JP2019164324A - 画像表示装置、画像投写装置及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーンから光源側へと進入した外光が光学部材の光出射面で反射しても、その反射した外光により画像の視認性を低下させることを抑制する。【解決手段】画像をスクリーン１５ａに表示する画像表示装置において、前記スクリーンと前記画像形成素子との間に光を反射する作用のある光学部材５０９を有し、前記光学部材は、光を反射する全ての地点における法線に沿って前記スクリーン側に向かう光が該スクリーンから外れるように配置されている。【選択図】図１５

Description

本発明は、画像表示装置、画像投写装置及び移動体に関する。

従来、画像をスクリーンに表示する画像表示装置が知られている。当該画像表示装置に表示された画像は、例えばヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の中間画像として利用できる。

特許文献１には、車両（移動体）に搭載されるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置（画像投写装置）に適用された画像表示装置が開示されている。この画像表示装置は、マイクロミラーがアレイ状に配置されたスクリーンを光走査器により光走査することで、スクリーン上に中間画像を形成する。形成された中間画像は、反射面を有する拡大鏡により拡大されて投写される。この画像表示装置では、拡大鏡の反射面へと入射した外光がスクリーンに向かい、スクリーンで反射しても、その反射光が拡大鏡の反射面には戻らないように、スクリーンと拡大鏡との光学位置関係が規定されている。この画像表示装置によれば、スクリーンで反射した外光が画像に重なって画像の視認性を低下させる事態を抑制することができるとされている。

しかしながら、従来の画像表示装置では、スクリーンから更に光源側へと進入した外光が、この光源側に配置された光反射部材又は光透過部材からなる光学部材の光出射面で反射する場合がある。この場合、その反射した外光は、画像光と同じ光路でスクリーンに入射し、画像に重なって画像の視認性を低下させる事態を引き起こす。

上述した課題を解決するために、本発明は、画像をスクリーンに表示する画像表示装置において、画像形成素子を有し、前記スクリーンと前記画像形成素子との間に光を反射する作用のある光学部材を有し、前記光学部材は、光を反射する全ての地点における法線に沿って前記スクリーン側に向かう光が該スクリーンから外れるように配置されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、スクリーンから光源側へと進入した外光が光学部材の光出射面で反射しても、その反射した外光により画像の視認性を低下させることを抑制することができる。

実施形態における画像表示装置の一例を示す概略図。 同画像表示装置の一例のハードウェア構成図。 同画像表示装置の制御装置の一例の機能ブロック図。 同画像表示装置に係る処理の一例のフローチャート。 同画像表示装置の光偏向器の一例を＋Ｚ方向から見たときの平面図。 図５に示す光偏向器のＰ−Ｐ’断面図。 図５に示す光偏向器のＱ−Ｑ’断面図。 光偏向器の第二駆動部の変形を模式的に表した模式図。 （ａ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例を示すグラフ図。（ｂ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形の一例を示すグラフ図。（ｃ）は、（ａ）の駆動電圧の波形と（ｂ）の駆動電圧の波形を重ね合わせた一例を示すグラフ図。 同画像表示装置による光走査を説明する図。 同画像表示装置を適用したヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図。 同ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。 外光により投写画像の視認性が低下する状況を示す説明図。 図１３に示す平面ミラーを曲面ミラーに置き換えた場合において、外光により投写画像の視認性が低下する状況を示す説明図。 実施形態における平面ミラーの配置構成を示す説明図。 図１５に示す平面ミラーを曲面ミラーに置き換えた場合における配置構成を示す説明図。 変形例１におけるＩＲカットフィルターの配置構成を示す説明図。 変形例２における第一平面ミラー及び第二平面ミラーの配置構成を示す説明図。 図１８にしめす第一平面ミラーをレンズに置き換えた場合の配置構成を示す説明図。

以下、本発明の一実施形態について説明する。
まず、図面を参照して、本実施形態に係る画像表示装置について説明する。

図１は、本実施形態における画像表示装置の一例を示す概略図である。
図１に示すように、画像表示装置１０は、制御装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を光走査部材としての光偏向器１３が有する反射面１４により偏向してスクリーン部材１５を光走査して中間画像を形成する。光偏向器１３により光走査可能な領域である走査可能領域１６は、有効走査領域１７を含む。本実施形態において、スクリーンは、スクリーン部材１５の光入射面上における少なくとも有効走査領域１７を含む部分を意味する。

画像表示装置１０は、制御装置１１、光源装置１２、光偏向器１３、第一受光器１８、第二受光器１９により構成される。

制御装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。光源装置１２は、例えばレーザ光を照射するレーザ装置である。光偏向器１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４を可動可能なＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。スクリーン部材１５は、例えば光拡散部材であり、具体的には、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイである。なお、スクリーン部材１５は、光拡散板など他の部材であってもよく、また必ずしも光拡散部材である必要はない。第一受光器１８及び第二受光器１９は、例えば光を受光して受光信号を出力するＰＤ（Photo Diode）である。

制御装置１１は、外部装置等から取得した光走査情報（画像情報）に基づいて光源装置１２及び光偏向器１３の制御信号を生成し、制御信号に基づいて光源装置１２及び光偏向器１３に駆動信号を出力する。また、光源装置１２から出力される信号、光偏向器１３から出力される信号、第一受光器１８から出力される第一受光信号、第二受光器１９から出力される第二受光信号に基づいて、光源装置１２と光偏向器１３の同期や制御信号の生成を行う。

光源装置１２は、制御装置１１から入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。

光偏向器１３は、制御装置１１から入力された駆動信号に基づいて反射面１４を一軸方向（一次元方向）又は二軸方向（二次元方向）の少なくともいずれかに可動させ、光源装置１２からの光を偏向する。なお、駆動信号は、所定の駆動周波数を有する信号である。光偏向器１３は、所定の固有振動数（共振周波数とも呼ぶ。）を有している。

これにより、例えば、光走査情報（画像情報）に基づいた制御装置１１の制御によって、光偏向器１３の反射面１４を所定の範囲で２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光を偏向して光走査することにより、スクリーン部材１５に任意の中間画像を形成（投影）することができる。

なお、光偏向器１３の詳細及び制御装置１１による制御の詳細については後述する。

次に、図２を参照して、画像表示装置の一例のハードウェア構成について説明する。
図２は、画像表示装置の一例のハードウェア構成図である。
図２に示すように、画像表示装置１０は、制御装置１１、光源装置１２、光偏向器１３、第一受光器１８、第二受光器１９を備え、それぞれが電気的に接続されている。その中でも制御装置１１の詳細について以下に説明する。

制御装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ（Random Access Memory）２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６を備えている。

ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、制御装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。

ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が画像表示装置１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。

ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５及び光偏向器ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。また、光源装置ドライバ２５及び光偏向器ドライバ２６を介して光源装置１２及び光偏向器１３の出力信号を取得し、さらに第一受光器１８及び第二受光器１９から受光信号を取得し、出力信号及び受光信号に基づいて制御信号を生成する。

外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Controller Area Network)やＬＡＮ（Local Area Network）、車車間通信、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続又は通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。

光源装置ドライバ２５は、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

光偏向器ドライバ２６は、入力された制御信号に従って光偏向器１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

制御装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。

ここで、光走査情報とは、光源装置１２と光偏向器１３によりスクリーン部材１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、具体的には、例えば、光走査により中間画像を表示する場合の画像データである。

次に、図３を参照して、画像表示装置１０の制御装置１１の機能構成について説明する。
図３は、画像表示装置の制御装置の一例の機能ブロック図である。
本実施形態に係る制御装置１１は、ＣＰＵ２０の命令及び図２に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。

図３に示すように、制御装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現される制御手段であり、光走査情報や各デバイスからの信号を取得し、それらに基づいて制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。

例えば、制御部３０は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。また、制御部３０は、駆動信号出力部３１を介して光源装置１２、光偏向器１３の各出力信号を取得し、各出力信号に基づいて制御信号を生成する。さらに、制御部３０は、第一受光器１８及び第二受光器１９の各受光信号を取得し、各受光信号に基づいて制御信号を生成する。

駆動信号出力部３１は、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２又は光偏向器１３に駆動信号を出力する。駆動信号出力部３１は例えば駆動電圧を光源装置１２又は光偏向器１３に印加する印加手段として機能する。駆動信号出力部３１は、駆動信号を出力する対象ごとに設けられてもよい。

なお、駆動信号は、光源装置１２又は光偏向器１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミング及び照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、光偏向器１３においては、光偏向器１３の有する反射面１４を可動させるタイミング及び可動範囲を制御する駆動電圧である。

次に、図４を参照して、画像表示装置１０がスクリーン部材１５を光走査する処理について説明する。
図４は、画像表示装置に係る処理の一例のフローチャートである。
ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。また、制御部３０は、駆動信号出力部３１を介して光源装置１２、光偏向器１３の各出力信号をそれぞれ取得し、第一受光器１８及び第二受光器１９の各受光信号をそれぞれ取得する。

ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報、各出力信号、各受光信号から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。このとき、起動時は各出力信号、各受光信号を取得できない場合があるため、起動時は別ステップにより所定動作を行ってもよい。

ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２及び光偏向器１３に出力する。

ステップＳ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の可動を行う。光源装置１２及び光偏向器１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。

なお、本実施形態の画像表示装置１０では、１つの制御装置１１が光源装置１２及び光偏向器１３を制御する装置及び機能を有しているが、光源装置用の制御装置と光偏向器用の制御装置を別体に設けてもよい。

また、本実施形態の画像表示装置１０では、一つの制御装置１１に光源装置１２及び光偏向器１３の制御部３０の機能及び駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した制御装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。

次に、図５〜図７を参照して、光偏向器について詳細に説明する。
図５は、２軸方向に光偏向可能な両持ちタイプの光偏向器の平面図である。
図６は、図５のＰ−Ｐ’断面図である。
図７は図５のＱ−Ｑ’断面図である。

図５に示すように、光偏向器１３は、入射した光を反射するミラー部１０１と、ミラー部に接続され、ミラー部をＹ軸に平行な第一軸周りに駆動する第一駆動部１１０ａ，１１０ｂと、ミラー部及び第一駆動部を支持する第一支持部１２０と、第一支持部に接続され、ミラー部及び第一支持部をＸ軸に平行な第二軸周りに駆動する第二駆動部１３０ａ，１３０ｂと、第二駆動部を支持する第二支持部１４０と、第一駆動部及び第二駆動部及び制御装置に電気的に接続される電極接続部１５０と、を有する。

光偏向器１３は、例えば、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板上に反射面１４や第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂ、第二圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆ、電極接続部１５０等を形成した後にエッチング処理等で基板を成形することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、前記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。

ＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる第一シリコン層の上に酸化シリコン層１６２が設けられ、その酸化シリコン層１６２の上にさらに単結晶シリコンからなる第二シリコン層が設けられている基板である。以降、第一シリコン層をシリコン支持層１６１、第二シリコン層をシリコン活性層１６３とする。なお、ＳＯＩ基板は、焼結してシリコン活性層１６３の表面に酸化シリコン層１６４を形成した後に使用される。

シリコン活性層１６３は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に対してＺ軸方向への厚みが小さいため、シリコン活性層１６３、又はシリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４で構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。なお、本実施形態では、シリコン活性層１６３と下部電極２０１の電気的接触を抑制するために酸化シリコン層１６４を設けているが、酸化シリコン層１６４は絶縁性を有する別の材質に置き換えてもよい。

なお、ＳＯＩ基板は、必ず平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば光偏向器１３の形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。

ミラー部１０１は、例えば、円形状のミラー部基体１０２と、ミラー部基体の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１４とから構成される。ミラー部基体１０２は、例えば、シリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４から構成される。

反射面１４は、例えば、アルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。また、ミラー部１０１は、ミラー部基体１０２の−Ｚ側の面にミラー部補強用のリブが形成されていてもよい。

リブは、例えば、シリコン支持層１６１及び酸化シリコン層１６２から構成され、可動によって生じる反射面１４の歪みを抑制することができる。

第一駆動部１１０ａ，１１０ｂは、ミラー部基体１０２に一端が接続し、第一軸方向にそれぞれ延びてミラー部１０１を可動可能に支持する２つのトーションバー１１１ａ，１１１ｂと、一端がトーションバーに接続され、他端が第一支持部の内周部に接続される第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂと、から構成される。

図６に示すように、トーションバー１１１ａ，１１１ｂは、シリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４から構成される。また、第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３と酸化シリコン層１６４の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。

上部電極２０３及び下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。

図５に戻り、第一支持部１２０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４から構成され、ミラー部１０１を囲うように形成された矩形形状の支持体である。

第二駆動部１３０ａ，１３０ｂは、例えば、折り返すように連結された複数の第二圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆ、１３２ａ〜１３２ｆから構成されており、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂの一端は第一支持部１２０の外周部に接続され、他端は第二支持部１４０の内周部に接続されている。このような蛇行状構造をミアンダ構造と呼ぶ。また、第二圧電駆動部のように１つの梁と駆動力を有する部材で構成されている構造を駆動カンチレバーとも呼ぶ。

このとき、第二駆動部１３０ａと第一支持部１２０の接続箇所及び第二駆動部１３０ｂと第一支持部１２０の接続箇所、さらに第二駆動部１３０ａと第二支持部１４０の接続箇所及び第二駆動部１３０ｂと第二支持部１４０の接続箇所は、反射面１４の中心に対して点対称となっている。

図７に示すように、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂは、弾性部であるシリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４の＋Ｚ側の面上に下部電極２０１、圧電部２０２、上部電極２０３の順に形成されて構成される。上部電極２０３及び下部電極２０１は、例えば金（Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）等から構成される。圧電部２０２は、例えば、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。

図５に戻り、第二支持部１４０は、例えば、シリコン支持層１６１、酸化シリコン層１６２、シリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４から構成され、ミラー部１０１、第一駆動部１１０ａ，１１０ｂ、第一支持部１２０及び第二駆動部１３０ａ，１３０ｂを囲うように形成された矩形の支持体である。

電極接続部１５０は、例えば、第二支持部１４０の＋Ｚ側の面上に形成され、第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂ、第二圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆの各上部電極２０３及び各下部電極２０１，及び制御装置１１にアルミニウム（Ａｌ）等の電極配線を介して電気的に接続されている。

なお、本実施形態では、圧電部２０２が弾性部であるシリコン活性層１６３、酸化シリコン層１６４の一面（＋Ｚ側の面）のみに形成された場合を一例として説明したが、弾性部の他の面（例えば−Ｚ側の面）に設けても良いし、弾性部の一面及び他面の双方に設けても良い。

また、ミラー部１０１を第一軸周り又は第二軸周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーションバー１１１ａ，１１１ｂや第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。

さらに、第一駆動部１１０ａ，１１０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第一支持部の＋Ｚ側の面上、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂの上部電極２０３の＋Ｚ側の面上、第二支持部の＋Ｚ側の面上の少なくともいずれかに酸化シリコン膜からなる絶縁層が形成されていてもよい。このとき、絶縁層の上に電極配線を設け、また、上部電極２０３又は下部電極２０１と電極配線とが接続される接続スポットに、開口部として部分的に絶縁層を除去又は絶縁層を形成しないことにより、第一駆動部１１０ａ，１１０ｂ、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂ及び電極配線の設計自由度をあげ、さらに電極同士の接触による短絡を抑制することができる。なお、絶縁層は絶縁性を有する部材であればよく、また、薄膜化等により反射防止材としての機能を備えさせてもよい。

次に、光偏向器の第一駆動部及び第二駆動部を駆動させる制御装置の制御の詳細について説明する。
第一駆動部１１０ａ，１１０ｂ、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂが有する圧電部２０２は、分極方向に正又は負の電圧が印加されると印加電圧の電位に比例した変形（例えば、伸縮）が生じ、いわゆる逆圧電効果を発揮する。第一駆動部１１０ａ，１１０ｂ，第二駆動部１３０ａ，１３０ｂは、前記の逆圧電効果を利用してミラー部１０１を可動させる。このとき、ミラー部１０１の反射面１４に入射した光束が偏向される角度を振れ角とよぶ。振れ角は光偏向器１３による偏向度合いを示している。圧電部２０２に電圧を印加していないときの振れ角をゼロとし、その角度よりも偏向角度が大きい場合を正の振れ角、小さい場合を負の振れ角とする。

まず、第一駆動部１１０ａ，１１０ｂを駆動させる制御装置１１の制御について説明する。
第一駆動部１１０ａ，１１０ｂでは、第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂが有する圧電部２０２に、上部電極２０３及び下部電極２０１を介して駆動電圧が並列に印加されると、それぞれの圧電部２０２が変形する。この圧電部２０２の変形による作用により、第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂが屈曲変形する。

その結果、２つのトーションバー１１１ａ，１１１ｂのねじれを介してミラー部１０１に第一軸周りの駆動力が作用し、ミラー部１０１が第一軸周りに可動する。第一駆動部１１０ａ，１１０ｂに印加される駆動電圧は、制御装置１１によって制御される。

このとき、制御装置１１によって、第一駆動部１１０ａ，１１０ｂが有する第一圧電駆動部１１２ａ，１１２ｂに所定波形の駆動電圧を並行して印加することで、ミラー部１０１を、第一軸周りに所定の正弦波形の駆動電圧の周期で可動させることができる。さらに、例えば、所定波形電圧の周波数がトーションバー１１１ａ，１１１ｂの共振周波数と同程度である約２０ｋＨｚに設定された場合、トーションバー１１１ａ，１１１ｂのねじれによる共振が生じるのを利用して、ミラー部１０１を約２０ｋＨｚで共振振動させることができる。

次に、図８を参照して、第二駆動部を駆動させる制御装置の制御について説明する。
図８は、光偏向器の第二駆動部１３０ａ，１３０ｂの駆動を模式的に表した模式図である。斜線で表されている領域がミラー部１０１等である。

第二駆動部１３０ａが有する複数の第二圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第二圧電駆動部１３１ａから数えて偶数番目の第二圧電駆動部、すなわち第二圧電駆動部１３１ｂ，１３１ｄ，１３１ｆを圧電駆動部群Ａ（第一アクチュエータとも呼ぶ。）とする。

また、さらに第二駆動部１３０ｂが有する複数の第二圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第二圧電駆動部１３２ａから数えて奇数番目の第二圧電駆動部、すなわち第二圧電駆動部１３２ａ，１３２ｃ，１３２ｅを同様に圧電駆動部群Ａとする。圧電駆動部群Ａは、駆動電圧が並行に印加されると、図８（ａ）に示すように、圧電駆動部群Ａが同一方向に屈曲変形し、正の振れ角となるようにミラー部１０１が第二軸周りに可動する。

また、第二駆動部１３０ａが有する複数の第二圧電駆動部１３１ａ〜１３１ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第二圧電駆動部１３１ａから数えて奇数番目の第二圧電駆動部、すなわち第二圧電駆動部１３１ａ，１３１ｃ，１３１ｅを圧電駆動部群Ｂ（第二アクチュエータとも呼ぶ。）とする。

また、さらに第二駆動部１３０ｂが有する複数の第二圧電駆動部１３２ａ〜１３２ｆのうち、最もミラー部に距離が近い第二圧電駆動部１３２ａから数えて偶数番目の第二圧電駆動部、すなわち第二圧電駆動部１３２ｂ，１３２ｄ，１３２ｆを同様に圧電駆動部群Ｂとする。圧電駆動部群Ｂは、駆動電圧が並行に印加されると、図８（ｃ）に示すように、圧電駆動部群Ｂが同一方向に屈曲変形し、負の振れ角となるようにミラー部１０１が第二軸周りに可動する。

また、図８（ｂ）に示すように、電圧が印加されていない、又は、電圧印加による圧電駆動部群Ａによるミラー部１０１の可動量と電圧印加による圧電駆動群Ｂによるミラー部１０１の可動量が釣り合っている時は、振れ角はゼロとなる。

図８（ａ）、（ｃ）に示すように、第二駆動部１３０ａ，１３０ｂでは、圧電駆動部群Ａが有する複数の圧電部２０２又は圧電駆動部群Ｂが有する複数の圧電部２０２を屈曲変形させることにより、屈曲変形による可動量を累積させ、ミラー部１０１の第二軸周りの振れ角を大きくすることができる。また、図８（ａ）〜図８（ｃ）を連続的に繰り返すように第二圧電駆動部に駆動電圧を印加することにより、ミラー部を第二軸周りに駆動させることができる。

第二駆動部１３０ａ，１３０ｂに印加される駆動信号（駆動電圧）は、制御装置１１によって制御される。
図９を参照して、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧（以下「駆動電圧Ａ」という。）、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧（以下「駆動電圧Ｂ」という。）について説明する。また、駆動電圧Ａ（第一駆動電圧）を印加する印加手段を第一印加手段、駆動電圧Ｂ（第二駆動電圧）を印加する印加手段を第二印加手段とする。

図９（ａ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形の一例である。図９（ｂ）は、光偏向器の圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形の一例である。図９（ｃ）は、駆動電圧Ａの波形と駆動電圧Ｂの波形を重ね合わせた図である。

図９（ａ）に示すように、圧電駆動部群Ａに印加される駆動電圧Ａの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば６０Ｈｚである。また、駆動電圧Ａの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＡ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＡとしたとき、例えば、ＴｒＡ：ＴｆＡ＝８．５：１．５となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｒＡの比率を駆動電圧Ａのシンメトリという。

図９（ｂ）に示すように、圧電駆動部群Ｂに印加される駆動電圧Ｂの波形は、例えば、ノコギリ波状の波形であり、周波数は、例えば６０Ｈｚである。また、駆動電圧Ｂの波形は、電圧値が極小値から次の極大値まで増加していく立ち上がり期間の時間幅をＴｒＢ、電圧値が極大値から次の極小値まで減少していく立ち下がり期間の時間幅をＴｆＢとしたとき、例えば、ＴｆＢ：ＴｒＢ＝８．５：１．５となる比率があらかじめ設定されている。このとき、一周期に対するＴｆＢの比率を駆動電圧Ｂのシンメトリという。

また、図９（ｃ）に示すように、例えば、駆動電圧Ａの波形の周期ＴＡと駆動電圧Ｂの波形の周期ＴＢは、同一となるように設定されている。このとき、駆動電圧Ａと駆動電圧Ｂは位相差ｄを有している。

なお、駆動電圧Ａ及び駆動電圧Ｂのノコギリ波状の波形は、例えば、正弦波の重ね合わせによって生成される。また、駆動電圧Ａ及び駆動電圧Ｂの周波数（駆動周波数ｆｓ）は、光偏向器１３の最低次の固有振動数（ｆ（１））の半整数倍であることが望ましい。例えば、ｆｓをｆ（１）の１／５．５倍、１／６．５倍、１／７．５倍のいずれかにするのが望ましい。これにより、半整数倍にすることで駆動周波数の高調波成分による振動を抑制できる。このような光走査にとって悪影響をおよぼす振動を不要振動とよぶ。

また、本実施形態では、駆動電圧Ａ，Ｂとしてノコギリ波状の波形の駆動電圧を用いているが、これに限らず、ノコギリ波状の波形の頂点を丸くした波形の駆動電圧や、ノコギリ波状の波形の直線領域を曲線とした波形の駆動電圧など、光偏向器のデバイス特性に応じて波形を変えることも可能である。この場合、シンメトリは、一周期に対する立ち上がり時間の比率、又は一周期に対する立ち下がり時間の比率となる。このとき、立ち上がり時間、立ち下がり時間のどちらを基準にするかは、任意に設定してもよい。

図１０を参照して、画像表示装置１０による光走査方式について説明する。
図１０は、画像表示装置における光走査を説明する図である。
画像表示装置１０は、光源装置１２からの光を光偏向器１３によって２方向に光を偏向し、図１０に示すようにスクリーン部材１５上の有効走査領域１７を含む走査可能領域１６を光走査する。上述したように、２方向のうち、１方向（以下「Ｘ軸方向」という。）には正弦波駆動信号によって光偏向器の反射面を共振による高速駆動を用いて光走査し、もう１方向（以下「Ｙ軸方向」という。）にはノコギリ波状駆動信号によって光偏向器の反射面を非共振による低速駆動を用いて光走査する。このような２方向の光走査によりジグザグに光走査する駆動方式はラスタースキャン方式ともよばれる。

前記駆動方式においては、有効走査領域１７ではＹ軸方向は一定の速度で光走査できることが望ましい。これは、Ｙ軸方向の走査速度が一定でないと、例えば光走査による画像投写を行う際に、投写画像の輝度ムラや揺らぎ等が生じ、投写画像の劣化を招くためである。このようなＹ軸方向の走査速度は、光偏向器１３の反射面１４の第二軸周りの可動速度、すなわち、反射面１４の第二位軸周りの振れ角の時間変化を有効走査領域１７において一定にすることが求められる。

次に、図１１及び図１２を参照して、本実施形態の画像表示装置１０を説明するとともに、この画像表示装置１０を適用した画像投写装置について詳細に説明する。
図１１は、画像投写装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した移動体としての車両である自動車４００の実施形態に係る概略図である。
図１２はヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略図である。

図１１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投写光（画像光）Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者（運転者４０２）に向かう。これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投写された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する画像光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。

図１２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２，５０３，５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３にて偏向される。そして、偏向されたレーザ光は、平面ミラー５０９を経てスクリーン部材１５上のスクリーンに結像されて中間画像を形成する。中間画像を形成するレーザ光は、スクリーン部材１５を透過して、投写ミラー５１１から構成される投写光学系により投写される。スクリーン部材１５には、第一受光器１８、第二受光器１９が設けられており、各受光信号を用いて画像表示装置１０の調整が行われる。

なお、前記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４、ダイクロイックミラー５０５，５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。

本実施形態の画像表示装置１０は、光源ユニット５３０、光偏向器１３、制御装置１１、平面ミラー５０９及びスクリーン部材１５にて構成されている。

前記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、スクリーン部材１５に表示される中間画像を自動車４００のフロントガラス４０１に投写することで、その中間画像を運転者４０２に虚像として視認させる。

レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器１３で二次元走査された投写光（画像光）Ｌは、平面ミラー５０９で反射した後、スクリーン部材１５に集光され、中間画像を形成する。

スクリーン部材１５は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、スクリーン部材１５に入射してくる投写光Ｌをマイクロレンズ単位で発散させ、拡大する。

光偏向器１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投写光Ｌを二次元走査する。この光偏向器１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。

以上、画像投写装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投写装置は、反射面１４を有した光偏向器１３により光走査を行うことで画像を投写する装置であればよい。例えば、表示スクリーン上に画像を投写するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着する装着部材上に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投写、又は眼球をスクリーンとして画像を投写するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。

また、画像投写装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。

次に、本発明の特徴部分である、スクリーン部材１５の配置構成について説明する。
図１３は、外光により投写画像の視認性が低下する状況を示す説明図である。
スクリーン部材１５上のスクリーン１５ａ（スクリーン部材１５の光入射面上における少なくとも有効走査領域１７を含む部分）からレーザ光源側へと進入する外光（外部から進入する外乱光）は、スクリーン１５ａの法線に沿って光源側へ向かう光の光路（当該光が途中の光学部材によって反射や屈折して進む光路を含む。）Ｌｎ０内付近に配置される光反射部材又は光透過部材等からなる光を反射する作用のある光学部材が存在すると、当該光学部材の光出射面で反射し、スクリーン１５ａに戻ることがある。例えば、図１３に示すように、外光Ｌｎ１は、平面ミラー５０９の反射面（光出射面）で反射し、反射した外光Ｌｎ２がスクリーン１５ａに戻ってスクリーン１５ａに入射し、投写画像の画像光と同じ進路でスクリーン部材１５を通過して、投写画像に重なるように観察者（運転者４０２）によって視認され得る。その結果、投写画像の視認性が低下してしまう事態が起こり得る。

ここで、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂとスクリーン１５ａとの間に配置される光学部材の中には、その光出射面が略平面で、かつ、スクリーン１５ａの法線に沿って光源側へ向かう光Ｌｎ１の光路方向に対して傾斜するように配置されるものがある。例えば、本実施形態においては、平面ミラー５０９は、その反射面（光出射面）５０９ａが略平面であり、かつ、スクリーン１５ａの法線に沿って光源側へ向かう光Ｌｎ１の光路方向に対して傾斜するように配置されている。

前記のように配置された光学部材（以下、平面ミラー５０９の例で説明する。）では、スクリーン１５ａからの外光Ｌｎ１が平面ミラー５０９の反射面（光出射面）５０９ａで反射したとき、その反射した外光Ｌｎ２は当該反射面５０９ａの反射位置の法線Ｎを跨いだ正反射方向へと進行する。すなわち、前記のようにスクリーン１５ａに対して配置されている平面ミラー５０９の場合、その平面ミラー５０９の反射面５０９ａで反射した外光Ｌｎ２は、平面ミラー５０９の反射面５０９ａへ進入した外光Ｌｎ１の進路と同じ進路を逆戻りするわけではない。したがって、このように配置される平面ミラー５０９であれば、スクリーン１５ａから平面ミラー５０９の反射面５０９ａへと向かう外光Ｌｎ１の多くは、平面ミラー５０９の反射面５０９ａで反射しても、スクリーン１５ａから外れるため、投写画像に重なって投写画像の視認性を低下させる事態を引き起こすことはない。

しかしながら、前記のように配置される平面ミラー５０９であっても、図１３に示すとおり、スクリーン１５ａから平面ミラー５０９の反射面５０９ａへと向かう外光Ｌｎ１の一部が、平面ミラー５０９の反射面５０９ａで反射してスクリーン１５ａへと戻り、スクリーン１５ａを通過した外光Ｌｎ３が投写画像に重なって投写画像の視認性を低下させる事態が問題視されるようになってきた。そのため、スクリーン１５ａから平面ミラー５０９の反射面５０９ａへ向かう外光Ｌｎ１の一部であっても、その反射面５０９ａでの反射光（正反射光）がスクリーン１５ａへ戻ることを防止することが求められている。

図１４は、図１３に示す平面ミラー５０９を曲面ミラー５０９’に置き換えた場合において、外光により投写画像の視認性が低下する状況を示す説明図である。
図１３に示す平面ミラー５０９が図１４に示す曲面ミラー５０９’に置き換わった場合でも、同様の問題が発生する。すなわち、図１４に示すとおり、スクリーン１５ａから曲面ミラー５０９’の反射面５０９’ａへと向かう外光Ｌｎ１の一部が、曲面ミラー５０９’の反射面５０９’ａで反射してスクリーン１５ａへと戻り、スクリーン１５ａを通過した外光Ｌｎ３が投写画像に重なって投写画像の視認性を低下させる事態が生じ得る。

図１５は、本実施形態における平面ミラー５０９の配置構成を示す説明図である。
本実施形態では、平面ミラー５０９を、光を反射する反射面５０９ａ上の全ての地点における法線に沿ってスクリーン１５ａ側に向かう光がスクリーン１５ａから外れるように配置している。より具体的には、平面ミラー５０９の傾斜方向における反射面５０９ａの端部であって、スクリーン１５ａの法線（図１５中左右方向）に沿って光源側へ向かう光の光路Ｌｎ０内に存在し、かつ、スクリーン１５ａまでの光路長が前記光路Ｌｎ０内に存在する他の反射面部分も含め最も短い端部５０９ｂにおいて、当該端部の法線Ｎに沿ってスクリーン側へ向かう光がスクリーン１５ａから外れるように配置している。すなわち、平面ミラー５０９は、スクリーン１５ａの法線（図１５中左右方向）に沿って画像の光源側へ向かう光の光路Ｌｎ０に重なるように配置されている。また、平面ミラー５０９は、その反射面５０９ａ（光出射面）の一端部とスクリーン１５ａとの光路長が短くなるように反射面５０９ａがスクリーン１５ａの法線に沿って光源側へ向かう光の光軸方向に対して傾斜し、かつ、前記一端部の法線に沿ってスクリーン側に向かう光がスクリーン１５ａから外れるように配置されている。本実施形態の場合、当該一端部は、平面ミラー５０９の反射面５０９ａの上端部５０９ｂである。したがって、本実施形態では、平面ミラー５０９の反射面５０９ａ上の上端部５０９ｂの法線Ｎに沿ってスクリーン側へ向かう光がスクリーン１５ａから外れるように配置されている。

反射面５０９ａ（光出射面）が略平面で、かつ、スクリーン１５ａの法線に沿って光源側へ向かう光の光路方向（図１５中左右方向）に対して傾斜するように配置される平面ミラー５０９においては、スクリーン１５ａからの外光Ｌｎ１が平面ミラー５０９の反射面５０９ａ上の任意の反射位置で反射したとき、その反射した外光Ｌｎ２は、当該反射面５０９ａ上の当該反射位置の法線を跨いだ正反射方向へと進行する。このとき、外光Ｌｎ１がスクリーン１５ａから射出された射出位置１５ｂと、当該外光Ｌｎ１が平面ミラー５０９の反射面５０９ａで反射してスクリーン１５ａと同一平面をなす仮想平面Ｐ０を通る戻り位置１５ｃとのズレεは、平面ミラー５０９の反射面５０９ａ上の当該反射位置とスクリーン１５ａまでの光路長が短いほど、小さいものとなる。そして、前記光路Ｌｎ０内に存在する平面ミラー５０９の反射面５０９ａの端部が前記光路Ｌｎ０内に存在する他の光出射面部分も含めスクリーン１５ａまでの光路長が最も短い場合、この端部である上端部５０９ｂで反射した外光Ｌｎ２がスクリーン１５ａに戻らないように構成すれば、スクリーン１５ａからの外光Ｌｎ１が平面ミラー５０９の反射面５０９ａで反射しても、その反射した外光（正反射した外光）Ｌｎ２がスクリーン１５ａに戻るのを防止することができる。

本実施形態においては、図１５に示すように、平面ミラー５０９の傾斜方向における反射面５０９ａの端部であって、スクリーン１５ａの法線（図１５中左右方向）に沿って光源側へ向かう光の光路Ｌｎ０内に存在し、かつ、スクリーン１５ａまでの光路長が前記光路Ｌｎ０内に存在する他の反射面部分も含め最も短い端部である上端部５０９ｂにおいて、法線Ｎに沿ってスクリーン側へ向かう光がスクリーン１５ａから外れるように配置している。この場合、スクリーン１５ａから平面ミラー５０９の反射面５０９ａ上の当該上端部５０９ｂへ入射する外光Ｌｎ１は、必ず、当該上端部５０９ｂの法線Ｎに対し、スクリーン側（図１５中上側）を通って斜めに入射することになる。そして、このように入射する外光Ｌｎ１は、当該法線Ｎを跨いだ正反射方向へと進行することになるので、スクリーン１５ａと同一平面をなす仮想平面Ｐ０上において、当該法線Ｎよりもスクリーン１５ａから遠い側（図１５においてスクリーン１５ａの下側）を通過することになる。

したがって、本実施形態によれば、スクリーン１５ａからの外光Ｌｎ１が平面ミラー５０９の反射面５０９ａで反射しても、その反射した外光（正反射した外光）Ｌｎ２がスクリーン１５ａに戻るのを防止することができる。よって、スクリーンからの外光Ｌｎ１が投写画像に重なって投写画像の視認性を低下させる事態を抑制することができる。

更に、本実施形態において、中間画像は上下方向が短辺で左右方向が長辺である略長方形状の画像であり、平面ミラー５０９は、中間画像の上下方向に対応する反射面５０９ａ上の各位置とスクリーン１５ａとの光路長が異なる。そして、本実施形態では、このような平面ミラー５０９を、上述のように、その反射面５０９ａ上の上端部５０９ｂの法線Ｎが中間画像の短辺に沿った方向におけるスクリーン１５ａの外側を通るように配置する。この場合、中間画像の上下方向に対応する反射面５０９ａ上の各位置とスクリーン１５ａとの光路長の違いが更に大きいものとなる。その結果、中間画像の上下方向における焦点位置の違いが大きくなり、中間画像の画質低下のおそれがある。

しかしながら、本実施形態のように、平面ミラー５０９を、当該法線Ｎが中間画像の短辺に沿った方向におけるスクリーン１５ａの外側を通るように配置することで、当該法線Ｎが中間画像の長辺に沿った方向におけるスクリーン１５ａの外側を通るように配置する場合よりも、反射面５０９ａ上の各位置とスクリーン１５ａとの光路長の違いを小さく抑えることができる。よって、中間画像の画質低下を抑制することができる。

一方、平面ミラー５０９は、当該法線Ｎが中間画像の長辺に沿った方向におけるスクリーン１５ａの外側を通るように配置してもよい。この場合、レイアウトの自由度が高まるメリットがある。

図１６は、図１５に示す平面ミラー５０９を曲面ミラー５０９’に置き換えた場合における配置構成を示す説明図である。
図１５に示す平面ミラー５０９が図１６に示す曲面ミラー５０９’に置き換わっても同様である。すなわち、曲面ミラー５０９’が、図１６に示すように、画像の光（）を反射する反射面５０９ａ上の全ての点における法線に沿ってスクリーン１５ａ側に向かう光がスクリーン１５ａから外れるように配置されれば、スクリーン１５ａから曲面ミラー５０９’に入射するあらゆる光線は、スクリーン１５ａに直接戻ることはなく、図１５に示す平面ミラー５０９と同様の効果を得ることができる。

以上の説明では、光学部材が光反射部材であるミラーの例であるが、光を反射する作用のある光学部材であれば、レンズ、偏光板、フィルタ素子などのあらゆる光学部材において適用可能なものである。また、光学部材の形状も、平面、曲面などの形状にかかわらず、同様に適用可能なものである。

〔変形例１〕
次に、本実施形態におけるスクリーン部材１５の配置構成の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
上述した実施形態では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂとスクリーン１５ａとの間の光路上に配置される光学部材であって、その光出射面が略平面で、かつ、当該光出射面上の各位置におけるスクリーンまでの光路長が異なるように配置される光学部材が、光反射部材である平面ミラー５０９であった。本変形例１では、当該光学部材が、光透過部材であるＩＲカットフィルターである例である。

図１７は、本変形例１におけるＩＲカットフィルター５１２の配置構成を示す説明図である。
本変形例１では、スクリーン１５ａの光源側に、赤外光をカットするＩＲカットフィルター５１２が配置されている。このＩＲカットフィルター５１２は、太陽光などの赤外光を含む外光（外部から進入する外乱光）が進入してきたときに、その赤外光成分をカット（反射）することで、ＩＲカットフィルター５１２よりも光源側の光学部材等（例えば、光偏向器１３）が赤外光成分を吸収することによる温度上昇を抑制するために配置されている。

このＩＲカットフィルター５１２も、上述した実施形態の平面ミラー５０９と同様、その光出射面５１２ａが略平面で、かつ、スクリーン１５ａの法線に沿って光源側へ向かう光の光路方向に対して傾斜するように配置されている。このようなＩＲカットフィルター５１２においても、スクリーン１５ａの法線に沿って光源側へ向かう外光の一部が、ＩＲカットフィルター５１２の光出射面５１２ａで反射してスクリーン１５ａへと戻ることがある。このとき、戻った外光がスクリーン１５ａを通過し、投写画像に重なって投写画像の視認性を低下させる事態が起こり得る。

そこで、本変形例１においては、ＩＲカットフィルター５１２を、ＩＲカットフィルター５１２の傾斜方向における光出射面５１２ａの端部（図１７中の上側端部と下側端部）であって、スクリーン１５ａの法線に沿って光源側へ向かう光の光路Ｌｎ０内に存在し、かつ、スクリーン１５ａまでの光路長が前記光路Ｌｎ０内に存在する他の光出射面部分も含め最も短い端部である上側端部５１２ｂにおいて、その上側端部５１２ｂの法線Ｎに沿ってスクリーン側へ向かう光が、スクリーン１５ａから外れるように配置されている。すなわち、ＩＲカットフィルター５１２は、スクリーン１５ａの法線に沿って画像の光源側へ向かう光の光路Ｌｎ０に重なるように配置されている。また、ＩＲカットフィルター５１２は、光出射面５１２ａの一端部（上側端部５１２ｂ）とスクリーン１５ａとの光路長が短くなるように光出射面５１２ａがスクリーン１５ａの法線に沿って光源側へ向かう光の光軸方向に対して傾斜し、かつ、上側端部５１２ｂの法線に沿ってスクリーン側に向かう光がスクリーン１５ａから外れるように配置されている。この場合、上述した実施形態と同様、スクリーン１５ａからＩＲカットフィルター５１２の光出射面５１２ａ上の当該上側端部５１２ｂへ入射する外光は、必ず、当該上側端部５１２ｂの法線Ｎに対し、スクリーン側を通って斜めに入射することになる。そして、このように入射する外光は、当該法線Ｎを跨いだ正反射方向へと進行することになるので、スクリーン１５ａと同一平面をなす仮想平面Ｐ０上において、当該法線Ｎよりもスクリーン１５ａから遠い側（図１７においてスクリーン１５ａの右側）を通過することになる。

したがって、本変形例１によれば、スクリーン１５ａからの外光がＩＲカットフィルター５１２の光出射面５１２ａで反射しても、その反射した外光（正反射した外光）がスクリーン１５ａに戻るのを防止することができる。よって、スクリーンからの外光が投写画像に重なって投写画像の視認性を低下させる事態を抑制することができる。

〔変形例２〕
次に、本実施形態におけるスクリーン部材１５の配置構成の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
上述した実施形態や変形例１では、光偏向器１３とスクリーン１５ａとの間の光路上に配置される光学部材が１つだけ存在する例であったが、本変形例２は、当該光学部材が複数存在する例である。

図１８は、本変形例２における光学部材である第一平面ミラー５０９Ａ及び第二平面ミラー５０９Ｂの配置構成を示す説明図である。
上述したとおり、光学部材については、光を反射する全ての地点における法線Ｎに沿ってスクリーン１５ａ側に向かう光ＬＮがスクリーン１５ａから外れるように配置されるが、光学部材が第一光学部材としての第一平面ミラー５０９Ａ及び第二光学部材としての第二平面ミラー５０９Ｂから構成される場合でも、同様である。

すなわち、スクリーン１５ａから遠い側（スクリーン１５ａまでの光路長が長い側）の第二平面ミラー５０９Ｂについては、スクリーン１５ａから入射して第二平面ミラー５０９Ｂで反射した外光Ｌｎ３が、スクリーン１５ａに近い側（スクリーン１５ａまでの光路長が短い側）の第一平面ミラー５０９Ａで反射してスクリーン１５ａに向かう外光Ｌｎ４も、スクリーン１５ａへと戻ってしまうと、スクリーン１５ａを通過した外光Ｌｎ３が投写画像に重なって投写画像の視認性を低下させる事態が生じ得る。

そこで、本変形例２では、第二平面ミラー５０９Ｂについては、光を反射する全ての地点における法線Ｎに沿って第一平面ミラー５０９Ａを介してスクリーン１５ａ側に向かう光ＬＮがスクリーン１５ａから外れるように配置されている。これにより、スクリーン１５ａから第二平面ミラー５０９Ｂに入射するあらゆる光線が、スクリーン１５ａに直接戻ることはなく、同様の効果を得ることができる。

なお、本変形例２においても、第一平面ミラー５０９Ａ及び第二平面ミラー５０９Ｂの少なくとも一方が、曲率を持つレンズであるなど、他の機能や他の形状をもった光学部材であってもよい。例えば、図１９に示すように、第一平面ミラー５０９Ａが曲率を持つレンズ５０９Ａ’の場合、第二平面ミラー５０９Ｂの法線Ｎに沿って当該レンズを介してスクリーン１５ａ側に向かう光ＬＮが、通常の光線と同様にレンズ内を屈折透過すると考慮して、スクリーン１５ａから外れるように配置する。

また、本変形例２では、光学部材が２つの例であるが、３つ以上の例であっても同様である。

なお、本発明の構成は、スクリーン部材１５が透過型であっても反射型であっても、効果を得られる。すなわち、スクリーン部材１５には、例えば、光拡散板、マイクロレンズアレイ、マイクロミラーアレイなどを適宜用いることができる。
また、本発明の構成は、画像形成素子として光偏向器１３を用いた例であるが、これに限らず、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）などの他の画像形成素子を用いた例であってもよい。

以上、本発明の実施形態（変形例を含む。以下同じ。）について説明したが、上述した実施形態は本発明の一適用例を示したものである。本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や変更を加えて具体化することができる。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様１］
態様１は、画像をスクリーン１５ａに表示する画像表示装置において、前記スクリーンの法線に沿って前記画像の光源（例えばレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ）側へ向かう光の光路に重なるように配置され、光出射面が略平面である光学部材（例えば平面ミラー５０９、ＩＲカットフィルター５１２）を有し、前記光学部材は、前記光出射面の一端部と前記スクリーンとの光路長が短くなるように該光出射面が該スクリーンの法線に沿って光源側へ向かう光の光軸方向に対して傾斜し、かつ、前記一端部の法線に沿って前記スクリーン側に向かう光が該スクリーンから外れるように配置されていることを特徴とするものである。
スクリーンから光源側へと進入する外光は、スクリーンの法線に沿って光源側へ向かう光の光路（当該光が途中の光学部材によって反射や屈折して進む光路を含む。）に重なるように配置される光学部材が存在すると、当該光学部材の光出射面で反射し、スクリーンに戻ることがある。このようにしてスクリーンに戻る外光は、スクリーンへと入射し、画像に重なって画像の視認性を低下させる事態を引き起こすおそれがある。
ここで、光源とスクリーンとの間に配置される光学部材の中には、その光出射面が略平面で、かつ、スクリーンの法線に沿って光源側へ向かう光の光軸方向に対して傾斜するように配置されるものがある。このような光学部材では、スクリーンからの外光が当該光学部材の光出射面で反射したとき、その反射した外光は当該光出射面の反射位置の法線を跨いだ正反射方向へと進行するので、当該光学部材の光出射面へ進入した外光の進路と同じ進路を逆戻りするわけではない。したがって、前記のように配置される光学部材であれば、スクリーンから当該光学部材の光出射面へと向かう外光の大部分は、当該光学部材の光出射面で反射しても、スクリーンから外れ、画像に重なって画像の視認性を低下させる事態を引き起こすことはない。
しかしながら、前記のように配置される光学部材であっても、スクリーンから当該光学部材の光出射面へと向かう外光の一部が、当該光学部材の光出射面で反射してスクリーンへと戻り、画像に重なって画像の視認性を低下させる事態が問題視されるようになってきた。そのため、スクリーンから光学部材の光出射面へ向かう外光の一部であっても、その光出射面での反射光（正反射光）がスクリーンへ戻ることを防止することが求められている。
そこで、本態様では、前記のように配置される光学部材を、スクリーンの法線に沿って光源側へ向かう光の光路（当該光が途中の光学部材によって反射や屈折して進む光路を含む。）内に存在する光出射面の一端部であって、スクリーンまでの光路長が前記光路内に存在する他の光出射面部分も含め最も短い一端部において、当該端部の法線に沿ってスクリーン側に向かう光がスクリーンから外れるように配置している。光出射面が略平面で、かつ、スクリーンの法線に沿って光源側へ向かう光の光軸方向に対して傾斜するように配置される光学部材においては、上述したとおり、スクリーンからの外光が当該光学部材の光出射面で反射したとき、その反射した外光は、当該光出射面の反射位置の法線を跨いだ正反射方向へと進行する。このとき、当該外光がスクリーンから射出された射出位置と、当該外光が光学部材の光出射面で反射してスクリーンと同一平面をなす仮想平面を通る戻り位置とのズレは、当該光出射面上の反射位置とスクリーンまでの光路長が短いほど、小さいものとなる。そして、前記光路内に存在する光出射面端部が前記光路内に存在する他の光出射面部分も含めスクリーンまでの光路長が最も短い場合、この端部で反射した外光がスクリーンに戻らないように構成すれば、スクリーンからの外光が光学部材の光出射面で反射しても、その反射した外光（正反射した外光）がスクリーンに戻るのを防止することができる。
本態様においては、スクリーンの法線に沿って光源側へ向かう光の光路に重なるように配置された光学部材が、その光出射面の一端部とスクリーンとの光路長が短くなるように該光出射面が該スクリーンの法線に沿って光源側へ向かう光の光軸方向に対して傾斜するように配置されている場合に、当該一端部の法線に沿ってスクリーン側に向かう光がスクリーンから外れるように配置している。この場合、スクリーンから光学部材の光出射面の当該一端部へ入射する外光は、必ず、当該一端部の法線（当該法線に沿ってスクリーン側に向かう光がスクリーンから外れるもの）に対し、スクリーン側から斜めに入射することになる。そして、このように入射する外光は、当該法線を跨いだ正反射方向へと進行する結果、スクリーンと同一平面をなす前記仮想平面上において、当該法線に沿ってスクリーン側に向かう光よりもスクリーンから遠い側を通過することになる。
したがって、本態様によれば、スクリーンからの外光が光学部材の光出射面で反射しても、その反射した外光（正反射した外光）がスクリーンに戻るのを防止することができる。よって、スクリーンから光源側へと進入した外光が光学部材の光出射面で反射しても、その反射した外光により画像の視認性を低下させることを抑制することができる。

［態様２］
態様２は、態様１において、前記光学部材は、他の光学部材よりも最も前記スクリーンの近くに配置されていることを特徴とするものである。
このような光学部材は、他の光学部材よりも、スクリーンに戻る外光の光量が最も多くなりやすいので、外光により画像の視認性を低下させることの抑制効果が高い。

［第１態様］
第１態様は、画像をスクリーン１５ａに表示する画像表示装置において、画像形成素子（例えば光偏向器１３）を有し、前記スクリーンと前記画像形成素子との間に光を反射する作用のある光学部材（例えば平面ミラー５０９，５０９Ａ，５０９Ｂ、曲面ミラー５０９’、ＩＲカットフィルター５１２、レンズ５０９Ａ’）を有し、前記光学部材は、光を反射する全ての地点における法線に沿って前記スクリーン側に向かう光が該スクリーンから外れるように配置されていることを特徴とするものである。
このように配置することで、スクリーンから光学部材に入射するあらゆる光線が、スクリーンに直接戻ることはない。そのため、スクリーンからの外光が光学部材の光出射面で反射しても、その反射した外光（正反射した外光）がスクリーンに戻るのを防止することができる。

［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記光学部材は、前記スクリーンに近い側の第一光学部材と、前記スクリーンから遠い側の第二光学部材とを有し、前記第二光学部材は、光を反射する全ての地点における法線に沿って前記第一光学部材を介して前記スクリーン側に向かう光が該スクリーンから外れるように配置されていることを特徴とするものである。
これによれば、スクリーンから第二光学部材に入射するあらゆる光線が、第一光学部材を介してスクリーンに直接戻ることはない。そのため、スクリーンからの外光が第二光学部材の光出射面で反射しても、その反射した外光（正反射した外光）がスクリーンに戻るのを防止することができる。

［第３態様］
第３態様は、第１又は第２態様において、前記画像を前記スクリーンに形成するために光源からの光により前記スクリーンを光走査する光走査部材（例えば光偏向器１３）を有し、前記光学部材は、前記光走査部材からの光を前記スクリーンへ案内するものであることを特徴とするものである。
これによれば、光走査方式で画像を形成する画像表示装置において、外光により画像の視認性を低下させることを抑制することができる。

［第４態様］
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記光学部材は、前記法線に沿って前記スクリーン側に向かう光が前記画像の短辺に沿った方向における前記スクリーンの外側を通るように配置されることを特徴とするものである。
これによれば、前記光学部材を上述したように配置しても、画像の画質低下を抑制することができる。

［第５態様］
第５態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記光学部材は、前記法線に沿って前記スクリーン側に向かう光が前記画像の長辺に沿った方向における前記スクリーンの外側を通るように配置されることを特徴とするものである。
これによれば、レイアウトの自由度が高まるメリットが得られ、例えば画像表示装置の小型化に有利となる。

［第６態様］
第６態様は、第１乃至第５態様のいずれかにおいて、前記スクリーンは、透過型のスクリーンであることを特徴とするものである。
透過型のスクリーンは、外部からの外光（外乱光）を前記光学部材へと導きやすいので、外光により画像の視認性を低下させやすいが、本態様により、外光による画像の視認性低下を抑制できる。

［第７態様］
第７態様は、第１乃至第５態様のいずれかにおいて、前記スクリーンは、反射型のスクリーンであることを特徴とするものである。
反射型のスクリーンも、外部からの外光（外乱光）を前記光学部材へと導くため、外光により画像の視認性を低下させやすいが、本態様により、外光による画像の視認性低下を抑制できる。

［第８態様］
第８態様は、画像投写装置（例えばヘッドアップディスプレイ装置５００）であって、第１乃至第７態様のいずれかに係る画像表示装置と、前記画像表示装置によって前記スクリーンに形成された画像を投写する投写光学系（例えば投写ミラー５１１）とを有することを特徴とするものである。
これによれば、外光による視認性低下が抑制された画像を投写することができる。

［第９態様］
第９態様は、第１乃至第７態様のいずれかに係る画像表示装置、又は、第８態様に係る画像投写装置（ヘッドアップディスプレイ装置５００）を備えることを特徴とするものである。
これによれば、外光による視認性低下が抑制された画像が投写される移動体を実現することができる。

１０ ：画像表示装置
１１ ：制御装置
１２ ：光源装置
１３ ：光偏向器
１４ ：反射面
１５ ：スクリーン部材
１６ ：走査可能領域
１７ ：有効走査領域
３０ ：制御部
４００ ：自動車
４０１ ：フロントガラス
４０２ ：運転者
５００ ：ヘッドアップディスプレイ装置
５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ ：レーザ光源
５０２〜５０４ ：コリメータレンズ
５０５，５０６ ：ダイクロイックミラー
５０７ ：光量調整部
５０９，５０９Ａ，５０９Ｂ：平面ミラー
５０９’ ：曲面ミラー
５０９Ａ’：レンズ
５０９ａ，５０９’ａ：反射面
５０９ｂ，５０９’ｂ ：上端部
５１１ ：投写ミラー
５１２ ：ＩＲカットフィルター
５１２ａ ：光出射面
５１２ｂ ：上端部

特開２０１５−００７７１７号公報

Claims (9)

1. 画像をスクリーンに表示する画像表示装置において、
   画像形成素子を有し、
   前記スクリーンと前記画像形成素子との間に光を反射する作用のある光学部材を有し、
   前記光学部材は、光を反射する全ての地点における法線に沿って前記スクリーン側に向かう光が該スクリーンから外れるように配置され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、
   前記光学部材は、前記スクリーンに近い側の第一光学部材と、前記スクリーンから遠い側の第二光学部材とを有し、
   前記第二光学部材は、光を反射する全ての地点における法線に沿って前記第一光学部材を介して前記スクリーン側に向かう光が該スクリーンから外れるように配置されていることを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像表示装置において、
   前記画像を前記スクリーンに形成するために光源からの光により前記スクリーンを光走査する光走査部材を有し、
   前記光学部材は、前記光走査部材からの光を前記スクリーンへ案内するものであることを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
   前記光学部材は、前記法線に沿って前記スクリーン側に向かう光が前記画像の短辺に沿った方向における前記スクリーンの外側を通るように配置されることを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
   前記光学部材は、前記法線に沿って前記スクリーン側に向かう光が前記画像の長辺に沿った方向における前記スクリーンの外側を通るように配置されることを特徴とする画像表示装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
   前記スクリーンは、透過型のスクリーンであることを特徴とする画像表示装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
   前記スクリーンは、反射型のスクリーンであることを特徴とする画像表示装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像表示装置と、
   前記画像表示装置によって前記スクリーンに形成された画像を投写する投写光学系とを有することを特徴とする画像投写装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像表示装置、又は、請求項８に記載の画像投写装置を備えることを特徴とする移動体。