより構成される。たとえば、スクリーン１０８を保持するホルダが、板バネを介して、レーザ光の進行方向に平行な方向（Ｚ軸方向）に移動可能に、ベースに支持される。コイルは、ホルダ側に設置され、磁石はベース側に設置される。スクリーン駆動回路２０４は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、スクリーン１０８を駆動する。

図１７（ａ）は、変更例２に係るスクリーン１０８の移動工程の一例を示す図であり、図１７（ｂ）は、変更例２に係る画像表示装置２０においてスクリーン１０８を移動させることにより表示される画像の一例を示す図である。

図１７（ａ）に示すように、スクリーン１０８は、時刻ｔ０〜ｔ４を１サイクルとして移動が繰り返される。時刻ｔ０〜ｔ１の間に、スクリーン１０８は、初期位置Ｐｓ０から最遠位置Ｐｓ１へと移動され、時刻ｔ１〜ｔ４の間に、スクリーン１０８は、最遠位置Ｐｓ１から初期位置Ｐｓ０へと戻される。スクリーン１０８の移動周期、すなわち、時刻ｔ０〜ｔ４の時間は、たとえば、１／６０秒である。

時刻ｔ０〜ｔ１は、図１７（ｂ）において、奥行き方向に広がる奥行き画像Ｍ１を表示するための期間であり、時刻ｔ１〜ｔ４は、図１７（ｂ）において、鉛直方向に広がる鉛直画像Ｍ２を表示するための期間である。図１７（ｂ）の例において、奥行き画像Ｍ１は、ナビゲーション機能により乗用車１が道路Ｒ１を曲がるべき方向を運転者２に示唆するための矢印であり、鉛直画像Ｍ２は、歩行者Ｈ１が居ることを運転者２に注意喚起するためのマーキングである。たとえば、奥行き画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２は、互いに異なる色で表示される。

時刻ｔ０〜ｔ１において、スクリーン１０８は、初期位置Ｐｓ０から最遠位置Ｐｓ１まで線形に移動される。スクリーン１０８が移動すると、これに伴い、ウインドシールド１２前方の虚像が結像する位置が奥行き方向に移動する。したがって、奥行き画像Ｍ１の奥行き方向の各位置にスクリーン１０８が在るときに、奥行き画像Ｍ１に対応する走査ライン上の、奥行き画像Ｍ１に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを発光させることにより、ウインドシールド１２の投射領域１３の前方に、図１７（ｂ）に示すような奥行き画像Ｍ１を虚像として表示させることができる。

一方、鉛直画像Ｍ２は、奥行き方向には変化せず、鉛直方向のみに広がっているため、スクリーン１０８を、鉛直画像Ｍ２に対応する位置に固定して、虚像の生成を行う必要がある。図１７（ａ）の停止位置Ｐｓ２は、鉛直画像Ｍ２の奥行き位置に対応するスクリーン１０８の位置である。スクリーン１０８は、最遠位置Ｐｓ１から初期位置Ｐｓ０に戻る間に、停止位置Ｐｓ２において、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間、停止される。この間に、鉛直画像Ｍ２に対応する走査ライン上の、鉛直画像Ｍ２に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを発光させることにより、ウインドシールド１２の投射領域１３の前方に、図１７（ｂ）に示すような鉛直画像Ｍ２を虚像として表示させることができる。

以上の制御は、図１６に示す画像処理回路２０１によって行われる。この制御により、時刻ｔ０〜時刻ｔ４の間に、奥行き画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２が虚像として表示される。上記の制御では、奥行き画像Ｍ１の表示タイミングと鉛直画像Ｍ２の表示タイミングにずれが生じるが、このずれは極めて短時間であるため、運転者２は、奥行き画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２を重ねた画像を認識する。こうして、運転者２は、投射領域１３の前方に、映像信号に基づく画像（奥行き画像Ｍ１、鉛直画像Ｍ２）を、道路Ｒ１および歩行者Ｈ１を含む風景に重ねて見ることができる。

なお、図１７（ｂ）では、鉛直画像Ｍ２が１つであったため、図１７（ａ）の工程において、スクリーン１０８の停止位置Ｐｓ２が１つに設定されたが、鉛直画像Ｍ２が複数あれば、それに応じて、図１７（ａ）の工程において、停止位置が複数設定される。ただし、図１７（ａ）の工程において、時刻ｔ０〜ｔ４の時間は一定であり、時刻ｔ４は不変であるため、停止位置の数の増減に応じて、停止位置前後のスクリーン１０８の移動速度（図１７（ａ）の波形の傾き）が変更されることになる。

この変更例２においても、上記実施の形態と同様にスクリーン１０８を傾き角θ１だけ傾けて配置することにより、画像３０に生じる干渉縞を抑制できる。

なお、上記のように、補正レンズ１０７は、スクリーン１０８近傍の焦点深度が３〜５ｍｍ程度となるように設計されている。このため、変更例２に構成のように、スクリーン１０８をＺ軸方向に移動させる場合にも、レーザ光をスクリーン１０８に適切に合焦させることができる。

＜その他の変更例＞
上記実施の形態では、第１のレンズ部１０８ａおよび第２のレンズ部１０８ｂが、凸面形状に構成されたが、第１のレンズ部１０８ａおよび第２のレンズ部１０８ｂが凹面形状に構成されてもよい。この場合も、第２のレンズ部１０８ｂを主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎに対して傾けることにより、画像３０に生じる干渉縞を効果的に抑制できる。また、この場合も、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの頂部（凹面の最深部）をスクリーン１０８の厚み方向に互いに変位させ、隣り合う第２のレンズ部１０８ｂの頂部（凹面の最深部）をスクリーン１０８の厚み方向に互いに変位させることにより、画像３０に生じる粒状感を抑制できる。

また、第１のレンズ部１０８ａあるいは第２のレンズ部１０８ｂにおいて、凹面と凸面を交互に配列させた形状でもよい。この場合、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの頂部（凹面の最深部）のスクリーン１０８の厚み方向に対する変異距離を小さくしても、画像３０に生じる粒状感を抑制できる。

また、上記実施の形態では、図６（ｃ）に示すように、列ＡＲ１〜ＡＲｎが時計方向に傾くようにスクリーン１０８が傾けられたが、列ＡＲ１〜ＡＲｎが反時計方向に傾くようにスクリーン１０８が傾けられてもよい。

また、図９（ｃ）の構成例では、ｘ軸方向において１つおきに現れる第１のレンズ部１０８ａの高さが同じであったが、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの頂部を変位させる構成はこれに限られるものではない。たとえば、ｘ軸方向において１つおきに現れる第１のレンズ部１０８ａの高さを同じに設定しつつ、隣り合う第１のレンズ部１０８ａの頂部をスクリーン１０８の厚み方向に変位させてもよい。第２のレンズ部１０８ｂも同様に変更可能である。また、第１のレンズ部１０８ａの頂部を変位させる構成において、第１のレンズ部１０８ａの曲率半径を変化させることで、頂部の位置を変位させても同様の効果が得られる。

また、上記実施の形態では、図２に示すように、スクリーン１０８の入射面と出射面がＺ軸に対して垂直となるようにスクリーン１０８が配置されたが、スクリーン１０８がこの状態からＸ−Ｚ平面に平行な方向に傾くように配置されてもよい。

また、上記実施の形態では、スクリーン１０８の入射面に第１のレンズ部１０８ａが形成され、スクリーン１０８の出射面に第２のレンズ部１０８ｂが形成されたが、スクリーン１０８の入射面にレーザ光をｙ軸方向（縦方向）に発散させる複数の第２のレンズ部１０８ｂが形成され、スクリーン１０８の出射面にレーザ光をｘ軸方向（横方向）に発散させる複数の第１のレンズ部１０８ａが形成されてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様、スクリーン１０８を傾けて配置することにより、画像３０における干渉縞を抑制することができる。

また、上記実施の形態では、走査ラインＬ１〜Ｌｎが主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎに対して歪んでいたが、走査ラインＬ１〜Ｌｎが主走査方向ＭＤ１〜ＭＤｎと平行であってもよい。たとえば、ミラー１０６ａをチルト回動軸とパン回動軸の両方について同時に回動させる制御を行うことにより、走査ラインＬ１〜Ｌｎの歪みを解消できる。この場合も、上記実施の形態と同様、スクリーン１０８を傾けて配置することにより、画像３０における干渉縞を抑制することができる。

また、図１６に示した変更例２では、スクリーン１０８をＺ軸方向に移動させる構成であったが、Ｚ軸方向に移動させるスクリーン１０８とは別に、Ｚ軸方向の所定位置に固定されたスクリーンを設け、これら２つのスクリーンをレーザ光で走査する構成であってもよい。この場合、Ｚ軸方向の所定位置に固定されたスクリーンも、スクリーン１０８と同様、主走査方向に沿う方のレンズ領域の列が主走査方向に対して傾き角θ１だけ傾くように配置される。これにより、このスクリーンによって表示される画像において干渉縞が発生することを効果的に抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、ｘ軸方向に並ぶレンズ領域Ｌａ１の列ごとに１つの走査ラインが割り当てられた。すなわち、ｘ軸方向に並ぶレンズ領域Ｌａ１の列間のピッチは、走査ラインのピッチと同じであった。しかしながら、ｘ軸方向に並ぶレンズ領域Ｌａ１の列間のピッチと、走査ラインのピッチとは必ずしも同じでなくてもよく、両ピッチが互いに相違していてもよい。

また、上記実施の形態では、光源１０１が３つのレーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを備える構成であったが、１つのレーザ光源の基板に出射波長が異なる複数の発光素子がマウントされたマルチ発光のレーザ光源が、光源１０１として用いられてもよい。この場合、各発光素子から出射されたレーザ光は、たとえば、波長選択性の回折格子によって光軸が整合される。

また、上記実施の形態では、本発明を乗用車１に搭載されるヘッドアップディスプレイに適用した例を示したが、本発明は、車載用に限らず、他の種類の画像表示装置にも適用可能である。

また、画像表示装置２０および照射光生成部２１の構成は、図１（ｃ）および図２、図１６に記載された構成に限られるものではなく、適宜、変更可能である。さらに、第１のレンズ部１０８ａや第２のレンズ部１０８ｂ、レンズ部１０８ｅは、スクリーン１０８に一体形成されてもよく、あるいは、これらレンズ部を有する透明なシートをスクリーン１０８の基材に貼りつける構成であってもよい。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

２０ … 画像表示装置
２２ … ミラー（光学系）
１０１ … 光源
１０６ … 走査部
１０８ … スクリーン
１０８ａ … 第１のレンズ部
１０８ｂ … 第２のレンズ部
２０３ … ミラー駆動回路（駆動部）
Ｌａ１ … レンズ領域
ＭＤ１〜ＭＤｎ … 主走査方向
Ｌ１〜Ｌ７ … 走査ライン

Claims (10)

1. レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光で２次元に走査されることにより画像が描画されるスクリーンと、
   前記レーザ光を前記スクリーンに対し走査させる走査部と、
   所定間隔の複数の走査ラインに沿って前記レーザ光が前記スクリーン上を移動するよう前記走査部を駆動する駆動部と、
   前記スクリーンに描画された画像の虚像を生成する光学系と、を備え、
   前記スクリーンには、互いに異なる２方向にそれぞれ並ぶように複数のレンズ領域が配置され、
   前記レンズ領域の一方の列が、前記スクリーンに対する前記レーザ光の主走査方向に対して所定の傾き角だけ相対的に傾いている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記傾き角が、１５°〜２０°に設定されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項１または２に記載の画像表示装置において、
   前記レンズ領域の他方の列は、前記主走査方向に対して略垂直な方向に延びている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に記載の画像表示装置において、
   前記スクリーンは、前記レーザ光の入射面および出射面のうち、一方に、前記２方向のうち一方に平行な第１の方向に延び、且つ、前記レーザ光を前記第１の方向に垂直な方向のみに発散させる複数の第１のレンズ部を備え、他方に、前記２方向のうち他方に平行な第２の方向に延び、且つ、前記レーザ光を前記第２の方向に垂直な方向のみに発散させる複数の第２のレンズ部を備え、前記レーザ光の入射方向に見て前記第１のレンズ部と前記第２のレンズ部とが重なる領域が、前記１つのレンズ領域となっている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項４に記載の画像表示装置において、
   隣り合う前記第１のレンズ部の頂部が、前記スクリーンの厚み方向に所定の距離だけ互いに変位している、
   ことを特徴とする画像表示装置。
6. 請求項４または５に記載の画像表示装置において、
   隣り合う前記第２のレンズ部の頂部が、前記スクリーンの厚み方向に所定の距離だけ互いに変位している、
   ことを特徴とする画像表示装置。
7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載の画像表示装置において、
   前記主走査方向における前記レンズ領域のピッチが、前記主走査方向における前記レーザ光のビーム径よりも大きく設定されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
8. レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光で２次元に走査されることにより画像が描画されるスクリーンと、
   前記レーザ光を前記スクリーンに対し走査させる走査部と、
   所定間隔の複数の走査ラインに沿って前記レーザ光が前記スクリーン上を移動するよう前記走査部を駆動する駆動部と、
   前記スクリーンに描画された画像の虚像を生成する光学系と、を備え、
   前記スクリーンは、前記レーザ光の入射面および出射面のうち、一方に、第１の方向に延び、且つ、前記レーザ光を前記第１の方向に垂直な方向のみに発散させる複数の第１のレンズ部を備え、他方に、前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、且つ、前記レーザ光を前記第２の方向に垂直な方向のみに発散させる複数の第２のレンズ部を備え、
   前記第１のレンズ部および前記第２のレンズ部のうち少なくとも一方のレンズ部について、隣り合う当該一方のレンズ部の頂部が、前記スクリーンの厚み方向に所定の距離だけ互いに変位している、
   ことを特徴とする画像表示装置。
9. 請求項８に記載の画像表示装置において、
   前記第１のレンズ部および前記第２のレンズ部のうち他方のレンズ部についても、隣り合う当該他方のレンズ部の頂部が、前記スクリーンの厚み方向に所定の距離だけ互いに変位している、
   ことを特徴とする画像表示装置。
10. 請求項８または９に記載の画像表示装置において、
    前記第１のレンズ部および第２のレンズ部のうち走査ラインに交差する方のレンズ部のピッチが、主走査方向におけるビーム径よりも大きく設定されている、
    ことを特徴とする画像表示装置。