JP6457164B1 - 走査型表示装置、走査型表示システム、及び光拡散部の製造方法 - Google Patents

走査型表示装置、走査型表示システム、及び光拡散部の製造方法 Download PDF

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Abstract

走査型表示装置は、投影表示用のレーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を走査する光走査部と、二次元に配列された複数の光拡散チャネルを有し、光走査部によって走査されたレーザ光を拡散させる光拡散部と、を備える。光拡散部は、複数の光拡散チャネルのうち互いに隣り合う任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度が、眼の解像角に基づいて設定された角度以上となるように、構成されている。

Description

本開示は、走査型表示装置、走査型表示システム、及び光拡散部の製造方法に関する。
投影表示用のレーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を走査する光走査部と、光走査部によって走査されたレーザ光を拡散させる光拡散部と、を備える走査型表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。光拡散部としては、例えば、透過型のマイクロレンズアレイ等、二次元に配列された複数の光拡散チャネルを有する光学素子が用いられている。
特開２０１６−１３３７００号公報
上述したような走査型表示装置においては、レーザ光がコヒーレントな光であることに起因して、光拡散部でのレーザ光のサイズ（ビーム径）に依らず、表示されたイメージに輝度むら（不規則な輝度むら（スペックル）、規則的な輝度むらを含む）が生じる場合があった。
本開示は、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる走査型表示装置及び走査型表示システム、並びに、それらに用いられる光拡散部の製造方法を提供することを目的とする。
本開示の一側面の走査型表示装置は、投影表示用のレーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を走査する光走査部と、二次元に配列された複数の光拡散チャネルを有し、光走査部によって走査されたレーザ光を拡散させる光拡散部と、を備え、光拡散部は、複数の光拡散チャネルのうち互いに隣り合う任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度が、眼の解像角に基づいて設定された角度以上となるように、構成されている。
この走査型表示装置によれば、任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度を、例えば眼の解像角以上とすることができる。したがって、この走査型表示装置によれば、光拡散部でのレーザ光のサイズ（ビーム径）に依らず、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示装置では、光拡散部は、光路の成す角度が１分以上となるように、構成されていてもよい。これによれば、視力が１．０である眼の解像角が１分であるため、任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度を、視力が１．０である眼の解像角以上とすることができる。したがって、１．０以上の視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示装置では、光拡散部は、光路の成す角度が１.４２分以上となるように、構成されていてもよい。これによれば、視力が０．７である眼の解像角が１．４２分であるため、任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度を、視力が０．７である眼の解像角以上とすることができる。したがって、０．７以上の視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示装置では、解像角をαとし、複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、光拡散部と眼との間に配置される光学系の倍率をＭとし、光拡散部から眼までの距離をＬとすると、光拡散部は、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、構成されていてもよい。これによれば、光拡散部と眼との間に光学系が配置されていたとしても、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示装置では、光路が光拡散部から眼に直接至る場合には、解像角をαとし、複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、光拡散部から眼までの距離をＬとすると、光拡散部は、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）を満たすように、構成されていてもよい。これによれば、光拡散部と眼との間に光学系が配置されていない場合に、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示装置では、複数の光拡散チャネルの配列ピッチは、ランダムであってもよい。これによれば、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのをより確実に抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示装置では、光拡散部は、透過型のマイクロレンズアレイであってもよい。これによれば、二次元に配列された複数の光拡散チャネルによるレーザ光の拡散を確実に且つ容易に実現することができる。
本開示の一側面の走査型表示システムは、投影表示用のレーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を走査する光走査部と、二次元に配列された複数の光拡散チャネルを有し、光走査部によって走査されたレーザ光を拡散させる光拡散部と、を備え、光拡散部は、複数の光拡散チャネルのうち互いに隣り合う任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度が、眼の解像角に基づいて設定された角度以上となるように、構成されている。
この走査型表示システムによれば、光拡散部でのレーザ光のサイズに依らず、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示システムでは、光拡散部は、光路の成す角度が１分以上となるように、構成されていてもよい。これによれば、視力が１．０である眼の解像角が１分であるため、任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度を、視力が１．０である眼の解像角以上とすることができる。したがって、１．０以上の視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示システムでは、光拡散部は、光路の成す角度が１.４２分以上となるように、構成されていてもよい。これによれば、視力が０．７である眼の解像角が１．４２分であるため、任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度を、視力が０．７である眼の解像角以上とすることができる。したがって、０．７以上の視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示システムは、光拡散部の後段に配置された光学系を更に備え、解像角をαとし、複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、光学系の倍率をＭとし、光拡散部から眼までの距離をＬとすると、光拡散部は、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、構成されていてもよい。これによれば、光拡散部と眼との間に光学系が配置されていたとしても、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示システムでは、光路が光拡散部から眼に直接至る場合には、解像角をαとし、複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、光拡散部から眼までの距離をＬとすると、光拡散部は、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）を満たすように、構成されていてもよい。これによれば、光拡散部と眼との間に光学系が配置されていない場合に、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制することができる。
本開示の一側面の走査型表示システムでは、複数の光拡散チャネルの配列ピッチは、ランダムであってもよい。これによれば、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのをより確実に抑制することができる。
本開示の一側面の光拡散部の製造方法は、投影表示用のレーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を走査する光走査部と、二次元に配列された複数の光拡散チャネルを有し、光走査部によって走査されたレーザ光を拡散させる光拡散部と、を備える走査型表示装置に用いられる光拡散部を製造する方法であって、複数の光拡散チャネルのうち互いに隣り合う任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度が、眼の解像角に基づいて設定された角度以上となるように、光拡散部を製造する。
この光拡散部の製造方法によれば、光拡散部でのレーザ光のサイズに依らず、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制し得る光拡散部を得ることができる。
本開示の一側面の光拡散部の製造方法は、解像角をαとし、複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、光拡散部と眼との間に配置される光学系の倍率をＭとし、光拡散部から眼までの距離をＬとすると、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、光拡散部を製造してもよい。これによれば、光拡散部と眼との間に光学系が配置されていたとしても、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制し得る光拡散部を得ることができる。
本開示の一側面の光拡散部の製造方法では、光路が光拡散部から眼に直接至る場合には、解像角をαとし、複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、光拡散部から眼までの距離をＬとすると、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）を満たすように、光拡散部を製造してもよい。これによれば、光拡散部と眼との間に光学系が配置されていない場合に、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼について、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制し得る光拡散部を得ることができる。
本開示によれば、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる走査型表示装置及び走査型表示システム、並びに、それらに用いられる光拡散部の製造方法を提供することが可能となる。
図１は、一実施形態の走査型表示装置及び走査型表示システムの構成図である。 図２は、光走査部から光拡散部を介して眼に至る光路を示す図である。 図３は、眼に入射した光の状態を示す図である。 図４は、光走査部から光拡散部を介して眼に至る光路を示す図である。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図１に示されるように、走査型表示システム１０は、例えば自動車に搭載されるレーザ走査型プロジェクションディスプレイであり、自動車のフロントガラス１００にイメージを表示（投影表示）する。走査型表示システム１０は、走査型表示装置１と、光学系１１と、を備えている。光学系１１は、複数の平面ミラー１１ａ，１１ｂと、凹面ミラー１１ｃと、フロントガラス１００と、を有している。フロントガラス１００は、光学系１１において最後段の光学素子として機能する。走査型表示装置１から出射された投影表示用の光Ｌ２は、平面ミラー１１ａ、平面ミラー１１ｂ、凹面ミラー１１ｃ及びフロントガラス１００で順次に反射されて観察者の眼Ｅに入射する。
走査型表示装置１は、光源２と、光走査部３と、光拡散部４と、制御部５と、を備えている。光源２は、投影表示用のレーザ光Ｌ１を出射する。より具体的には、光源２は、複数の光出射部２ａを有している。例えば、複数の光出射部２ａは、それぞれ、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、青色レーザダイオードである。各光出射部２ａは、可視域の波長を有するレーザ光Ｌ１を出射する。各光出射部２ａから出射されたレーザ光Ｌ１は、ダイクロイックミラーを含む複数のミラー２ｂによって反射されて同一の光路上を進行し、光走査部３に入射する。
光走査部３は、光源２から出射されたレーザ光Ｌ１を走査する。より具体的には、光走査部３は、光源２から出射されたレーザ光Ｌ１を反射して走査するＭＥＭＳミラーである。ＭＥＭＳミラーは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術によって製造された駆動ミラーであり、その駆動方式には、電磁駆動式、静電駆動式、圧電駆動式、熱駆動式等がある。光走査部３のミラー３ａは、互いに直交する二軸回りで揺動可能であり、一方の軸回りでは共振周波数レベルで高速に揺動される。ＭＥＭＳミラーである光走査部３は、光拡散部４に対してレーザ光Ｌ１を走査する。
光拡散部４は、二次元に配列された複数の光拡散チャネル４ａを有しており、光走査部３によって走査されたレーザ光Ｌ１を拡散させる。より具体的には、光拡散部４は、透過型のマイクロレンズアレイである。すなわち、光拡散部４は、光走査部３によって走査されたレーザ光Ｌ１を透過させて拡散させる。光拡散チャネル４ａは、例えばマトリックス状に配列された複数のマイクロレンズのそれぞれである。光拡散部４によって拡散されたレーザ光Ｌ１のうちイメージを構成する光が、投影表示用の光Ｌ２として、光拡散部４の後段に配置された光学系１１に入射する。なお、光拡散部４の光入射面は、複数のマイクロレンズに対応した複数の凸面によって構成されている。一方、光拡散部４の光出射面は、平坦面である。
制御部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されており、走査型表示装置１の動作を制御する。一例として、制御部５は、投影表示開始の入力信号を受信すると、光源２の各光出射部２ａの出力を開始させる。これにより、光源２からレーザ光Ｌ１が出射される。これと略同時に、制御部５は、光走査部３の動作を開始させる。これにより、光走査部３では、ミラー３ａの揺動が開始され、光源２から出射されたレーザ光Ｌ１が光拡散部４に対して走査される。このとき、制御部５は、各光出射部２ａから出射されるレーザ光Ｌ１の比率を、光拡散部４内におけるレーザ光Ｌ１の走査位置に応じて変化させる。これにより、投影表示用の光Ｌ２（すなわち、光拡散部４によって拡散されたレーザ光Ｌ１のうちイメージを構成する光）が、平面ミラー１１ａ、平面ミラー１１ｂ、凹面ミラー１１ｃ及びフロントガラス１００で順次に反射されて観察者の眼Ｅに入射する。
ここで、表示されたイメージに輝度むら（不規則な輝度むら（スペックル）、規則的な輝度むらを含む）が生じる原理について説明する。図２は、光走査部３から光拡散部４を介して眼Ｅに至る光路を示す図である。図３は、眼に入射した光Ｌ２の状態を示す図である。説明の便宜上、図２では、光走査部３、光拡散部４及び眼Ｅを一直線上に示し、光学系１１の図示を省略している。
図２に示されるように、光走査部３で反射されたレーザ光Ｌ１が、複数の光拡散チャネル４ａのうち互いに隣り合う（具体的には、レーザ光Ｌ１の水平走査方向、垂直走査方向において互いに隣り合う）任意の一対の光拡散チャネル４ａ，４ａに入射すると、一方の光拡散チャネル４ａで拡散された光Ｌ２の一部は光路Ａを通って眼Ｅに入射し、他方の光拡散チャネル４ａで拡散された光Ｌ２の一部は光路Ｂを通って眼Ｅに入射する。そして、眼Ｅに入射した光Ｌ２は、水晶体Ｃによって網膜Ｒ上に集光される。
図３に示されるように、網膜Ｒ上での光Ｌ２の集光サイズは、眼Ｅの視力に依存する。図３の（ａ）に示される眼Ｅの視力は、図３の（ｂ）に示される眼Ｅの視力よりも低いため、網膜Ｒ上での光Ｌ２の集光サイズが大きくなり、光路Ａを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２と光路Ｂを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２とが網膜Ｒ上で重なっている。一方、図３の（ｂ）に示される眼Ｅの視力は、図３の（ａ）に示される眼Ｅの視力よりも高いため、網膜Ｒ上での光Ｌ２の集光サイズが小さくなり、光路Ａを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２と光路Ｂを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２とが網膜Ｒ上で重なっていない。光路Ａを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２と光路Ｂを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２との間には位相差が生じるため、図３の（ａ）に示されるように、光路Ａを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２と光路Ｂを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２とが網膜Ｒ上で重なった場合に、干渉が起こり、表示されたイメージに輝度むらが生じ得る。
光路Ａを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２と光路Ｂを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２とを網膜Ｒ上で分離し得る最小限度角を眼Ｅの解像角という。例えば、図３の（ａ）に示されるように、眼Ｅの視力が低いと、網膜Ｒ上での光Ｌ２の集光サイズが大きくなるため、解像角は大きくなる。一般的に、視力が１．０であれば解像角は１分、視力が０．７であれば解像角は１．４２分、視力が０．５であれば解像角は２分と言われている。
したがって、観察者の眼Ｅの位置及び視力を想定し、想定する眼Ｅの位置で決まる「光路Ａ，Ｂの成す角度θ」（互いに隣り合う（具体的には、レーザ光Ｌ１の走査方向において互いに隣り合う）任意の一対の光拡散チャネル４ａ，４ａを介して観察者の眼Ｅに至る光路Ａ，Ｂの成す角度θ）を、想定する眼Ｅの視力で決まる「眼Ｅ解像角」以上とすれば、光路Ａを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２と光路Ｂを通って眼Ｅに入射した光Ｌ２とが網膜Ｒ上で重ならないから、干渉が起こらない。よって、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼Ｅについては、表示されたイメージに輝度むらが生じない。
以上の知見から、走査型表示システム１０、延いては、走査型表示装置１では、光路Ａ，Ｂの成す角度θが眼Ｅの解像角以上となるように、光拡散部４が構成されている。具体的には、光路Ａ，Ｂの成す角度θが眼Ｅの解像角以上となるように、複数の光拡散チャネル４ａの配列ピッチ（複数の光拡散チャネル４ａが二次元的に配列された平面に垂直な方向から見た場合における「互いに隣り合う（少なくとも、レーザ光Ｌ１の走査方向において互いに隣り合う）光拡散チャネル４ａの中心間距離」又は「互いに隣り合う（少なくとも、レーザ光Ｌ１の走査方向において互いに隣り合う）光拡散チャネル４ａの頂点間距離」）が設定されている。光路Ａ，Ｂの成す角度θは、互いに隣り合う任意の一対の光拡散チャネル４ａ，４ａを介して、光学系１１における最後段の光学素子（ここでは、フロントガラス１００）から観察者の眼Ｅに至る光路Ａ，Ｂの成す角度θである。一例として、想定する眼Ｅの視力が１．０である場合には、解像角が１分であるから、光路Ａ，Ｂの成す角度θが１分以上となるように、光拡散部４が構成される。また、想定する眼Ｅの視力が０．７である場合には、解像角が１．４２分であるから、光路Ａ，Ｂの成す角度θが１．４２分以上となるように、光拡散部４が構成される。なお、光拡散部４がマイクロレンズアレイである場合には、複数の光拡散チャネル４ａの配列ピッチは、「互いに隣り合う（少なくとも、レーザ光Ｌ１の走査方向において互いに隣り合う）光拡散チャネル４ａの頂点間距離」であり、光拡散チャネル４ａの頂点は、マイクロレンズの頂点である。
複数の光拡散チャネル４ａの配列ピッチと眼Ｅの解像角との関係について、より詳細に説明する。図４は、光走査部３から光拡散部４を介して眼Ｅに至る光路を示す図である。説明の便宜上、図４では、光走査部３、光拡散部４、光学系１１及び眼Ｅを一直線上に示し、特に光学系１１を単純化して示している。
図４に示されるように、光学系１１は、複数の光学素子（ここでは、平面ミラー１１ａ、平面ミラー１１ｂ、凹面ミラー１１ｃ及びフロントガラス１００）の集合体として、１次像面である光拡散部４でのイメージを拡大する機能を有している。光拡散部４の後段に光学系１１が配置されている場合、光Ｌ２は、互いに隣り合う任意の一対の光拡散チャネル４ａ，４ａから光路Ａ，Ｂを通って眼Ｅに入射する。ここで、光学系１１の倍率は、「光路Ａ，Ｂの成す角度」／「光路Ａ´，Ｂ´（光学系１１がない場合の光路）の成す角度」である。
したがって、想定する眼Ｅの解像角をαとし、複数の光拡散チャネル４ａの配列ピッチをＰとし、光拡散部４と眼Ｅとの間に配置される光学系１１の倍率（「ＦＯＶ：Field of View／視野角」の倍率）をＭとし、光拡散部４から眼Ｅまでの距離（光拡散部４から光学系１１を介して眼Ｅに至る光路の長さ）をＬとすると、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、光拡散部４が構成されれば、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼Ｅについては、表示されたイメージに輝度むらが生じない。よって、観察者の眼Ｅの位置及び視力を想定し、光学系１１の有無、光学系１１の倍率Ｍ等を考慮した上で、光路Ａ，Ｂの成す角度θが眼Ｅの解像角以上となるように（光学系１１がある場合にはα≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、又は、光学系１１がない場合にはα≦tan−１（Ｐ／Ｌ）を満たすように）、光拡散部４を製造することができる。
以上説明したように、走査型表示装置１（及び走査型表示システム１０）によれば、任意の一対の光拡散チャネル４ａ，４ａを介して観察者の眼Ｅに至る光路Ａ，Ｂの成す角度θを、例えば眼Ｅの解像角以上とすることができる。したがって、走査型表示装置１によれば、光拡散部４でのレーザ光Ｌ１のサイズ（ビーム径）に依らず、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる。
また、走査型表示装置１では、光路Ａ，Ｂの成す角度θが１分以上となるように、光拡散部４が構成されている。これにより、光路Ａ，Ｂの成す角度θを、視力が１．０である眼Ｅの解像角以上とすることができる。したがって、１．０以上の視力を有する眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる。なお、光路Ａ，Ｂの成す角度θが１．４２分以上となるように、光拡散部４が構成されていてもよい。これにより、光路Ａ，Ｂの成す角度θを、視力が０．７である眼Ｅの解像角以上とすることができる。したがって、０．７以上の視力を有する眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制することができる。
また、走査型表示装置１では、想定する眼Ｅの解像角をαとし、複数の光拡散チャネル４ａの配列ピッチをＰとし、光拡散部４と眼Ｅとの間に配置される光学系１１の倍率をＭとし、光拡散部４から眼Ｅまでの距離をＬとすると、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、光拡散部４が構成されていている。これにより、光拡散部４と眼Ｅとの間に光学系１１が配置されていたとしても、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制することができる。
また、走査型表示装置１では、光拡散部４が透過型のマイクロレンズアレイである。これにより、二次元に配列された複数の光拡散チャネル４ａによるレーザ光Ｌ１の拡散を確実に且つ容易に実現することができる。
また、走査型表示システム１０では、想定する眼Ｅの解像角をαとし、複数の光拡散チャネル４ａの配列ピッチをＰとし、光拡散部４と眼Ｅとの間に配置される光学系１１の倍率をＭとし、光拡散部４から眼Ｅまでの距離をＬとすると、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、光拡散部４が構成されていている。これにより、光拡散部４と眼Ｅとの間に光学系１１が配置されていたとしても、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制することができる。
また、光拡散部４の製造方法では、光路Ａ，Ｂの成す角度θが眼Ｅの解像角以上となるように、光拡散部４が製造される。これにより、光拡散部４でのレーザ光Ｌ１のサイズに依らず、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制し得る光拡散部４を得ることができる。
また、光拡散部４の製造方法では、想定する眼Ｅの解像角をαとし、複数の光拡散チャネル４ａの配列ピッチをＰとし、光拡散部４と眼Ｅとの間に配置される光学系１１の倍率をＭとし、光拡散部４から眼までの距離をＬとすると、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、光拡散部４を製造する。これにより、光拡散部４と眼Ｅとの間に光学系１１が配置されていたとしても、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制し得る光拡散部４を得ることができる。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上述した一実施形態に限定されない。
例えば、光源２は、コヒーレントな光（レーザ光）を出射することができるものであれば、レーザダイオード（半導体レーザ）に限定されず、面発光レーザ、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）等であってもよい。また、光走査部３は、レーザ光を走査することができるものであれば、ＭＥＭＳミラーに限定されず、ガルバノミラー等であってもよい。また、光拡散部４は、レーザ光を透過させて拡散させるものに限定されず、レーザ光を反射して拡散させるものであってもよい。つまり、光拡散部４は、二次元に配列された複数の光拡散チャネル４ａを有するものであれば、透過型のマイクロレンズアレイに限定されず、反射型のマイクロレンズアレイ、マイクロミラーアレイ、回折格子、ファイバオプティックプレート等であってもよい。なお、光拡散部４が透過型のマイクロレンズアレイである場合には、光拡散部４の光入射面が平坦面である一方で、複数のマイクロレンズに対応した複数の凸面によって光拡散部４の光出射面が構成されていてもよい。また、複数の凸面に替えて、複数の凹面が、複数のマイクロレンズに対応するように形成されていてもよい。
また、光拡散部４は、光路Ａ，Ｂの成す角度θが眼Ｅの解像角に基づいて設定された角度以上となるように製造され、そのように構成されていてもよい。例えば、光拡散部４は、光路Ａ，Ｂの成す角度θが眼Ｅの解像角α±０．１分以上となるように製造され、そのように構成されていてもよい。つまり、全ての光拡散チャネル４ａにおいて、光路Ａ，Ｂの成す角度θが眼Ｅの解像角α以上という条件が満たされる必要はない。このことは、上述したα≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍという条件、及び、後述するα≦tan−１（Ｐ／Ｌ）という条件についても、同様である。また、光拡散部４は、光路Ａ，Ｂの成す角度θが眼Ｅの解像角α１（想定する視力の上限値に対応する解像角）以上且つ眼Ｅの解像角α２（想定する視力の下限値に対応する解像角）以下となるように製造され、そのように構成されていてもよい。光路Ａ，Ｂの成す角度θに上限値を設定することで、表示されたイメージの解像度が低下するのを抑制することができる。
また、複数の光拡散チャネル４ａの配列ピッチは、一定である必要はなく、例えばランダムであってもよい。これによれば、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのをより確実に抑制することができる。
また、想定した眼Ｅの位置及び視力の少なくとも１つが変更された場合に、変更後の眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを抑制するために、光路Ａ，Ｂの成す角度θを調整する手段が例えば光学系１１に設けられていてもよい。光学系１１では、例えば、光学系１１の倍率Ｍ、光拡散部４から眼Ｅまでの距離Ｌを調整することが可能である。
また、走査型表示装置１（及び走査型表示システム１０）では、光拡散部４の後段に光学系１１が配置されていなくてもよい（図２参照）。つまり、光路Ａ，Ｂが光拡散部４から眼Ｅに直接至ってもよい。その場合、想定する眼Ｅの解像角をαとし、複数の光拡散チャネル４ａの配列ピッチをＰとし、光拡散部４から眼Ｅまでの距離をＬとすると、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）を満たすように、光拡散部４が構成されればよい。これによれば、光拡散部４と眼Ｅとの間に光学系１１が配置されていない場合に、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制することができる。また、光拡散部４の製造方法では、光路Ａ，Ｂが光拡散部４から眼Ｅに直接至る場合には、解像角をαとし、複数の光拡散チャネル４ａの配列ピッチをＰとし、光拡散部４から眼Ｅまでの距離をＬとすると、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）を満たすように、光拡散部４を製造してもよい。これによれば、光拡散部４と眼Ｅとの間に光学系１１が配置されていない場合に、想定した位置に在り且つ想定した視力を有する眼Ｅについて、表示されたイメージに輝度むらが生じるのを確実に抑制し得る光拡散部４を得ることができる。
また、上述した走査型表示装置１は、車載タイプに限定されず、ヘルメット内蔵タイプ、眼鏡タイプ等、様々な場面で用いることができる。
１…走査型表示装置、２…光源、３…光走査部、４…光拡散部、４ａ…光拡散チャネル、１０…走査型表示システム、１１…光学系、Ｌ１…レーザ光。

Claims (16)

  1. 投影表示用のレーザ光を出射する光源と、
    前記光源から出射された前記レーザ光を走査する光走査部と、
    二次元に配列された複数の光拡散チャネルを有し、前記光走査部によって走査された前記レーザ光を拡散させる光拡散部と、を備え、
    前記光拡散部は、前記複数の光拡散チャネルのうち互いに隣り合う任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度が、前記眼の解像角に基づいて設定された角度以上となるように、構成されている、走査型表示装置。
  2. 前記光拡散部は、前記光路の成す角度が１分以上となるように、構成されている、請求項１に記載の走査型表示装置。
  3. 前記光拡散部は、前記光路の成す角度が１.４２分以上となるように、構成されている、請求項２に記載の走査型表示装置。
  4. 前記解像角をαとし、前記複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、前記光拡散部と前記眼との間に配置される光学系の倍率をＭとし、前記光拡散部から前記眼までの距離をＬとすると、前記光拡散部は、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査型表示装置。
  5. 前記光路が前記光拡散部から前記眼に直接至る場合には、前記解像角をαとし、前記複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、前記光拡散部から前記眼までの距離をＬとすると、前記光拡散部は、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）を満たすように、構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査型表示装置。
  6. 前記複数の光拡散チャネルの配列ピッチは、ランダムである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の走査型表示装置。
  7. 前記光拡散部は、透過型のマイクロレンズアレイである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の走査型表示装置。
  8. 投影表示用のレーザ光を出射する光源と、
    前記光源から出射された前記レーザ光を走査する光走査部と、
    二次元に配列された複数の光拡散チャネルを有し、前記光走査部によって走査された前記レーザ光を拡散させる光拡散部と、を備え、
    前記光拡散部は、前記複数の光拡散チャネルのうち互いに隣り合う任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度が、前記眼の解像角に基づいて設定された角度以上となるように、構成されている、走査型表示システム。
  9. 前記光拡散部は、前記光路の成す角度が１分以上となるように、構成されている、請求項８に記載の走査型表示システム。
  10. 前記光拡散部は、前記光路の成す角度が１.４２分以上となるように、構成されている、請求項９に記載の走査型表示システム。
  11. 前記光拡散部の後段に配置された光学系を更に備え、
    前記解像角をαとし、前記複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、前記光学系の倍率をＭとし、前記光拡散部から前記眼までの距離をＬとすると、前記光拡散部は、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、構成されている、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の走査型表示システム。
  12. 前記光路が前記光拡散部から前記眼に直接至る場合には、前記解像角をαとし、前記複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、前記光拡散部から前記眼までの距離をＬとすると、前記光拡散部は、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）を満たすように、構成されている、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の走査型表示システム。
  13. 前記複数の光拡散チャネルの配列ピッチは、ランダムである、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の走査型表示システム。
  14. 投影表示用のレーザ光を出射する光源と、
    前記光源から出射された前記レーザ光を走査する光走査部と、
    二次元に配列された複数の光拡散チャネルを有し、前記光走査部によって走査された前記レーザ光を拡散させる光拡散部と、を備える走査型表示装置に用いられる前記光拡散部を製造する方法であって、
    前記複数の光拡散チャネルのうち互いに隣り合う任意の一対の光拡散チャネルを介して観察者の眼に至る光路の成す角度が、前記眼の解像角に基づいて設定された角度以上となるように、前記光拡散部を製造する、光拡散部の製造方法。
  15. 前記解像角をαとし、前記複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、前記光拡散部と前記眼との間に配置される光学系の倍率をＭとし、前記光拡散部から前記眼までの距離をＬとすると、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）×Ｍを満たすように、前記光拡散部を製造する、請求項１４に記載の光拡散部の製造方法。
  16. 前記光路が前記光拡散部から前記眼に直接至る場合には、前記解像角をαとし、前記複数の光拡散チャネルの配列ピッチをＰとし、前記光拡散部から前記眼までの距離をＬとすると、α≦tan−１（Ｐ／Ｌ）を満たすように、前記光拡散部を製造する、請求項１４に記載の光拡散部の製造方法。
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