JPWO2012140765A1 - 光源ユニット及びヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

光学素子は、それぞれ複数のマイクロレンズが配列された第１及び第２マイクロレンズアレイ部を有する。第１及び第２マイクロレンズアレイ部は、第１マイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ、互いに離間した位置に対向配置される。第１マイクロレンズアレイ部は、第２マイクロレンズアレイ部に対して光の入射側に配置されている。また、第２マイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズ同士の間隔が、第１マイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズ同士の間隔よりも狭く構成されている。上記の光学素子によれば、過度な画素輝点の発生を適切に抑制することができる。

Description

本発明は、マイクロレンズアレイを用いた光学素子に関する。

従来から、ヘッドアップディスプレイやレーザプロジェクタなどに、マイクロレンズアレイを用いた透過型のスクリーンを適用する技術が提案されている。このような透過型のスクリーンを用いた場合、拡散板を用いる場合と比較して、スペックルノイズによる影響を抑制できるといったメリットがある。例えば特許文献１には、レーザ光を光源とし、複数画素の配列で形成される映像を投影するレーザプロジェクタと、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とを有する画像形成装置が提案されている。マイクロレンズアレイを用いた場合、入射された光を適切に分散させることができると共に、必要な拡散角を自由に設計することができる。

他方で、例えば特許文献２及び３並びに非特許文献１には、２枚のマイクロレンズアレイ若しくは２枚の回折格子を用いてスクリーンを構成することが提案されている。特に、非特許文献１には、１枚のマイクロレンズアレイのみを用いた場合には輝度むらが発生する傾向にあるが、２枚のマイクロレンズアレイを用いることで、このような輝度むらの発生を抑制できることが記載されている。

特開２０１０−１４５７４５号公報 特開平８−１６６５６号公報 特表２００７−５２３３６９号公報

H. Urey and K. D. Powell, "Microlens-array-based exit-pupil expander for full-color displays", APPLIED OPTICS Vol.44, No.23, p.4930-4936

ところで、例えばレーザスキャン型光源にマイクロレンズアレイを適用した場合、マイクロレンズアレイが有する個々のマイクロレンズの焦点を画素位置とするような像（以下、「中間像」と呼ぶ。）が形成される。この場合、当該光源はレーザであるため、マイクロレンズアレイの焦点での集光特性が高い。そのため、マイクロレンズアレイによる中間像面で、各マイクロレンズによって形成された画素（つまりマイクロレンズの焦点に対応する画素）が分離したような状態となる場合がある。言い換えると、中間像面に、輝度の明るい部分と暗い部分とが顕著に表れる場合がある。したがって、マイクロレンズアレイによって形成された中間像を拡大して表示させた場合に、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズによって形成された画素が過度な輝点（以下「画素輝点」と呼ぶ。）として目立ってしまう可能性がある。上記した特許文献１乃至３および非特許文献１には、このような過度な画素輝点を抑制する手法などについては記載されていない。

本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、マイクロレンズアレイを用いた構成において、過度な画素輝点を適切に抑制することが可能な光学素子、ヘッドアップディスプレイ及び光源ユニットを提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明では、複数のマイクロレンズが配列された第１マイクロレンズアレイ部及び第２マイクロレンズアレイ部を有する光学素子であって、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ、互いに離間した位置に対向配置され、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔が、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔よりも狭く構成されており、前記第１マイクロレンズアレイ部は前記第２マイクロレンズアレイ部に対して光の入射側に配置されている。

請求項１７に記載の発明では、ヘッドアップディスプレイは、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の光学素子を備え、前記光学素子によって形成された画像をユーザの目の位置から虚像として視認させる。

請求項１８に記載の発明では、光源ユニットは、光源と、複数のマイクロレンズが所定の間隔で配列された第１マイクロレンズアレイと、前記所定の間隔よりも狭い間隔で複数のマイクロレンズが配列された第２マイクロレンズアレイと、を有し、前記第２マイクロレンズアレイは、前記第１マイクロレンズアレイに配置されたマクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ離間した位置に配置され、前記第１マイクロレンズアレイは、前記第２マイクロレンズアレイに対して、前記光源から出射される光の入射側に配置されている。

本実施例に係る画像表示装置の構成を示す。 本実施例に係るスクリーンの斜視図を示す。 本実施例に係る第１及び第２マイクロレンズアレイ部の構成を示す。 一般的なマイクロレンズアレイ部によって生じ得る、過度な画素輝点を説明するための図を示す。 本実施例に係るスクリーンの作用・効果を説明するための図を示す。 変形例１に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例１の他の例に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例２に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例３に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例４に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例５に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例５の他の例に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例６に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例６の他の例に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例７に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例７の他の例に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例８に係るスクリーンの具体的な構成を示す。 変形例８の他の例に係るスクリーンの具体的な構成を示す。

本発明の１つの観点では、複数のマイクロレンズが配列された第１マイクロレンズアレイ部及び第２マイクロレンズアレイ部を有する光学素子であって、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ、互いに離間した位置に対向配置され、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔が、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔よりも狭く構成されており、前記第１マイクロレンズアレイ部は前記第２マイクロレンズアレイ部に対して光の入射側に配置されている。

上記の光学素子は、それぞれ複数のマイクロレンズが配列された第１及び第２マイクロレンズアレイ部を有する。光学素子は、言い換えるとスクリーンに相当する。第１及び第２マイクロレンズアレイ部は、当該第１マイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ、互いに離間した位置に対向配置される。第１マイクロレンズアレイ部は、第２マイクロレンズアレイ部に対して光の入射側に配置されている。また、第１及び第２マイクロレンズアレイ部は、第２マイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズ同士の間隔が、第１マイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズ同士の間隔よりも狭く構成されている。つまり、第２マイクロレンズアレイ部のマイクロレンズにおけるレンズピッチが、第１マイクロレンズアレイ部のマイクロレンズにおけるレンズピッチがよりも小さくなるように構成されている。言い換えると、第２マイクロレンズアレイ部の１つのマイクロレンズのレンズ径が、第１マイクロレンズアレイ部の１つのマイクロレンズのレンズ径よりも小さくなるように構成されている。

上記の光学素子によれば、第１マイクロレンズアレイ部の１つのマイクロレンズで集光された光が、第２マイクロレンズアレイ部の２つ以上のマイクロレンズに入射することとなる。これにより、第１マイクロレンズアレイ部の１つのマイクロレンズによって形成された１つの画素が、第２マイクロレンズアレイ部の２つ以上のマイクロレンズによって分配され、２つ以上の画素（分配画素）が形成される。分配画素のそれぞれの間隔は、第１マイクロレンズアレイ部のレンズピッチよりも小さな第２マイクロレンズアレイ部のレンズピッチと等しくなる。他方で、第２マイクロレンズアレイ部を用いることにより、画素ごとの集光特性が広がることとなる。このようなことから、上記の光学素子によれば、画素の分離を目立たなくすることができる、つまり画素輝点を目立たなくすることができる。よって、当該光学素子によれば、第２マイクロレンズアレイ部による中間像を拡大して表示させた場合にも、過度な画素輝点の発生を適切に抑制することができる。

上記の光学素子の一態様では、前記第１マイクロレンズアレイ部の１のマイクロレンズで集光された光が、前記第２マイクロレンズアレイ部の２以上のマイクロレンズに入射することで分配されるように、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された各マイクロレンズ同士の間隔が設定されている。

上記の光学素子では、第１マイクロレンズアレイ部の１のマイクロレンズで集光された光が、第２マイクロレンズアレイ部の２以上のマイクロレンズに入射することで分配されるように、第１マイクロレンズアレイ部及び第２マイクロレンズアレイ部に配列された各マイクロレンズ同士の間隔が設定されている。これにより、過度な画素輝点の発生を適切に抑制することができる。

上記の光学素子の他の一態様では、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔が、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔の「１／２」以下に構成されている。これにより、過度な画素輝点の発生を、効果的に抑制することができる。

好適には、前記マイクロレンズ同士の間隔は、隣接するマイクロレンズの重心同士の間隔である。言い換えると、マイクロレンズ同士の間隔は、隣接するマイクロレンズの中心同士の距離である。

上記の光学素子において好適には、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの焦点距離の１．５倍以上かつ３倍以下の距離だけ離間した位置に対向配置されている。

上記の光学素子の他の一態様では、前記複数のマイクロレンズは、それぞれ、平面視において多角形状のレンズ輪郭で構成され、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、当該第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向と、当該第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向との角度をずらせて構成されている。

上記の光学素子では、第１及び第２マイクロレンズアレイ部は、当該第１マイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズのレンズ輪郭である多角形状の頂点方向と、当該第２マイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズのレンズ輪郭である多角形状の頂点方向との角度差が、所定角度に構成されている。つまり、レンズ輪郭である多角形状が互いに所定角度だけ回転した関係になるように、第１及び第２マイクロレンズアレイ部に複数のマイクロレンズが配列されている。上記の光学素子によれば、入射面において生じ得る多角形状の像による不要な干渉を抑制することができ、第１及び第２マイクロレンズアレイ部における位置ずれによる影響を適切に抑制することが可能となる。また、上記の光学素子によれば、第１及び第２マイクロレンズアレイ部を厳密に位置調整する必要がないため、容易且つ低コストで光学素子を作成することが可能となる。

上記の光学素子の他の一態様では、前記多角形状は、正六角形状であり、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向と、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向との角度差は、略３０度又は略９０度である。この態様によれば、第１及び第２マイクロレンズアレイ部における位置ずれによる影響を、効果的に抑制することが可能となる。

上記の光学素子の他の一態様では、前記多角形状は、正方形状であり、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向と、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向との角度差は、略４５度又は略１３５度である。この態様によれば、第１及び第２マイクロレンズアレイ部における位置ずれによる影響を、効果的に抑制することが可能となる。

上記の光学素子の他の一態様では、前記複数のマイクロレンズは、それぞれ、平面視において正多角形状のレンズ輪郭を有し、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、当該第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向と、当該第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向との角度を、前記正多角形状に含まれる１の内角の半分の角度ずらせて構成されている。この態様によっても、第１及び第２マイクロレンズアレイ部における位置ずれによる影響を、効果的に抑制することが可能となる。

上記の光学素子の他の一態様では、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、それぞれ前記複数のマイクロレンズが等間隔に配列され、前記マイクロレンズは、１のマイクロレンズ周囲に、前記１のマイクロレンズの頂点に対してそれぞれ所定角度ごとに隣接して配列され、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズと、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズとが、前記１のマイクロレンズに対して前記所定角度の半分の角度ずらせて構成されている。この態様によっても、第１及び第２マイクロレンズアレイ部における位置ずれによる影響を効果的に抑制することが可能となる。なお、上記の光学素子においては、前記第１及び第２マイクロレンズアレイ部を構成するマイクロレンズの間を光が透過しないようにマスクすることが好ましい。

上記の光学素子の他の一態様では、前記第１マイクロレンズアレイ部を一方の面に有する第１レンズアレイと、前記第２マイクロレンズアレイ部を一方の面に有する第２レンズアレイとから構成される。言い換えると、第１及び第２マイクロレンズアレイ部は、別個に構成されていると共に、それぞれ片側の面に複数のマイクロレンズが形成されている。

好適には、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイの、各々対向する面に形成されている。言い換えると、第１及び第２マイクロレンズアレイ部は、それぞれ、当該第１及び第２マイクロレンズアレイ部の対向する面に複数のマイクロレンズが形成されている。

また好適には、前記第１マイクロレンズアレイ部は、前記第１レンズアレイの面のうち、前記第２レンズアレイの前記第２マイクロレンズアレイ部が形成されている面と対向しない面に形成されている。言い換えると、第１及び第２マイクロレンズアレイ部の一方は、当該第１及び第２マイクロレンズアレイ部の対向する面に複数のマイクロレンズが形成されており、第１及び第２マイクロレンズアレイ部の他方は、対向する面の反対側の面に複数のマイクロレンズが形成されている。

また好適には、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイの、各々対向しない面に形成されている。言い換えると、第１及び第２マイクロレンズアレイ部は、それぞれ、当該第１及び第２マイクロレンズアレイ部の対向する面の反対側の面に複数のマイクロレンズが形成されている。

上記の光学素子の他の一態様では、前記第１マイクロレンズアレイ部を一方の面に有し、前記第２マイクロレンズアレイ部を他方の面に有する。言い換えると、第１及び第２マイクロレンズアレイ部が一体に構成され、光学素子における対向する両側の面に複数のマイクロレンズが形成されている。この態様によれば、２つのマイクロレンズアレイ部が一体に構成されているため、マイクロレンズアレイが形成された１枚の構成要素のみを作成すれば良いので、光学素子に要するコストをより低減することが可能となる。

上記した光学素子は、画像をユーザの目の位置から虚像として視認させるヘッドアップディスプレイに好適に適用することができる。

本発明の他の観点では、光源ユニットは、光源と、複数のマイクロレンズが所定の間隔で配列された第１マイクロレンズアレイと、前記所定の間隔よりも狭い間隔で複数のマイクロレンズが配列された第２マイクロレンズアレイと、を有し、前記第２マイクロレンズアレイは、前記第１マイクロレンズアレイに配置されたマクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ離間した位置に配置され、前記第１マイクロレンズアレイは、前記第２マイクロレンズアレイに対して、前記光源から出射される光の入射側に配置されている。上記の光源ユニットによっても、過度な画素輝点の発生を適切に抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［画像表示装置の構成］
図１は、本実施例に係る光学素子が適用された画像表示装置の構成を示す。図１に示すように、画像表示装置１は、画像信号入力部２と、ビデオＡＳＩＣ３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバＡＳＩＣ７と、ＭＥＭＳ制御部８と、レーザ光源ユニット９と、ＭＥＭＳミラー１０と、スクリーン１１と、を備える。

画像表示装置１は、例えばヘッドアップディスプレイに適用される。ヘッドアップディスプレイは、画像を運転者の目の位置（アイポイント）から虚像として視認させる装置である。

画像信号入力部２は、外部から入力される画像信号を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。

ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２から入力される画像信号及びＭＥＭＳミラー１０から入力される走査位置情報Ｓｃに基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳ制御部８を制御するブロックであり、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。ビデオＡＳＩＣ３は、同期／画像分離部３１と、ビットデータ変換部３２と、発光パターン変換部３３と、タイミングコントローラ３４と、を備える。

同期／画像分離部３１は、画像信号入力部２から入力された画像信号から、画像表示部であるスクリーンに表示される画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ４へ書き込む。

ビットデータ変換部３２は、フレームメモリ４に書き込まれた画像データを読み出してビットデータに変換する。

発光パターン変換部３３は、ビットデータ変換部３２で変換されたビットデータを、各レーザの発光パターンを表す信号に変換する。

タイミングコントローラ３４は、同期／画像分離部３１、ビットデータ変換部３２の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ３４は、後述するＭＥＭＳ制御部８の動作タイミングも制御する。

フレームメモリ４には、同期／画像分離部３１により分離された画像データが書き込まれる。ＲＯＭ５は、ビデオＡＳＩＣ３が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。ＲＡＭ６には、ビデオＡＳＩＣ３が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。

レーザドライバＡＳＩＣ７は、後述するレーザ光源ユニット９に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックであり、ＡＳＩＣとして構成されている。レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、青色レーザ駆動回路７２と、緑色レーザ駆動回路７３と、を備える。

赤色レーザ駆動回路７１は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤色レーザＬＤ１を駆動する。青色レーザ駆動回路７２は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、青色レーザＬＤ２を駆動する。緑色レーザ駆動回路７３は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、緑色レーザＬＤ３を駆動する。

ＭＥＭＳ制御部８は、タイミングコントローラ３４が出力する信号に基づきＭＥＭＳミラー１０を制御する。ＭＥＭＳ制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備える。

サーボ回路８１は、タイミングコントローラからの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー１０の動作を制御する。

ドライバ回路８２は、サーボ回路８１が出力するＭＥＭＳミラー１０の制御信号を所定レベルに増幅して出力する。

レーザ光源ユニット９は、レーザドライバＡＳＩＣ７から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光をＭＥＭＳミラー１０へ出射する。

走査手段としてのＭＥＭＳミラー１０は、レーザ光源ユニット９から出射されたレーザ光をスクリーン１１に向けて反射する。こうすることで、ＭＥＭＳミラー１０は、スクリーン１１上に表示すべき画像を形成する。また、ＭＥＭＳミラー１０は、画像信号入力部２に入力された画像を表示するためにＭＥＭＳ制御部８の制御によりスクリーン１１上を走査（スキャン）するように移動し、その際の走査位置情報（例えばミラーの角度などの情報）をビデオＡＳＩＣ３へ出力する。

スクリーン１１は、本発明に係る「光学素子」の一例であり、透過型のスクリーンとして構成され、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部（不図示）を備える。マイクロレンズアレイ部は、入射された光を適度に分散させる。具体的には、マイクロレンズアレイ部は、レンズの曲率などに応じた拡散角にて光を拡散させる。マイクロレンズアレイ部におけるレンズの曲率などは、必要な拡散角に応じて予め設計される。なお、スクリーン１１については、詳細は後述する。

なお、画像表示装置１は、実際には、上記のようなスクリーン１１から出射された光を、反射ミラー（コンバイナ）で反射させた光や拡大素子で拡大させた光などに対応する画像を、運転者の目の位置（アイポイント）から虚像として視認させる。

次に、レーザ光源ユニット９の詳細な構成を説明する。レーザ光源ユニット９は、ケース９１と、波長選択性素子９２と、コリメータレンズ９３と、赤色レーザＬＤ１と、青色レーザＬＤ２と、緑色レーザＬＤ３と、モニタ用受光素子（以下、単に「受光素子」と呼ぶ。）５０と、を備える。

ケース９１は、樹脂などにより略箱状に形成される。ケース９１には、緑色レーザＬＤ３を取り付けるために、ケース９１内へ貫通する孔が設けられているとともに断面が凹状のＣＡＮ取付部９１ａと、ＣＡＮ取付部９１ａと直交する面に設けられ、ケース９１内へ貫通する孔が設けられているとともに断面が凹状のコリメータ取付部９１ｂと、が形成されている。

合成素子としての波長選択性素子９２は、例えばトリクロイックプリズムにより構成され、反射面９２ａと反射面９２ｂが設けられている。反射面９２ａは、赤色レーザＬＤ１から出射されたレーザ光をコリメータレンズ９３へ向かって透過させ、青色レーザＬＤ２から出射されたレーザ光をコリメータレンズ９３へ向かって反射させる。反射面９２ｂは、赤色レーザＬＤ１および青色レーザＬＤ２から出射されたレーザ光の大部分をコリメータレンズ９３へ向かって透過させ、その一部を受光素子５０へ向かって反射させる。また、反射面９２ｂは、緑色レーザＬＤ３から出射されたレーザ光の大部分をコリメータレンズ９３へ向かって反射させ、その一部を受光素子５０へ向かって透過させる。こうして、各レーザからの出射光が重ね合わされて、コリメータレンズ９３および受光素子５０に入射される。なお、波長選択性素子９２は、ケース９１内のコリメータ取付部９１ｂの近傍に設けられている。

コリメータレンズ９３は、波長選択性素子９２から入射したレーザ光を平行光にしてＭＥＭＳミラー１０へ出射する。コリメータレンズ９３は、ケース９１のコリメータ取付部９１ｂに、ＵＶ系接着剤などで固定される。即ち、合成素子の後段にコリメータレンズ９３が設けられている。

レーザ光源としての赤色レーザＬＤ１は、赤色のレーザ光を出射する。赤色レーザＬＤ１は、半導体レーザ光源がチップ状態のまま、又は、チップがサブマウントなどに載置された状態で、ケース９１内の波長選択性素子９２及びコリメータレンズ９３と同軸となる位置に固定されている。

レーザ光源としての青色レーザＬＤ２は、青色のレーザ光を出射する。青色レーザＬＤ２は、半導体レーザ光源がチップ状態のまま、又は、チップがサブマウントなどに載置された状態で、出射したレーザ光が反射面９２ａによってコリメータレンズ９３へ向かって反射できる位置に固定されている。この赤色レーザＬＤ１と青色レーザＬＤ２の位置は入れ替わってもよい。

レーザ光源としての緑色レーザＬＤ３は、ＣＡＮパッケージに取り付けられた状態又はフレームパッケージに取り付けられた状態であり、緑色のレーザ光を出射する。緑色レーザＬＤ３は、ＣＡＮパッケージ内に緑色のレーザ光を発生する半導体レーザ光源チップＢが取り付けられており、ケース９１のＣＡＮ取付部９１ａに固定されている。

受光素子５０は、各レーザ光源から出射されたレーザ光の一部を受光する。受光素子５０は、フォトディテクタなどの光電変換素子であり、入射したレーザ光の光量に応じた電気信号である検出信号ＳｄをレーザドライバＡＳＩＣ７へ供給する。実際には、パワー調整時には、赤色レーザ光、青色レーザ光及び緑色レーザ光のうちの１つが順に受光素子５０へ入射され、受光素子５０は、そのレーザ光の光量に対応する検出信号Ｓｄを出力する。レーザドライバＡＳＩＣ７は、検出信号Ｓｄに応じて、赤色レーザＬＤ１、青色レーザＬＤ２及び緑色レーザＬＤ３のパワー調整を行う。

例えば、赤色レーザＬＤ１のパワー調整を行う場合、レーザドライバＡＳＩＣ７は赤色レーザ駆動回路７１のみを動作させ、赤色レーザＬＤ１へ駆動電流を供給して赤色レーザＬＤ１から赤色レーザ光を出射させる。この赤色レーザ光の一部は受光素子５０により受光され、その光量に応じた検出信号ＳｄがレーザドライバＡＳＩＣ７へフィードバックされる。レーザドライバＡＳＩＣ７は、検出信号Ｓｄが示す光量が適正な光量となるように、赤色レーザ駆動回路７１から赤色レーザＬＤ１へ供給される駆動電流を調整する。こうして、パワー調整がなされる。青色レーザＬＤ２のパワー調整及び緑色レーザＬＤ３のパワー調整も同様に行われる。

なお、上記したようなレーザ光源ユニット９とスクリーン１１とを少なくとも具備して構成される構成部は、本発明に係る「光源ユニット」の一例に相当する。

［スクリーンの構成］
次に、本実施例に係るスクリーン１１の構成について具体的に説明する。なお、前述したように、スクリーン１１は本発明に係る「光学素子」の一例である。

図２は、本実施例に係るスクリーン１１の斜視図を示す。図２に示すように、スクリーン１１は、所定の距離だけ離間させて対向配置された第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂを有する。第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂは、それぞれ、略円板状に構成されている。また、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂは、それぞれ、平面視において正六角形状のレンズ輪郭で構成された複数のマイクロレンズ１１ａａ、１１ｂａが、片側の面に格子状に形成されている。

更に、図２に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１ａは入射光側に配置されており、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂは出射光側に配置されている。つまり、第１マイクロレンズアレイ部１１ａに先に光が入射し、第１マイクロレンズアレイ部１１ａから出射された光が第２マイクロレンズアレイ部１１ｂに入射する。

図３は、本実施例に係る第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂの具体的な構成を示す図である。図３（ａ）は、光の進行方向に垂直な面にて第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂを切断した断面図を示す。具体的には、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂの一部分を拡大して表した断面図を示している。図３（ａ）に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂは、複数のマイクロレンズ１１ａａ、１１ｂａが形成された面が向き合うように対向配置されている。つまり、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂは、それぞれ、対向する面に複数のマイクロレンズ１１ａａ、１１ｂａが形成されている。また、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂは、距離Ｄだけ離間した位置に対向配置されている。本実施例では、第１マイクロレンズアレイ部１１ａに配列されたマイクロレンズ１１ａａの焦点距離よりも少なくとも長い距離Ｄだけ離間した位置に、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂを対向配置する。例えば、マイクロレンズ１１ａａにおける焦点距離の１．５倍以上かつ３倍以下の距離Ｄだけ離間した位置に、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂを配置する。

図３（ｂ）は、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂの平面図を示す。具体的には、光の進行方向に沿った方向から観察した、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂの一部分を拡大して表した平面図を示している。図３（ｂ）に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂは、それぞれ、平面視において正六角形状のレンズ輪郭で構成された、複数のマイクロレンズ１１ａａ、１１ｂａが格子状に配列されている。具体的には、複数のマイクロレンズ１１ａａ、１１ｂａは、正六角形状を構成する辺同士を隣接させて配列されている。

本実施例では、図３（ｂ）に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１ａに配列されたマイクロレンズ１１ａａのレンズピッチＰａと、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂに配列されたマイクロレンズ１１ｂａのレンズピッチＰｂとが異なるように、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂを構成する。具体的には、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂにおけるレンズピッチＰｂが第１マイクロレンズアレイ部１１ａにおけるレンズピッチＰａよりも小さくなるように、言い換えると１つのマイクロレンズ１１ｂａのレンズ径が１つのマイクロレンズ１１ａａのレンズ径よりも小さくなるように、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂを構成する。例えば、マイクロレンズ１１ｂａのレンズピッチＰｂがマイクロレンズ１１ａａのレンズピッチＰａの「１／２」以下となるように、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂを構成する。

なお、上記したレンズピッチＰａ、Ｐｂは、言い換えると第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂに配列された隣接するマイクロレンズ１１ａａ、１１ｂａ同士の間隔であり、隣接するマイクロレンズ１１ａａ、１１ｂａの重心同士の間隔（つまり中心同士の距離）に相当する。以下同様であるものとする。

［スクリーンの作用・効果］
次に、上述した本実施例に係るスクリーン１１の作用・効果について説明する。

まず、図４を参照して、一般的なマイクロレンズアレイ部２００によって生じ得る、過度な画素輝点について説明する。図４（ａ）は、一般的なマイクロレンズアレイ部２００によって形成される中間像を説明するための図を示している。例えばレーザスキャン型光源にマイクロレンズアレイ部２００を適用した場合、マイクロレンズアレイ部２００の各マイクロレンズ２００ａの焦点を画素位置とする中間像が、符号２０１で示す面（焦点面であり、以下「中間像面」と呼ぶ。）に形成される。図４（ａ）に示す例では、中間像は、マイクロレンズ２００ａの焦点位置に形成された画素２０２、２０３、２０４によって構成されている。このような画素２０２、２０３、２０４の間隔は、マイクロレンズアレイ部２００のレンズピッチＰａと等しい。

図４（ｂ）は、中間像面２０１での輝度の強度分布を示している。具体的には、中間像面２０１に形成された画素２０２、２０３、２０４に対応する輝度の強度分布（概ねガウス分布となる）を示している。上記したようにレーザスキャン型光源にマイクロレンズアレイ部２００を適用した場合、当該光源はレーザであるため、マイクロレンズ２００ａの焦点での集光特性が高い。そのため、図４（ｂ）中の矢印２０６で示すように、中間像面２０１では、画素２０２、２０３、２０４が分離したような状態となる傾向にある。つまり、中間像面２０１において、輝度の明るい部分と暗い部分とが顕著に表れる傾向にある。したがって、例えばヘッドアップディスプレイなどによって中間像を拡大して表示させた場合、マイクロレンズアレイ部２００の各マイクロレンズ２００ａによって形成された画素２０２、２０３、２０４が、過度な画素輝点として目立ってしまう可能性がある。なお、このような現象は、２枚のマイクロレンズアレイ部２００を用いた場合（レンズピッチが概ね同一のマイクロレンズアレイ部２００を用いるものとする）にも、同様に発生し得る。

次に、図５を参照して、本実施例に係るスクリーン１１による作用・効果について説明する。図５（ａ）は、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂによって形成される中間像を説明するための図を示している。本実施例では、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂのレンズピッチＰｂが第１マイクロレンズアレイ部１１ａのレンズピッチＰａよりも小さく構成されているため、第１マイクロレンズアレイ部１１ａの１つのマイクロレンズ１１ａａで集光された光が、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂの２つ以上のマイクロレンズ１１ｂａに入射する。図５（ａ）に示す例では、マイクロレンズ１１ｂａのレンズピッチＰｂがマイクロレンズ１１ａａのレンズピッチＰａの「１／３」に構成されているため、１つのマイクロレンズ１１ａａで集光された光が、３つのマイクロレンズ１１ｂａに入射する。これにより、第１マイクロレンズアレイ部１１ａの１つのマイクロレンズ１１ａａによって形成された１つの画素が、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂの３つのマイクロレンズ１１ｂａによって分配され、３つの画素が形成される（以下では、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂによって分配された画素を「分配画素」と呼ぶ）。

図５（ａ）では、第１マイクロレンズアレイ部１１ａのマイクロレンズ１１ａａの焦点に位置する中間像面２１１に、画素２１２、２１３、２１４が中間像として形成されると共に、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂのマイクロレンズ１１ｂａの焦点に位置する中間像面２１５に、分配画素２１６ａ〜２１６ｃ、２１７ａ〜２１７ｃ、２１８ａ〜２１８ｃが中間像として形成された例を示している。分配画素２１６ａ〜２１６ｃは、マイクロレンズ１１ａａによって形成された画素２１２を分配した３つの画素であり、分配画素２１７ａ〜２１７ｃは、マイクロレンズ１１ａａによって形成された画素２１３を分配した３つの画素であり、分配画素２１８ａ〜２１８ｃは、マイクロレンズ１１ａａによって形成された画素２１４を分配した３つの画素である。

図５（ｂ）は、中間像面２１５での輝度の強度分布を示している。具体的には、中間像面２１５に形成された分配画素２１６ａ〜２１６ｃ、２１７ａ〜２１７ｃ、２１８ａ〜２１８ｃに対応する輝度の強度分布（概ねガウス分布となる）を示している。ここで、分配画素２１６ａ〜２１６ｃ、２１７ａ〜２１７ｃ、２１８ａ〜２１８ｃは、それぞれ画素２１２、２１３、２１４に対応するため、分配画素２１６ａ〜２１６ｃ、２１７ａ〜２１７ｃ、２１８ａ〜２１８ｃのそれぞれを一まとまりにした画素の間隔は、第１マイクロレンズアレイ部１１ａのレンズピッチと等しくなる。しかしながら、分配画素２１６ａ〜２１６ｃ、２１７ａ〜２１７ｃ、２１８ａ〜２１８ｃのそれぞれの間隔は、第１マイクロレンズアレイ部１１ａのレンズピッチよりも小さな第２マイクロレンズアレイ部１１ｂのレンズピッチと等しくなる。他方で、第１マイクロレンズアレイ部１１ａで集光された光を第２マイクロレンズアレイ部１１ｂで集光することにより、画素ごとの集光特性が広がることとなる。つまり、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂによって形成された分配画素の輝度における強度分布が空間上で拡大する傾向にある。

このようなことから、図５（ｂ）中の矢印２１９で示すように、中間像面２１５では、分配画素２１６ａ〜２１６ｃ、２１７ａ〜２１７ｃ、２１８ａ〜２１８ｃの分離が目立たなくなる。つまり、上記したような一般的なマイクロレンズアレイ部２００を用いた場合と比較して（図４（ｂ）中の矢印２０６参照）、本実施例によれば、画素の分離を目立たなくすることができる、即ち画素輝点を目立たなくすることができる。したがって、本実施例によれば、例えばヘッドアップディスプレイなどによって中間像を拡大して表示させた場合にも、上記したような過度な画素輝点の発生を適切に抑制することができる。

また、本実施例では、第１マイクロレンズアレイ部１１ａのマイクロレンズ１１ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離Ｄだけ離間した位置に、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂを対向配置している。これにより、第１マイクロレンズアレイ部１１ａにおける１つのマイクロレンズ１１ａａに入射した光を、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂにおける多数のマイクロレンズ１１ｂａに入射させることができる。そして、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂの各々のマイクロレンズ１１ｂａで集光して、画素を形成することができる。これにより、光を適切に分散させることができるので、均一でむら（輝度むら）の少ない画像を形成することが可能となる。

ところで、前述した非特許文献１などには、２枚のマイクロレンズアレイを用いてスクリーン（以下、「比較例に係るスクリーン」と呼ぶ。）を構成することが記載されている。比較例に係るスクリーンでは、基本的には、２枚のマイクロレンズアレイを、マイクロレンズの焦点距離だけ離間させていた。このような比較例の構成では、２枚のマイクロレンズアレイを厳密に位置調整する必要があった。具体的には、２枚のマイクロレンズアレイの個々のマイクロレンズの光軸を一致させる必要があった。というのは、２枚のマイクロレンズアレイ間の距離が焦点距離とずれていたり、マイクロレンズのレンズ輪郭の頂点方向がずれていたりすると、マイクロレンズが不要な光を取り込んでしまったり、ずれによる影響が視認されてしまったりするなどの不具合が発生する場合があったからである。そのため、比較例では、スクリーンの作成に手間やコストがかかる傾向にあった。

これに対して、本実施例では、第１マイクロレンズアレイ部１１ａのマイクロレンズ１１ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離Ｄだけ離間した位置に、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂを対向配置している。このような本実施例によれば、マイクロレンズの焦点距離だけ厳密に２枚のマイクロレンズアレイを離間させて配置する比較例の構成と比較して、解像度は落ちる傾向にあるが、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂを対向配置する際に要する精度を下げることができる。

更に、本実施例によれば、上記したような構成により、レンズの光軸を一致させる必要がないため、入射角が変わってもその影響を小さくすることができる。よって、画角が比較的大きなレーザスキャン型光源に適切に対応することができる。したがって、特許文献１に記載されたような、レーザプロジェクタとマイクロレンズアレイとの間に配置されたコンデンサーレンズを用いる必要がない。そのため、本実施例によれば、画像表示装置１の部品点数を削減することができる。

なお、図５では、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂのマイクロレンズ１１ｂａにおけるレンズピッチＰｂを、第１マイクロレンズアレイ部１１ａのマイクロレンズ１１ａａにおけるレンズピッチＰａの「１／３」に構成する例を示したが、これに限定はされない。例えば、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂにおけるレンズピッチＰｂを、第１マイクロレンズアレイ部１１ａにおけるレンズピッチＰａの「１／２」や「１／４」や「１／５」などに構成しても良い。この場合には、第１マイクロレンズアレイ部１１ａで形成された１つの画素が、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂで２つの画素や４つ以上の画素に分配されることとなる。基本的には、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂのレンズピッチＰｂを第１マイクロレンズアレイ部１１ａのレンズピッチＰａよりも小さくすればするほど、第１マイクロレンズアレイ部１１ａと第２マイクロレンズアレイ部１１ｂとの位置ずれによる影響を抑制することが可能となる。

ここまでは、「ｎ」を整数として、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂにおけるレンズピッチＰｂを、第１マイクロレンズアレイ部１１ａにおけるレンズピッチＰａの「１／ｎ」に構成する例を示した。この場合には、第１マイクロレンズアレイ部１１ａで形成された１つの画素が、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂでｎ画素に分配されることとなる。

以下では、「ｎ」として整数でない値を用いる場合を考える。例えば、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂにおけるレンズピッチＰｂを、第１マイクロレンズアレイ部１１ａにおけるレンズピッチＰａの「２／５」や「２／７」や「３／７」などに構成する場合である。このような場合には、第１マイクロレンズアレイ部１１ａにおいて隣接する２つのマイクロレンズ１１ａａによって集光された光が、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂの同一の１つのマイクロレンズ１１ｂａに入射する傾向にある。つまり、２つのマイクロレンズ１１ａａによって集光された光が、１つのマイクロレンズ１１ｂａにおいて混ざり合う傾向にある（なお、このような現象は、第２マイクロレンズアレイ部１１ｂの全てのマイクロレンズ１１ｂａにおいて生じるわけではない）。この場合には、第１マイクロレンズアレイ部１１ａにおいて隣接するマイクロレンズ１１ａａで形成された画素の影響を受けることとなる。しかしながら、上記した「ｎ」をより大きな値に設定することで、つまり第１マイクロレンズアレイ部１１ａのレンズピッチＰａよりも第２マイクロレンズアレイ部１１ｂのレンズピッチＰｂをより小さくすることで、そのような影響を小さくすることができる。また、第１マイクロレンズアレイ部１１ａと第２マイクロレンズアレイ部１１ｂとの位置ずれによる影響も抑制することができる。

なお、「ｎ」として整数の値を用いた場合にも、２つのマイクロレンズ１１ａａによって集光された光が１つのマイクロレンズ１１ｂａにおいて若干混ざり合う場合がある。

［変形例］
以下では、上記した実施例の変形例について説明する。なお、上記した実施例と同様の構成については、その説明を適宜省略する。また、特に説明しない構成については、上記した実施例と同様であるものとする。

（変形例１）
上記した実施例に係るスクリーン１１では、第１マイクロレンズアレイ部１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１ｂは、それぞれの対向する面に複数のマイクロレンズ１１ａａ、１１ｂａが形成されていた。これに対して、変形例１に係るスクリーンでは、第１及び第２マイクロレンズアレイ部の一方は、対向する面に複数のマイクロレンズが形成され、第１及び第２マイクロレンズアレイ部の他方は、対向する面の反対側の面に複数のマイクロレンズが形成される。言い換えると、変形例１に係るスクリーンでは、第１及び第２マイクロレンズアレイ部において同じ方向を向く面に（具体的には入射光側を向く面または出射光側を向く面に）、複数のマイクロレンズが形成される。

図６は、変形例１に係るスクリーン１１１の具体的な構成を示す図である。図６は、光の進行方向に垂直な面にて、スクリーン１１１の第１マイクロレンズアレイ部１１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂを切断した断面図を示す。具体的には、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂの一部分を拡大して表した断面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａ側から光が入射するものとする。

図６に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａは、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂの対向する面の反対側の面に、複数のマイクロレンズ１１１ａａが形成されている。そして、第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂの対向する面に、複数のマイクロレンズ１１１ｂａが形成されている。つまり、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂは、マイクロレンズ１１１ａａが形成されていない第１マイクロレンズアレイ部１１１ａの面と、マイクロレンズ１１１ｂａが形成された第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂの面とが向き合うように対向配置されている。

また、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａのマイクロレンズ１１１ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離Ｄ１だけ離間した位置に配置されている。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂも、第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂのマイクロレンズ１１１ｂａにおけるレンズピッチが、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａのマイクロレンズ１１１ａａにおけるレンズピッチよりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。

図６に示したスクリーン１１１では、第１マイクロレンズアレイ部１１１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１１ｂにおいて入射光側を向く面に、複数のマイクロレンズ１１１ａａ、１１１ｂａが形成されていた。他の例では、第１及び第２マイクロレンズアレイ部において出射光側を向く面に、複数のマイクロレンズを形成することができる。

図７は、変形例１の他の例に係るスクリーン１１２の具体的な構成を示す図である。図７は、光の進行方向に垂直な面にて、スクリーン１１２の第１マイクロレンズアレイ部１１２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１２ｂを切断した断面図を示す。具体的には、第１マイクロレンズアレイ部１１２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１２ｂの一部分を拡大して表した断面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１２ａ側から光が入射するものとする。

図７に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１２ａは、第１マイクロレンズアレイ部１１２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１２ｂの対向する面に、複数のマイクロレンズ１１２ａａが形成されている。そして、第２マイクロレンズアレイ部１１２ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１１２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１２ｂの対向する面の反対側の面に、複数のマイクロレンズ１１２ｂａが形成されている。つまり、第１マイクロレンズアレイ部１１２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１２ｂは、マイクロレンズ１１２ａａが形成された第１マイクロレンズアレイ部１１２ａの面と、マイクロレンズ１１２ｂａが形成されていない第２マイクロレンズアレイ部１１２ｂの面とが向き合うように対向配置されている。

また、第１マイクロレンズアレイ部１１２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１２ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１１２ａのマイクロレンズ１１２ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離Ｄ２だけ離間した位置に配置されている。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１２ｂも、第２マイクロレンズアレイ部１１２ｂのマイクロレンズ１１２ｂａにおけるレンズピッチが、第１マイクロレンズアレイ部１１２ａのマイクロレンズ１１２ａａにおけるレンズピッチよりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。

以上説明したような変形例１に係るスクリーン１１１、１１２も、上記した実施例に係るスクリーン１１と同様の作用・効果を有する。

（変形例２）
変形例２に係るスクリーンでは、第１及び第２マイクロレンズアレイ部の対向する面の反対側の面に、複数のマイクロレンズがそれぞれ形成される点で、上記した実施例及び変形例１と異なる。

図８は、変形例２に係るスクリーン１１３の具体的な構成を示す図である。図８は、光の進行方向に垂直な面にて、スクリーン１１３の第１マイクロレンズアレイ部１１３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１３ｂを切断した断面図を示す。具体的には、第１マイクロレンズアレイ部１１３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１３ｂの一部分を拡大して表した断面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１３ａ側から光が入射するものとする。

図８に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１３ｂは、それぞれ、対向する面の反対側の面に複数のマイクロレンズ１１３ａａ、１１３ｂａが形成されている。つまり、第１マイクロレンズアレイ部１１３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１３ｂは、複数のマイクロレンズ１１３ａａ、１１３ｂａが形成された面が反対方向を向くように対向配置されている。

また、第１マイクロレンズアレイ部１１３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１３ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１１３ａのマイクロレンズ１１３ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離Ｄ３だけ離間した位置に配置されている。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１３ｂも、第２マイクロレンズアレイ部１１３ｂのマイクロレンズ１１３ｂａにおけるレンズピッチが、第１マイクロレンズアレイ部１１３ａのマイクロレンズ１１３ａａにおけるレンズピッチよりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。

このような変形例２に係るスクリーン１１３も、上記した実施例に係るスクリーン１１と同様の作用・効果を有する。

（変形例３）
変形例３では、上記した実施例及び変形例１、２のように第１及び第２マイクロレンズアレイ部が別体に構成されておらず、第１及び第２マイクロレンズアレイ部が一体に構成されており、スクリーンの両面に複数のマイクロレンズが形成される。

図９は、変形例３に係るスクリーン１１４の具体的な構成を示す図である。図９は、光の進行方向に垂直な面にて、スクリーン１１４を切断した断面図を示す。具体的には、スクリーン１１４ｂの一部分を拡大して表した断面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１４ａ側から光が入射するものとする。

図９に示すように、スクリーン１１４は、スクリーン１１４を構成する対向する２つの面に（つまり両面に）、複数のマイクロレンズ１１４ａａ、１１４ｂａが形成されている。言い換えると、スクリーン１１４は、複数のマイクロレンズ１１４ａａが形成された第１マイクロレンズアレイ部１１４ａと、複数のマイクロレンズ１１４ｂａが形成された第２マイクロレンズアレイ部１１４ｂとが一体に形成されている。つまり、スクリーン１１４は、第１マイクロレンズアレイ部１１４ａにおいて複数のマイクロレンズ１１４ａａが形成された面の反対側の面と、第２マイクロレンズアレイ部１１４ｂにおいて複数のマイクロレンズ１１４ｂａが形成された面の反対側の面とで重なり合うことで一体に構成されている。

更に、スクリーン１１４は、複数のマイクロレンズ１１４ａａと複数のマイクロレンズ１１４ｂａとが、マイクロレンズ１１４ａａの焦点距離よりも少なくとも長い距離Ｄ４だけ離間した位置に配置されている。つまり、スクリーン１１４は、マイクロレンズ１１４ａａの焦点距離よりも少なくとも長い距離Ｄ４に対応する厚みで構成されている。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１４ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１４ｂも、第２マイクロレンズアレイ部１１４ｂのマイクロレンズ１１４ｂａにおけるレンズピッチが、第１マイクロレンズアレイ部１１４ａのマイクロレンズ１１４ａａにおけるレンズピッチよりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。

このような変形例３に係るスクリーン１１４も、上記した実施例に係るスクリーン１１と同様の作用・効果を有する。また、変形例３に係るスクリーン１１４では、第１マイクロレンズアレイ部１１４ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１４ｂが一体に構成されているので、マイクロレンズアレイが形成された１枚の構成要素のみを作成すれば良いため、上記した実施例及び変形例１、２と比較して、スクリーン１１４に要するコストをより低減することが可能となる。

（変形例４）
変形例４に係るスクリーンは、第１及び第２マイクロレンズアレイ部の一方に配列されたマイクロレンズのレンズ輪郭の頂点方向と、第１及び第２マイクロレンズアレイ部の他方に配列されたマイクロレンズのレンズ輪郭の頂点方向との角度をずらせて構成されている点で、上記した実施例及び変形例１乃至３と異なる。

図１０は、変形例４に係るスクリーン１１５の具体的な構成を示す図である。図１０（ａ）は、光の進行方向に沿った方向から観察した、スクリーン１１５が有する第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂの一部分を拡大して表した平面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ側から光が入射するものとする。

図１０（ｂ）は、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂのレンズ輪郭である正六角形状の頂点方向を規定した図である。当該頂点方向は、レンズ輪郭である正六角形の中心点（重心）から、正六角形の各頂点へ向かう方向により規定される。図１０（ｂ）の左側には、マイクロレンズ１１５ａａのレンズ輪郭における正六角形状の頂点方向を示し、図１０（ｂ）の右側には、マイクロレンズ１１５ｂａのレンズ輪郭における正六角形状の頂点方向を示している。第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂでは、複数のマイクロレンズ１１５ａａ、１１５ｂａが格子状に配列されている、つまり複数のマイクロレンズ１１５ａａ、１１５ｂａの各々が同じ向きに配列されている。そのため、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂの全体において正六角形状の頂点方向が同一のものとなる。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、変形例４では、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａに配列されたマイクロレンズ１１５ａａのレンズ輪郭である正六角形状の頂点方向と、第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂに配列されたマイクロレンズ１１５ｂａのレンズ輪郭である正六角形状の頂点方向との角度差を、３０度に構成する。つまり、マイクロレンズ１１５ａａ、１１５ｂａのレンズ輪郭である正六角形状が互いに３０度だけ回転した関係になるように、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂに複数のマイクロレンズ１１５ａａ、１１５ｂａを配列する。

このようにマイクロレンズ１１５ａａ、１１５ｂａのレンズ輪郭である正六角形状が互いに３０度回転した関係になるように第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂを構成することで、第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂの入射面での第１マイクロレンズアレイ部１１５ａによる正六角形状の像と、第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂにおけるレンズ輪郭である正六角形状との不要な干渉を抑制することができる。つまり、変形例４によれば、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａのレンズ輪郭の頂点方向と第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂのレンズ輪郭の頂点方向とをずらしているため、第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂの入射面での正六角形状の像をぼやけさせることができる。これにより、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａと第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂとの位置ずれによる影響を適切に抑制することが可能となる。

また、変形例４によれば、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂにおけるレンズ輪郭の頂点方向をずらして配置するため、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂにおけるレンズ輪郭の頂点方向を厳密に一致させたり、レンズ輪郭の頂点方向の角度差を厳密に所定角度に構成したりする必要はない。このような変形例４によれば、マイクロレンズのレンズ輪郭の頂点方向が厳密に一致するように２枚のマイクロレンズアレイを配置する比較例の構成（非特許文献１に記載された構成）と比較して、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂにおけるレンズ輪郭の頂点方向に関する配置に要する精度を下げることができる。以上のことから、変形例４によれば、比較例と比較して、スクリーン１１を容易且つ低コストで作成することが可能となる。

なお、上記のような正六角形状の像による不要な干渉は、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂのレンズ輪郭である正六角形状の頂点方向の角度差が３０度でなくても抑制することが可能である。つまり、上記では第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂのレンズ輪郭である正六角形状の頂点方向の角度差を３０度に構成する例を示したが、当該角度差を厳密に３０度に構成しなくても良く、また当該角度差を３０度とは異なる角度に構成しても良い。これは、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂのレンズ輪郭である正六角形状の頂点方向がある程度ずれていれば（つまり正六角形状の頂点方向が一致していなければ）、第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂによって、入射面での正六角形状の像をある程度ぼやけさせることができるからである。但し、実験などによれば、レンズ輪郭である正六角形状の頂点方向の角度差が３０度付近又は９０度付近である場合に、正六角形状の像による不要な干渉を抑制する効果が大きくなることがわかっている。よって、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂのレンズ輪郭である正六角形状の頂点方向の角度差を３０度付近又は９０度付近に構成することが望ましい。

なお、図１０（ａ）に示すように、変形例４に係る第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂも、第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂのマイクロレンズ１１５ｂａにおけるレンズピッチＰｂ１が、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａのマイクロレンズ１１５ａａにおけるレンズピッチＰａ１よりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。更に、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａのマイクロレンズ１１５ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離だけ離間した位置に対向配置される。したがって、変形例４に係るスクリーン１１５も、上記した実施例に係るスクリーン１１と同様の作用・効果を有する。

なお、変形例４に係る第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂは、上記した実施例及び変形例１、２で示したような配置関係（図３（ａ）、図６、図７、図８参照）のいずれかが適用される。若しくは、変形例３で示したように（図９参照）、第１マイクロレンズアレイ部１１５ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１５ｂが一体に構成される。

（変形例５）
上記した実施例及び変形例１乃至４に係るスクリーンは、レンズ輪郭が、全ての辺の長さが同じである正六角形状であるマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部にて構成されていた。これに対して、変形例５に係るスクリーンは、レンズ輪郭が正六角形状ではない、略正六角形状（つまり全ての辺の長さが同じではない六角形状）であるマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部にて構成される。

図１１は、変形例５に係るスクリーン１１６の具体的な構成を示す図である。具体的には、図１１は、光の進行方向に沿った方向から観察した、スクリーン１１６が有する第１マイクロレンズアレイ部１１６ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１６ｂの一部分を拡大して表した平面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１６ａ側から光が入射するものとする。

図１１に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１６ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１６ｂは、それぞれ、平面視において六角形状のレンズ輪郭で構成された、複数のマイクロレンズ１１６ａａ、１１６ｂａが配列されている。具体的には、マイクロレンズ１１６ａａ、１１６ｂａは、正六角形状ではない（つまり全ての辺の長さが同じではない）、線対称な形状を有する六角形状のレンズ輪郭で構成されている。

また、第１マイクロレンズアレイ部１１６ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１６ｂは、第２マイクロレンズアレイ部１１６ｂのマイクロレンズ１１６ｂａにおけるレンズピッチＰｂ２が、第１マイクロレンズアレイ部１１６ａのマイクロレンズ１１６ａａにおけるレンズピッチＰａ２よりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。更に、第１マイクロレンズアレイ部１１６ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１６ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１１６ａのマイクロレンズ１１６ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離だけ離間した位置に対向配置される。この場合、第１マイクロレンズアレイ部１１６ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１６ｂは、上記した実施例及び変形例１、２で示したような配置関係（図３（ａ）、図６、図７、図８参照）のいずれかが適用される。若しくは、変形例３で示したように（図９参照）、第１マイクロレンズアレイ部１１６ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１６ｂが一体に構成される。

このような変形例５に係るスクリーン１１６も、上記した実施例に係るスクリーン１１と同様の作用・効果を有する。

なお、上記した変形例４で示したような構成を、変形例５に係るスクリーンに対して適用しても良い。つまり、図１１に示したような略正六角形状のレンズ輪郭で構成されたマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部を、一方のマイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズのレンズ輪郭の頂点方向と、他方のマイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズのレンズ輪郭の頂点方向との角度をずらせて構成しても良い。

図１２は、変形例５の他の例に係るスクリーン１１７の具体的な構成を示す図である。具体的には、図１２は、光の進行方向に沿った方向から観察した、スクリーン１１７が有する第１マイクロレンズアレイ部１１７ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１７ｂの一部分を拡大して表した平面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１７ａ側から光が入射するものとする。

図１２に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１７ａに配列されたマイクロレンズ１１７ａａのレンズ輪郭である六角形状の頂点方向と、第２マイクロレンズアレイ部１１７ｂに配列されたマイクロレンズ１１７ｂａのレンズ輪郭である六角形状の頂点方向との角度差が９０度に構成されている。つまり、マイクロレンズ１１７ａａ、１１７ｂａのレンズ輪郭である六角形状が互いに９０度回転した関係になるように、第１マイクロレンズアレイ部１１７ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１７ｂに複数のマイクロレンズ１１７ａａ、１１７ｂａが配列されている。

また、第１マイクロレンズアレイ部１１７ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１７ｂは、第２マイクロレンズアレイ部１１７ｂのマイクロレンズ１１７ｂａにおけるレンズピッチＰｂ３が、第１マイクロレンズアレイ部１１７ａのマイクロレンズ１１７ａａにおけるレンズピッチＰａ３よりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。更に、第１マイクロレンズアレイ部１１７ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１７ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１１７ａのマイクロレンズ１１７ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離だけ離間した位置に対向配置される。この場合、第１マイクロレンズアレイ部１１７ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１７ｂは、上記した実施例及び変形例１、２で示したような配置関係（図３（ａ）、図６、図７、図８参照）のいずれかが適用される。若しくは、変形例３で示したように（図９参照）、第１マイクロレンズアレイ部１１７ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１７ｂが一体に構成される。

このような変形例５の他の例に係るスクリーン１１７も、上記した実施例に係るスクリーン１１及び変形例４に係るスクリーン１１５と同様の作用・効果を有する。

なお、図１１及び図１２に示した六角形状はあくまで一例であり、このような六角形状にマイクロレンズのレンズ輪郭を構成することに限定はされない。また、図１２に示したように、レンズ輪郭である六角形状の頂点方向の角度差を９０度に構成することに限定はされない。

（変形例６）
上記した実施例及び変形例１乃至５に係るスクリーンは、レンズ輪郭が六角形状（正六角形状又は略正六角形状）であるマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部にて構成されていた。これに対して、変形例６に係るスクリーンは、レンズ輪郭が正方形状であるマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部にて構成される。

図１３は、変形例６に係るスクリーン１１８の具体的な構成を示す図である。具体的には、図１３は、光の進行方向に沿った方向から観察した、スクリーン１１８が有する第１マイクロレンズアレイ部１１８ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１８ｂの一部分を拡大して表した平面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１８ａ側から光が入射するものとする。

図１３に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１８ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１８ｂは、それぞれ、平面視において正方形状のレンズ輪郭で構成された、複数のマイクロレンズ１１８ａａ、１１８ｂａが格子状に配列されている。また、第１マイクロレンズアレイ部１１８ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１８ｂは、第２マイクロレンズアレイ部１１８ｂのマイクロレンズ１１８ｂａにおけるレンズピッチＰｂ４が、第１マイクロレンズアレイ部１１８ａのマイクロレンズ１１８ａａにおけるレンズピッチＰａ４よりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。更に、第１マイクロレンズアレイ部１１８ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１８ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１１８ａのマイクロレンズ１１８ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離だけ離間した位置に対向配置される。この場合、第１マイクロレンズアレイ部１１８ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１８ｂは、上記した実施例及び変形例１、２で示したような配置関係（図３（ａ）、図６、図７、図８参照）のいずれかが適用される。若しくは、変形例３で示したように（図９参照）、第１マイクロレンズアレイ部１１８ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１８ｂが一体に構成される。

このような変形例６に係るスクリーン１１８も、上記した実施例に係るスクリーン１１と同様の作用・効果を有する。

なお、上記した変形例４で示したような構成を、変形例６に係るスクリーンに対して適用しても良い。つまり、図１３に示したような正方形状のレンズ輪郭で構成されたマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部を、一方のマイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズのレンズ輪郭の頂点方向と、他方のマイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズのレンズ輪郭の頂点方向との角度をずらせて構成しても良い。

図１４は、変形例６の他の例に係るスクリーン１１９の具体的な構成を示す図である。具体的には、図１４は、光の進行方向に沿った方向から観察した、スクリーン１１９が有する第１マイクロレンズアレイ部１１９ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１９ｂの一部分を拡大して表した平面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１１９ａ側から光が入射するものとする。

図１４に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１１９ａに配列されたマイクロレンズ１１９ａａのレンズ輪郭である正方形状の頂点方向と、第２マイクロレンズアレイ部１１９ｂに配列されたマイクロレンズ１１９ｂａのレンズ輪郭である正方形状の頂点方向との角度差が４５度に構成されている。つまり、マイクロレンズ１１９ａａ、１１９ｂａのレンズ輪郭である正方形状が互いに４５度回転した関係になるように、第１マイクロレンズアレイ部１１９ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１９ｂに複数のマイクロレンズ１１９ａａ、１１９ｂａが配列されている。

また、第１マイクロレンズアレイ部１１９ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１９ｂは、第２マイクロレンズアレイ部１１９ｂのマイクロレンズ１１９ｂａにおけるレンズピッチＰｂ５が、第１マイクロレンズアレイ部１１９ａのマイクロレンズ１１９ａａにおけるレンズピッチＰａ５よりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。更に、第１マイクロレンズアレイ部１１９ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１９ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１１９ａのマイクロレンズ１１９ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離だけ離間した位置に対向配置される。この場合、第１マイクロレンズアレイ部１１９ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１９ｂは、上記した実施例及び変形例１、２で示したような配置関係（図３（ａ）、図６、図７、図８参照）のいずれかが適用される。若しくは、変形例３で示したように（図９参照）、第１マイクロレンズアレイ部１１９ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１１９ｂが一体に構成される。

このような変形例６の他の例に係るスクリーン１１９も、上記した実施例に係るスクリーン１１及び変形例４に係るスクリーン１１５と同様の作用・効果を有する。

（変形例７）
変形例７に係るスクリーンは、変形例６に係るスクリーンと同様に、レンズ輪郭が正方形状であるマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部にて構成される。しかしながら、変形例７に係るスクリーンは、正方形状であるマイクロレンズの配列が、変形例６に係るスクリーンと異なる。

図１５は、変形例７に係るスクリーン１２０の具体的な構成を示す図である。具体的には、図１５は、光の進行方向に沿った方向から観察した、スクリーン１２０が有する第１マイクロレンズアレイ部１２０ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２０ｂの一部分を拡大して表した平面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１２０ａ側から光が入射するものとする。

図１５に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１２０ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２０ｂは、それぞれ、平面視において正方形状のレンズ輪郭で構成された、複数のマイクロレンズ１２０ａａ、１２０ｂａが配列されている。具体的には、第１マイクロレンズアレイ部１２０ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２０ｂは、上下方向に隣接するマイクロレンズ１２０ａａ、１２０ｂａが、正方形状における一辺の長さの半分の長さだけ、ずらして配列されている。

また、第１マイクロレンズアレイ部１２０ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２０ｂは、第２マイクロレンズアレイ部１２０ｂのマイクロレンズ１２０ｂａにおけるレンズピッチＰｂ６が、第１マイクロレンズアレイ部１２０ａのマイクロレンズ１２０ａａにおけるレンズピッチＰａ６よりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。更に、第１マイクロレンズアレイ部１２０ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２０ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１２０ａのマイクロレンズ１２０ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離だけ離間した位置に対向配置される。この場合、第１マイクロレンズアレイ部１２０ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２０ｂは、上記した実施例及び変形例１、２で示したような配置関係（図３（ａ）、図６、図７、図８参照）のいずれかが適用される。若しくは、変形例３で示したように（図９参照）、第１マイクロレンズアレイ部１２０ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２０ｂが一体に構成される。

このような変形例７に係るスクリーン１２０も、上記した実施例に係るスクリーン１１と同様の作用・効果を有する。

なお、上記した変形例４で示したような構成を、変形例７に係るスクリーンに対して適用しても良い。つまり、図１５に示したような正方形状のレンズ輪郭で構成されたマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部を、一方のマイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズのレンズ輪郭の頂点方向と、他方のマイクロレンズアレイ部に配列されたマイクロレンズのレンズ輪郭の頂点方向との角度をずらせて構成しても良い。

図１６は、変形例７の他の例に係るスクリーン１２１の具体的な構成を示す図である。具体的には、図１６は、光の進行方向に沿った方向から観察した、スクリーン１２１が有する第１マイクロレンズアレイ部１２１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２１ｂの一部分を拡大して表した平面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１２１ａ側から光が入射するものとする。

図１６に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１２１ａに配列されたマイクロレンズ１２１ａａのレンズ輪郭である正方形状の頂点方向と、第２マイクロレンズアレイ部１２１ｂに配列されたマイクロレンズ１２１ｂａのレンズ輪郭である正方形状の頂点方向との角度差が４５度に構成されている。つまり、マイクロレンズ１２１ａａ、１２１ｂａのレンズ輪郭である正方形状が互いに４５度回転した関係になるように、第１マイクロレンズアレイ部１２１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２１ｂに複数のマイクロレンズ１２１ａａ、１２１ｂａが配列されている。

また、第１マイクロレンズアレイ部１２１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２１ｂは、第２マイクロレンズアレイ部１２１ｂのマイクロレンズ１２１ｂａにおけるレンズピッチＰｂ７が、第１マイクロレンズアレイ部１２１ａのマイクロレンズ１２１ａａにおけるレンズピッチＰａ７よりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。更に、第１マイクロレンズアレイ部１２１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２１ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１２１ａのマイクロレンズ１２１ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離だけ離間した位置に対向配置される。この場合、第１マイクロレンズアレイ部１２１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２１ｂは、上記した実施例及び変形例１、２で示したような配置関係（図３（ａ）、図６、図７、図８参照）のいずれかが適用される。若しくは、変形例３で示したように（図９参照）、第１マイクロレンズアレイ部１２１ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２１ｂが一体に構成される。

このような変形例７の他の例に係るスクリーン１２１も、上記した実施例に係るスクリーン１１及び変形例４に係るスクリーン１１５と同様の作用・効果を有する。

なお、上記した変形例６及び７では、第１及び第２マイクロレンズアレイ部のレンズ輪郭である正方形状の頂点方向の角度差を４５度に構成する例を示したが、当該角度差を厳密に４５度に構成しなくても良く、また当該角度差を４５度とは異なる角度に構成しても良い。その理由は、前述した実施例の［スクリーンの作用・効果］で述べた通りである。但し、実験などによれば、レンズ輪郭である正方形状の頂点方向の角度差が４５度付近又は１３５度付近である場合に、入射面での正方形状の像による不要な干渉を抑制する効果が大きくなることがわかっている。よって、第１及び第２マイクロレンズアレイ部のレンズ輪郭である正方形状の頂点方向の角度差を４５度付近又は１３５度付近に構成することが望ましい。

また、変形例６及び７ではマイクロレンズのレンズ輪郭を正方形状に構成する例を示したが、これに限定はされず、変形例５で述べたように、マイクロレンズのレンズ輪郭を略正方形状（例えば長方形状）に構成しても良い。

（変形例８）
上記した実施例及び変形例１乃至７に係るスクリーンは、レンズ輪郭が正六角形状（略正六角形状も含む）又は正方形状（略正方形状も含む）であるマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部にて構成されていた。これに対して、変形例８に係るスクリーンは、レンズ輪郭が円形であるマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部にて構成される。

図１７は、変形例７に係るスクリーン１２２の具体的な構成を示す図である。具体的には、図１７は、光の進行方向に沿った方向から観察した、スクリーン１２２が有する第１マイクロレンズアレイ部１２２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２２ｂの一部分を拡大して表した平面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１２２ａ側から光が入射するものとする。

図１７に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１２２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２２ｂは、それぞれ、平面視において円形のレンズ輪郭で構成された、複数のマイクロレンズ１２２ａａ、１２２ｂａが配列されている。具体的には、マイクロレンズ１２２ａａ、１２２ｂａは、それぞれ、複数のマイクロレンズ１２２ａａ、１２２ｂａが等間隔に配列されている。また、マイクロレンズ１２２ａａ、１２２ｂａは、１つのマイクロレンズ周囲に、所定角度ごとに隣接して配列されている。図１７では、当該所定角度が６０度である場合を例示している。

また、第１マイクロレンズアレイ部１２２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２２ｂは、第２マイクロレンズアレイ部１２２ｂのマイクロレンズ１２２ｂａにおけるレンズピッチＰｂ８が、第１マイクロレンズアレイ部１２２ａのマイクロレンズ１２２ａａにおけるレンズピッチＰａ８よりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。更に、第１マイクロレンズアレイ部１２２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２２ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１２２ａのマイクロレンズ１２２ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離だけ離間した位置に対向配置される。この場合、第１マイクロレンズアレイ部１２２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２２ｂは、上記した実施例及び変形例１、２で示したような配置関係（図３（ａ）、図６、図７、図８参照）のいずれかが適用される。若しくは、変形例３で示したように（図９参照）、第１マイクロレンズアレイ部１２２ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２２ｂが一体に構成される。

このような変形例８に係るスクリーン１２２も、上記した実施例に係るスクリーン１１と同様の作用・効果を有する。

なお、上記した変形例４で示したような構成を、変形例８に係るスクリーンに対して適用しても良い。つまり、図１７に示したような円形のレンズ輪郭で構成されたマイクロレンズを有する第１及び第２マイクロレンズアレイ部を、互いに所定角度回転した関係となるように構成しても良い。

図１８は、変形例８の他の例に係るスクリーン１２３の具体的な構成を示す図である。具体的には、図１８は、光の進行方向に沿った方向から観察した、スクリーン１２３が有する第１マイクロレンズアレイ部１２３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２３ｂの一部分を拡大して表した平面図を示している。なお、第１マイクロレンズアレイ部１２３ａ側から光が入射するものとする。

図１８に示すように、第１マイクロレンズアレイ部１２３ａに配列されたマイクロレンズ１２３ａａと、第２マイクロレンズアレイ部１２３ｂに配列されたマイクロレンズ１２３ｂａとが、１つのマイクロレンズに対して所定角度の半分に相当する３０度ずらせて構成されている。また、第１マイクロレンズアレイ部１２３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２３ｂは、第２マイクロレンズアレイ部１２３ｂのマイクロレンズ１２３ｂａにおけるレンズピッチＰｂ９が、第１マイクロレンズアレイ部１２３ａのマイクロレンズ１２３ａａにおけるレンズピッチＰａ９よりも小さくなるように（例えば「１／２」以下となるように）構成されている。更に、第１マイクロレンズアレイ部１２３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２３ｂは、第１マイクロレンズアレイ部１２３ａのマイクロレンズ１２３ａａにおける焦点距離よりも少なくとも長い距離だけ離間した位置に対向配置される。この場合、第１マイクロレンズアレイ部１２３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２３ｂは、上記した実施例及び変形例１、２で示したような配置関係（図３（ａ）、図６、図７、図８参照）のいずれかが適用される。若しくは、変形例３で示したように（図９参照）、第１マイクロレンズアレイ部１２３ａ及び第２マイクロレンズアレイ部１２３ｂが一体に構成される。

このような変形例８の他の例に係るスクリーン１２３も、上記した実施例に係るスクリーン１１及び変形例４に係るスクリーン１１５と同様の作用・効果を有する。

なお、変形例８では、第１及び第２マイクロレンズアレイ部を構成するマイクロレンズの間を、光が透過しないようにマスクすることが好ましい。

また、マイクロレンズのレンズ輪郭を円形に構成することに限定はされず、変形例５で述べたように、マイクロレンズのレンズ輪郭を略円形（例えば楕円形）に構成しても良い。更に、図１８に示したように、第１及び第２マイクロレンズアレイ部を互いに３０度回転した関係になるように構成することに限定はされない。

（変形例９）
上記では本発明をヘッドアップディスプレイに適用する例を示したが、本発明の適用はこれに限定はされない。本発明は、ヘッドアップディスプレイ以外にも、レーザプロジェクタに適用することができる。レーザプロジェクタは通常スペックルノイズが問題となるため、液晶プロジェクタ用のスクリーンを使用することは望ましくないと言える。上記したように、本発明に係るスクリーンは、スペックノイズを適切に抑制することができ、視野角を十分に確保することができるので、本発明に係るスクリーンはレーザプロジェクタに好適に適用することができる。

また、本発明は、ヘッドアップディスプレイやレーザプロジェクタ以外にも、ヘッドマウントディスプレイに適用することができる。

本発明は、ヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイやレーザプロジェクタなどの画像表示装置に利用することができる。

１ 画像表示装置
１１ スクリーン
１１ａ 第１マイクロレンズアレイ部
１１ｂ 第２マイクロレンズアレイ部
１１ａａ、１１ｂａ マイクロレンズ

請求項１に記載の発明では、複数のマイクロレンズが配列された第１マイクロレンズアレイ部及び第２マイクロレンズアレイ部を有する光学素子であって、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ、互いに離間した位置に対向配置され、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔が、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔よりも狭く構成されており、前記第１マイクロレンズアレイ部は前記第２マイクロレンズアレイ部に対して光の入射側に配置され、前記第１マイクロレンズアレイ部の出射光が前記第２マイクロレンズアレイ部に直接入射するように、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部が配置されている。

請求項１８に記載の発明では、光源ユニットは、光源と、複数のマイクロレンズが所定の間隔で配列された第１マイクロレンズアレイと、前記所定の間隔よりも狭い間隔で複数のマイクロレンズが配列された第２マイクロレンズアレイと、を有し、前記第２マイクロレンズアレイは、前記第１マイクロレンズアレイに配置されたマクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ離間した位置に配置され、前記第１マイクロレンズアレイは、前記第２マイクロレンズアレイに対して、前記光源から出射される光の入射側に配置され、前記第１マイクロレンズアレイの出射光が前記第２マイクロレンズアレイに直接入射するように、前記第１マイクロレンズアレイ及び前記第２マイクロレンズアレイが配置されている。

本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、マイクロレンズアレイを用いた構成において、過度な画素輝点を適切に抑制することが可能な光源ユニット及びヘッドアップディスプレイを提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明では、光源と、複数のマイクロレンズが配列された第１マイクロレンズアレイ部及び第２マイクロレンズアレイ部と、を有する光源ユニットであって、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ、互いに離間した位置に対向配置され、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔が、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔よりも狭く構成されており、前記第１マイクロレンズアレイ部は前記第２マイクロレンズアレイ部に対して前記光源から出射される光の入射側に配置され、前記第１マイクロレンズアレイ部の出射光が前記第２マイクロレンズアレイ部に直接入射するように、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部が配置され、前記第１マイクロレンズアレイ部の１のマイクロレンズで集光された光が、前記第２マイクロレンズアレイ部の２以上のマイクロレンズに入射することで分配されるように、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された各マイクロレンズ同士の間隔が設定されている。

請求項１６に記載の発明では、ヘッドアップディスプレイは、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の光源ユニットを備え、前記光源ユニットによって形成された画像をユーザの目の位置から虚像として視認させる。

Claims (18)

1. 複数のマイクロレンズが配列された第１マイクロレンズアレイ部及び第２マイクロレンズアレイ部を有する光学素子であって、
   前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、
   前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ、互いに離間した位置に対向配置され、
   前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔が、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔よりも狭く構成されており、
   前記第１マイクロレンズアレイ部は前記第２マイクロレンズアレイ部に対して光の入射側に配置されていることを特徴とする光学素子。
2. 前記第１マイクロレンズアレイ部の１のマイクロレンズで集光された光が、前記第２マイクロレンズアレイ部の２以上のマイクロレンズに入射することで分配されるように、前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された各マイクロレンズ同士の間隔が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔が、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズ同士の間隔の「１／２」以下に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
4. 前記マイクロレンズ同士の間隔は、隣接するマイクロレンズの重心同士の間隔であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学素子。
5. 前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの焦点距離の１．５倍以上かつ３倍以下の距離だけ離間した位置に対向配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学素子。
6. 前記複数のマイクロレンズは、それぞれ、平面視において多角形状のレンズ輪郭で構成され、
   前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、当該第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向と、当該第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向との角度をずらせて構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学素子。
7. 前記多角形状は、正六角形状であり、
   前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向と、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向との角度差は、略３０度又は略９０度であることを特徴とする請求項６に記載の光学素子。
8. 前記多角形状は、正方形状であり、
   前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向と、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向との角度差は、略４５度又は略１３５度であることを特徴とする請求項６に記載の光学素子。
9. 前記複数のマイクロレンズは、それぞれ、平面視において正多角形状のレンズ輪郭を有し、
   前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、当該第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向と、当該第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズの前記レンズ輪郭の頂点方向との角度を、前記正多角形状に含まれる１の内角の半分の角度ずらせて構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学素子。
10. 前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、それぞれ前記複数のマイクロレンズが等間隔に配列され、
    前記マイクロレンズは、１のマイクロレンズ周囲に、前記１のマイクロレンズの頂点に対してそれぞれ所定角度ごとに隣接して配列され、
    前記第１マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズと、前記第２マイクロレンズアレイ部に配列された前記マイクロレンズとが、前記１のマイクロレンズに対して前記所定角度の半分の角度ずらせて構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学素子。
11. 前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部を構成するマイクロレンズの間を光が透過しないようにマスクしたことを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
12. 前記第１マイクロレンズアレイ部を一方の面に有する第１レンズアレイと、前記第２マイクロレンズアレイ部を一方の面に有する第２レンズアレイとから構成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光学素子。
13. 前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイの、各々対向する面に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子。
14. 前記第１マイクロレンズアレイ部は、前記第１レンズアレイの面のうち、前記第２レンズアレイの前記第２マイクロレンズアレイ部が形成されている面と対向しない面に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子。
15. 前記第１マイクロレンズアレイ部及び前記第２マイクロレンズアレイ部は、前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイの、各々対向しない面に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子。
16. 前記第１マイクロレンズアレイ部を一方の面に有し、前記第２マイクロレンズアレイ部を他方の面に有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光学素子。
17. 請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の光学素子を備え、前記光学素子によって形成された画像をユーザの目の位置から虚像として視認させることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
18. 光源と、
    複数のマイクロレンズが所定の間隔で配列された第１マイクロレンズアレイと、
    前記所定の間隔よりも狭い間隔で複数のマイクロレンズが配列された第２マイクロレンズアレイと、
    を有し、
    前記第２マイクロレンズアレイは、前記第１マイクロレンズアレイに配置されたマクロレンズの焦点距離よりも長い距離だけ離間した位置に配置され、
    前記第１マイクロレンズアレイは、前記第２マイクロレンズアレイに対して、前記光源から出射される光の入射側に配置されていることを特徴とする光源ユニット。

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