(57)【要約】      （修正有）【課題】光学的なノイズを抑制する光学素子を提供する。【解決手段】光を発散させるように湾曲する湾曲部の一例であるマイクロレンズアレイまたは微細凸ミラー（マイクロミラー）を複数備えた光学素子であって、複数の湾曲部の全てが規則的な間隔で配列された場合の、複数の湾曲部のそれぞれの中心位置を仮想点として、湾曲部の頂点の位置が仮想点からずれる方向が、隣り合う湾曲部の間で異なる領域を含む第一の不規則領域６２０と、複数の湾曲部の頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０に含まれる複数の湾曲部の頂点の相対位置と同じである第二の不規則領域６３０と、を含む。【選択図】図１９
2020149032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発散させるように湾曲する湾曲部を複数備えた光学素子であって、
前記複数の湾曲部の全てが規則的な間隔で配列された場合の、複数の前記湾曲部のそれぞれの中心位置を仮想点として、
前記湾曲部の頂点の位置が前記仮想点からずれる方向が、隣り合う前記湾曲部の間で異なる領域を含む第一の不規則領域と、
複数の前記湾曲部の頂点の相対位置が、前記第一の不規則領域に含まれる複数の前記湾曲部の頂点の相対位置と同じである第二の不規則領域と、を含むことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第一の不規則領域は、頂点の位置と前記仮想点が一致する前記湾曲部を含む請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
前記第二の不規則領域は、前記第一の不規則領域に対して回転対称に配置される請求項１または２記載の光学素子。
【請求項４】
前記第一の不規則領域と前記第二の不規則領域の回転対称中心には、頂点の位置と前記仮想点が一致する前記湾曲部が位置する請求項３記載の光学素子。
【請求項５】
頂点の位置と前記仮想点が一致する前記湾曲部が規則的な間隔で複数配列される規則領域を含む請求項１〜４の何れか記載の光学素子。
【請求項６】
前記規則領域は、画像が形成される画像領域外に配置される請求項５記載の光学素子。
【請求項７】
前記規則領域は、前記第一の不規則領域および前記第二の不規則領域の周囲に配置される請求項５または６記載の光学素子。
【請求項８】
樹脂により成形されている請求項５〜７の何れか記載の光学素子。
【請求項９】
一の湾曲部に隣接する複数の湾曲部のうち、前記一の湾曲部との光路長差が前記照射光の波長の整数倍と一致しない第１の湾曲部の数が、前記一の湾曲部との光路長差が前記照射光の波長の整数倍と一致する第２の湾曲部の数よりも多い請求項１〜８の何れか記載の光学素子。
【請求項１０】
前記第１の湾曲部は、前記一の湾曲部に対して非対称に配置される請求項９記載の光学素子。
【請求項１１】
一の湾曲部とは異なる他の湾曲部に隣接する複数の湾曲部のうち、前記他の湾曲部との光路長差が前記照射光の波長の整数倍と一致しない第３の湾曲部の数が、前記他の湾曲部との光路長差が前記照射光の波長の整数倍と一致する第４の湾曲部の数よりも多く、
前記他の湾曲部に対する前記第３の湾曲部の位置は、前記一の湾曲部に対する前記第１の湾曲部の位置と異なる請求項９または１０記載の光学素子。
【請求項１２】
前記第１の湾曲部は、互いに光路長の異なる複数の第１の湾曲部を含む請求項９〜１１の何れか記載の光学素子。
【請求項１３】
前記複数の湾曲部は、同一の曲率を有する請求項９〜１２の何れか記載の光学素子。
【請求項１４】
前記複数の湾曲部は、規則的な間隔で配列される請求項９〜１３の何れか記載の光学素子。
【請求項１５】
前記複数の湾曲部は、不規則な間隔で配列される請求項９〜１３記載の光学素子。
【請求項１６】
前記湾曲部は六角形形状であり、前記複数の湾曲部はハニカム状に配列される請求項１〜１５の何れか記載の光学素子。
【請求項１７】
前記複数の湾曲部は、マイクロレンズアレイである請求項１〜１６の何れか記載の光学素子。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れか記載の光学素子を備え、前記光学素子から発散された発散光を投射して像を結像させる表示装置。
【請求項１９】
光源から射出された光によって、前記光学素子を二次元走査する走査部をさらに備え、
前記複数の湾曲部から発散された発散光によって結像される虚像を所定の画像として視認可能な視認範囲の長軸方向と、前記湾曲部の長軸方向とが一致する請求項１８記載の表示装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９記載の表示装置と、
前記光学素子からの光を反射させる反射部材と、
前記光学素子からの光を前記反射部材に向けて投射して前記虚像を結像させる結像光学系と、
を備える表示システム。
【請求項２１】
請求項２０記載の表示システムを備え、
前記反射部材は、フロントガラスである移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、表示装置、表示システムおよび移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等の移動体において、少ない視線移動で運転者（観察者）に各種情報（車両情報、警告情報、ナビゲーション情報等）を視認させるアプリケーションとして、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）等の表示装置が利用されている。
【０００３】
特許文献１は、規則的かつ少なくとも画像表示領域内において隙間なく２次元配列された複数の非周期レンズアレイユニットを備えた画像光投影用スクリーンを開示している。
特許文献２は、有効径が同一であって透過光に対し光路長差Δを生じさせる構造を有する高段マイクロレンズ２１Ｈ及び低段マイクロレンズ２１Ｌを有するマイクロレンズアレイ２０を備えたスクリーン２を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、光学的なノイズを抑制する光学素子、表示装置、表示システムおよび移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光学素子、表示装置、表示システムおよび移動体は、光を発散させるように湾曲する湾曲部を複数備えた光学素子であって、前記複数の湾曲部の全てが規則的な間隔で配列された場合の、複数の前記湾曲部のそれぞれの中心位置を仮想点として、前記湾曲部の頂点の位置が前記仮想点からずれる方向が、隣り合う前記湾曲部の間で異なる領域を含む第一の不規則領域と、複数の前記湾曲部の頂点の相対位置が、前記第一の不規則領域に含まれる複数の前記湾曲部の頂点の相対位置と同じである第二の不規則領域と、を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光学的なノイズを抑制する光学素子、表示装置、表示システムおよび移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る表示システムのシステム構成の一例を示す図である。
【図２】実施形態に係る表示装置のハードウエア構成の一例を示す図である。
【図３】実施形態に係る表示装置の機能構成の一例を示す図である。
【図４】実施形態に係る光源装置の具体的構成の一例を示す図である。
【図５】実施形態に係る光偏向装置の具体的構成の一例を示す図である。
【図６】実施形態に係るスクリーンの具体的構成の一例を示す図である。
【図７】マイクロレンズアレイにおいて、入射光束径とレンズ径の大小関係の違いによる作用の違いについて説明するための図である。
【図８】光偏向装置のミラーと走査範囲の対応関係について説明するための図である。
【図９】二次元走査時の走査線軌跡の一例を示す図である。
【図１０】実施形態に係る表示システムにおける各構成要素の相対的な位置関係の一例を概略的に説明するための図である。
【図１１】マイクロレンズアレイとアイボックスとの関係を説明するための概略図である。
【図１２】中間像と虚像との関係を説明するための概略図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）比較例のマイクロレンズの形状とアイボックスの形状との関係を説明するための概略図である。
【図１４】実施形態に係るマイクロレンズの形状とアイボックスの形状との関係を説明するための図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）（ｃ）実施形態に係るマイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配列の一例を示す図である。
【図１６】ランダム配列レンズアレイの各マイクロレンズの頂点位置について説明するための図である。
【図１７】ランダム配列レンズアレイの各マイクロレンズの頂点位置について説明するための別の図である。
【図１８】ランダム配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための図である。
【図１９】ランダム配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための別の図である。
【図２０】ランダム配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための３番目の図である。
【図２１】ランダム配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための４番目の図である。
【図２２】ランダム配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための５番目の図である。
【図２３】（ａ）（ｂ）（ｃ）横長ランダム配列レンズアレイの具体例を説明するための図である。
【図２４】（ａ）〜（ｃ）比較例のマイクロレンズの頂点位置について説明するための図である。（ｄ）〜（ｆ）実施形態の横長マイクロレンズの頂点位置について説明するための図である。
【図２５】周期配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための図である。
【図２６】ランダム配列レンズアレイと周期配列レンズアレイを含むマイクロレンズの配列について説明するための図である。
【図２７】周期配列レンズアレイとランダム配列レンズアレイの断面図である。
【図２８】図２７（ｃ）に示した周期配列レンズアレイ６５１における各マイクロレンズの配列について説明するための図である。
【図２９】図２７（ａ）〜（ｃ）に示したレンズアレイにより形成される画像を説明するための図である。
【図３０】実施形態に係るマイクロレンズアレイの構造の一例を説明するための図である。
【図３１】マイクロミラーアレイを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【０００９】
●実施形態●
●システム構成
図１は、実施形態に係る表示システムのシステム構成の一例を示す図である。図１に示す表示システム１は、観察者３が視認する表示画像の解像度を下げることなく、表示画像の輝度の低下を抑制することができるシステムである。
【００１０】
表示システム１は、表示装置１０から投射される投射光を、透過反射部材に投射させることによって観察者３に表示画像を視認させる。表示画像は、観察者３の視界に虚像４５として重畳して表示する画像である。表示システム１は、例えば、車両、航空機もしくは船舶等の移動体、または操縦シミュレーションシステムもしくはホームシアターシステム等の非移動体に備えられる。本実施形態は、表示システム１が、移動体の一例である自動車に備えられた場合について説明する。なお、表示システム１の使用形態は、これに限られるものではない。
【００１１】
表示システム１は、例えば、フロントガラス５０を介して車両の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば車両の速度、進路情報、目的地までの距離、現在地名称、車両前方における物体（対象物）の有無や位置、制限速度等の標識、渋滞情報等の情報等）を、観察者３（運転者）に視認させる。この場合、フロントガラス５０は、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材として機能する。観察者３の視点位置からフロントガラス５０までの距離は、数十ｃｍ〜１ｍ程度である。
【００１２】
表示システム１は、表示装置１０、自由曲面ミラー３０およびフロントガラス５０を備える。表示装置１０は、例えば、移動体の一例である自動車に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）である。表示装置１０は、自動車のインテリアデザインに準拠して任意の位置に配置される。表示装置１０は、例えば、自動車のダッシュボードの下方に配置されてもよく、ダッシュボード内に埋め込まれていてもよい。
【００１３】
表示装置１０は、光源装置１１、光偏向装置１３、スクリーン１５を備える。光源装置１１は、光源から射出されたレーザ光を、装置外部へ照射するデバイスである。光源装置１１は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のレーザ光を合成したレーザ光を照射してもよい。光源装置１１から射出されたレーザ光は、光偏向装置１３の反射面に導かれる。光源装置１１は、光源として、ＬＤ（Laser Diode）等の半導体発光素子を有する。なお、光源は、これに限られず、ＬＥＤ（light emitting diode）等の半導体発光素子を有してもよい。
【００１４】
光偏向装置１３は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等を利用してレーザ光の進行方向を変化させるデバイスである。光偏向装置１３は、例えば、直交する２軸に対して揺動する単一の微小なＭＥＭＳミラー、または１軸に対して揺動もしくは回転する２つのＭＥＭＳミラーからなるミラー系等の走査手段を利用して構成される。光偏向装置１３から射出されたレーザ光は、スクリーン１５に走査される。なお、光偏向装置１３は、ＭＥＭＳミラーに限られず、ポリゴンミラー等を用いて構成されてもよい。
【００１５】
スクリーン１５は、レーザ光を所定の発散角で発散させる機能を有する発散部材である。スクリーン１５は、例えば、ＥＰＥ（Exit Pupil Expander）の形態として、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）または拡散板等の光拡散効果を持つ透過型の光学素子によって構成される。なお、スクリーン１５は、マイクロミラーアレイ等の光拡散効果を持つ反射型の光学素子によって構成されてもよい。スクリーン１５は、光偏向装置１３から射出されたレーザ光がスクリーン１５上に走査されることによって、スクリーン１５上に二次元像である中間像４０を形成する。
【００１６】
ここで、表示装置１０の投射方式は、液晶パネル、ＤＭＤパネル（デジタルミラーデバイスパネル）または蛍光表示管（ＶＦＤ）等イメージングデバイスで中間像４０を形成する「パネル方式」と、光源装置１１から射出されたレーザ光を走査手段で走査して中間像４０を形成する「レーザ走査方式」がある。
【００１７】
本実施形態に係る表示装置１０は、後者の「レーザ走査方式」を採用する。「レーザ走査方式」は、各画素に対して発光または非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる。なお、表示装置１０は、投射方式として「パネル方式」を用いてもよい。
【００１８】
スクリーン１５から射出されたレーザ光（光束）によって、自由曲面ミラー３０およびフロントガラス５０に投射された虚像４５は、中間像４０から拡大されて表示される。自由曲面ミラー３０は、フロントガラス５０の湾曲形状による画像の傾き、歪、位置ずれ等を相殺するように設計および配置されている。自由曲面ミラー３０は、所定の回転軸を中心として回転可能に設置されてもよい。これにより、自由曲面ミラー３０は、スクリーン１５から射出されたレーザ光（光束）の反射方向を調整し、虚像４５の表示位置を変化させることができる。
【００１９】
ここでは、自由曲面ミラー３０は、虚像４５の結像位置が所望の位置になるように、一定の集光パワーを有するように既存の光学設計シミュレーションソフトを用いて設計されている。表示装置１０は、虚像４５が観察者３の視点位置から例えば１ｍ以上かつ３０ｍ以下（好ましくは１０ｍ以下）の位置（奥行位置）に表示されるように、自由曲面ミラー３０の集光パワーを設定する。なお、自由曲面ミラー３０は、凹面ミラーやその他集光パワーを有する素子であってもよい。自由曲面ミラー３０は、結像光学系の一例である。
【００２０】
フロントガラス５０は、レーザ光（光束）の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる機能（部分反射機能）を有する透過反射部材である。フロントガラス５０は、観察者３に前方の景色および虚像４５を視認させる半透過鏡として機能する。虚像４５は、例えば、車両情報（速度、走行距離等）、ナビゲーション情報（経路案内、交通情報等）、警告情報（衝突警報等）等を観察者３に視認させるための画像情報である。なお、透過反射部材は、フロントガラス５０とは別途設けられたフロントウインドシールド等であってもよい。フロントガラス５０は、反射部材の一例である。
【００２１】
虚像４５は、フロントガラス５０の前方の景色と重畳するように表示されてもよい。また、フロントガラス５０は、平面でなく、湾曲している。そのため、虚像４５の結像位置は、自由曲面ミラー３０とフロントガラス５０の曲面によって決定される。なお、フロントガラス５０は、部分反射機能を有する個別の透過反射部材としての半透過鏡（コンバイナ）を利用してもよい。
【００２２】
このような構成により、スクリーン１５から射出されたレーザ光（光束）は、自由曲面ミラー３０に向けて投射され、フロントガラス５０によって反射される。観察者３は、フロントガラス５０で反射された光によって、スクリーン１５に形成された中間像４０が拡大された虚像４５を視認することができるようになる。
【００２３】
●ハードウエア構成
図２は、実施形態に係る表示装置のハードウエア構成の一例を示す図である。なお、図２に示すハードウエア構成は、必要に応じて構成要素が追加または削除されてもよい。
【００２４】
表示装置１０は、表示装置１０の動作を制御するための制御装置１７を有する。制御装置１７は、表示装置１０の内部に実装された基板またＩＣチップ等のコントローラである。制御装置１７は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）１００１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００４、Ｉ／Ｆ（Interface）１００５、バスライン１００６、ＬＤドライバ１００８、ＭＥＭＳコントローラ１０１０およびモータドライバ１０１２を含む。
【００２５】
ＦＰＧＡ１００１は、表示装置１０の設計者による設定変更が可能な集積回路である。ＬＤドライバ１００８、ＭＥＭＳコントローラ１０１０、およびモータドライバ１０１２は、ＦＰＧＡ１００１からの制御信号に応じて駆動信号を生成する。ＣＰＵ１００２は、表示装置１０全体を制御するための処理を行う集積回路である。ＲＯＭ１００３は、ＣＰＵ１００２を制御するプログラムを記憶する記憶装置である。ＲＡＭ１００４は、ＣＰＵ１００２のワークエリアとして機能する記憶装置である。Ｉ／Ｆ１００５は、外部装置と通信するためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ１００５は、例えば自動車のＣＡＮ（Controller Area Network）等に接続される。
【００２６】
ＬＤ１００７は、例えば、光源装置１１の一部を構成する半導体発光素子である。ＬＤドライバ１００８は、ＬＤ１００７を駆動する駆動信号を生成する回路である。ＭＥＭＳ１００９は、光偏向装置１３の一部を構成し、走査ミラーを変位させるデバイスである。ＭＥＭＳコントローラ１０１０は、ＭＥＭＳ１００９を駆動する駆動信号を生成する回路である。モータ１０１１は、自由曲面ミラー３０の回転軸を回転させる電動機である。モータドライバ１０１２は、モータ１０１１を駆動する駆動信号を生成する回路である。
【００２７】
●機能構成
図３は、実施形態に係る表示装置の機能構成の一例を示す図である。表示装置１０により実現される機能は、車両情報受信部１７１、外部情報受信部１７２、画像生成部１７３および画像表示部１７４を含む。
【００２８】
車両情報受信部１７１は、ＣＡＮ等から自動車の情報（速度、走行距離等の情報）を受信する機能である。車両情報受信部１７１は、図２に示したＩ／Ｆ１００５およびＣＰＵ１００２の処理、並びにＲＯＭ１００３に記憶されたプログラム等により実現される。
【００２９】
外部情報受信部１７２は、外部ネットワークから自動車外部の情報（ＧＰＳからの位置情報、ナビゲーションシステムからの経路情報または交通情報等）を受信する機能である。外部情報受信部１７２は、図２に示したＩ／Ｆ１００５およびＣＰＵ１００２の処理、並びにＲＯＭ１００３に記憶されたプログラム等により実現される。
【００３０】
画像生成部１７３は、車両情報受信部１７１および外部情報受信部１７２により入力された情報に基づいて、中間像４０および虚像４５を表示させるための画像情報を生成する機能である。画像生成部１７３は、図２に示したＣＰＵ１００２の処理、およびＲＯＭ１００３に記憶されたプログラム等により実現される。
【００３１】
画像表示部１７４は、画像生成部１７３により生成された画像情報に基づいて、スクリーン１５に中間像４０を形成し、中間像４０を構成したレーザ光（光束）をフロントガラス５０に向けて投射して虚像４５を表示させる機能である。画像表示部１７４は、図２に示したＣＰＵ１００２、ＦＰＧＡ１００１、ＬＤドライバ１００８、ＭＥＭＳコントローラ１０１０およびモータドライバ１０１２の処理、並びにＲＯＭ１００３に記憶されたプログラム等により実現される。
【００３２】
画像表示部１７４は、制御部１７５、中間像形成部１７６および投影部１７７を含む。制御部１７５は、中間像４０を形成するために、光源装置１１および光偏向装置１３の動作を制御する制御信号を生成する。また、制御部１７５は、虚像４５を所定の位置に表示させるために、自由曲面ミラー３０の動作を制御する制御信号を生成する。
【００３３】
中間像形成部１７６は、制御部１７５によって生成された制御信号に基づいて、スクリーン１５に中間像４０を形成する。投影部１７７は、観察者３に視認させる虚像４５を形成するために、中間像４０を構成したレーザ光を、透過反射部材（フロントガラス５０等）に投射させる。
【００３４】
●光源装置
図４は、実施形態に係る光源装置１１の具体的構成に一例を示す図である。光源装置１１は、光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ（以下、区別する必要のないときは、光源素子１１１とする。）、カップリングレンズ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ、アパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂ、合成素子１１４，１１５，１１６、およびレンズ１１７を含む。光源装置１１は、光源の一例である。
【００３５】
３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、例えば、それぞれ単数または複数の発光点を有するＬＤ（Laser Diode）である。光源素子１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、互いに異なる波長λＲ，λＧ，λＢ（例えばλＲ＝６４０ｎｍ，λＧ＝５３０ｎｍ，λＢ＝４４５ｎｍ）のレーザ光（光束）を放射する。
【００３６】
放射された各レーザ光（光束）は、それぞれカップリングレンズ１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂによりカップリングされる。カップリングされた各レーザ（光束）は、それぞれアパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂにより整形される。アパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂは、レーザ光（光束）の発散角等の所定の条件に応じた形状（例えば円形、楕円形、長方形、正方形等）を有する。
【００３７】
アパーチャ１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂにより整形された各レーザ光（光束）は、３つの合成素子１１４，１１５，１１６により合成される。合成素子１１４，１１５，１１６は、プレート状またはプリズム状のダイクロイックミラーであり、波長に応じてレーザ光（光束）を反射または透過し、１つの光束に合成する。合成された光束は、レンズ１１７を通り、光偏向装置１３に導かれる。
【００３８】
●光偏向装置
図５は、実施形態に係る光偏向装置の具体的構成の一例を示す図である。光偏向装置１３は、半導体プロセスにより製造されるＭＥＭＳミラーであり、ミラー１３０、蛇行状梁部１３２、枠部材１３４、および圧電部材１３６を含む。光偏向装置１３は、走査部の一例である。
【００３９】
ミラー１３０は、光源装置１１から射出されたレーザ光をスクリーン１５側に反射する反射面を有する。光偏向装置１３は、ミラー１３０を挟んで一対の蛇行状梁部１３２を形成する。蛇行状梁部１３２は、複数の折り返し部を有する。折り返し部は、交互に配置される第１の梁部１３２ａと第２の梁部１３２ｂとから構成されている。蛇行状梁部１３２は、枠部材１３４に支持されている。圧電部材１３６は、隣接する第１の梁部１３２ａと第２の梁部１３２ｂとを接続するように配置されている。圧電部材１３６は、第１の梁部１３２ａと第２の梁部１３２ｂとに異なる電圧を印加し、梁部１３２ａ，１３２ｂのそれぞれに反りを発生させる。
【００４０】
これにより、隣接する梁部１３２ａ，１３２ｂは、異なる方向に撓む。ミラー１３０は、撓みが累積されることによって、左右方向の軸を中心として垂直方向に回転する。このような構成により、光偏向装置１３は、垂直方向への光走査が低電圧で可能となる。上下方向の軸を中心とした水平方向の光走査は、ミラー１３０に接続されたトーションバー等を利用した共振により行われる。
【００４１】
●スクリーン
図６は、実施形態に係るスクリーンの具体的構成の一例を示す図である。スクリーン１５は、光源装置１１の一部を構成するＬＤ１００７から射出されたレーザ光を結像させる。また、スクリーン１５は、所定の発散角で発散させる発散部材である。図６に示すスクリーン１５は、光を発散させるように湾曲する湾曲部（光を発散させる曲面部）が複数備えられる一例として六角形形状を有する複数のマイクロレンズ１５０（湾曲部の一形態としての凸形状部）が隙間なく配列されたマイクロレンズアレイ構造を有している。マイクロレンズ１５０のレンズ径（対向する２辺間の距離）は、２００μｍ程度である。スクリーン１５は、マイクロレンズ１５０の形状を六角形とすることにより、複数のマイクロレンズ１５０を高密度で配列することができる。なお、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ２００およびマイクロレンズ１５０の詳細は、後述する。
【００４２】
図７は、マイクロレンズアレイにおいて、入射光束径とレンズ径の大小関係の違いによる作用の違いについて説明するための図である。図７（ａ）において、スクリーン１５は、マイクロレンズ１５０が整列して配置された光学板１５１によって構成される。光学板１５１上に入射光１５２が走査される場合、入射光１５２は、マイクロレンズ１５０により発散され、発散光１５３となる。スクリーン１５は、マイクロレンズ１５０の構造により、入射光１５２を所望の発散角１５４で発散させることができる。マイクロレンズ１５０のレンズ径１５５は、入射光１５２の径１５６ａよりも大きくなるように設計される。これにより、スクリーン１５は、レンズ間での干渉を起こさずに、干渉ノイズの発生を抑制する。
【００４３】
図７（ｂ）は、入射光１５２の径１５６ｂが、マイクロレンズ１５０のレンズ径１５５の２倍大きい場合の発散光の光路を示す。入射光１５２は、二つのマイクロレンズ１５０ａ、１５０ｂに入射し、それぞれ発散光１５７,１５８を生じさせる。このとき、領域１５９において、二つの発散光が存在するため、光の干渉を生じうる。この干渉光が観察者の目に入った場合、干渉ノイズとして視認される。
【００４４】
以上を考慮して、干渉ノイズを低減するため、マイクロレンズ１５０のレンズ径１５５は、入射光の径１５６よりも大きく設計される。なお、図７は、凸面レンズの形態で説明したが、凹面レンズの形態においても同様の効果があるものとする。
【００４５】
●光偏向装置による光走査
図８は、光偏向装置のミラーと走査範囲の対応関係について説明するための図である。光源装置１１の各光源素子は、ＦＰＧＡ１００１によって発光強度や点灯タイミング、光波形が制御される。光源装置１１の各光源素子は、ＬＤドライバ１００８によって駆動され、レーザ光を射出する。各光源素子から射出され光路合成されたレーザ光は、図８に示すように、光偏向装置１３のミラー１３０によってα軸周り、β軸周りに二次元的に偏向され、ミラー１３０を介して走査光としてスクリーン１５に照射される。すなわち、スクリーン１５は、光偏向装置１３による主走査および副走査によって二次元走査される。
【００４６】
走査範囲は、光偏向装置１３によって走査しうる全範囲である。走査光は、スクリーン１５の走査範囲を、２〜４万Ｈｚ程度の速い周波数で主走査方向（Ｘ軸方向）に振動走査（往復走査）しつつ、数十Ｈｚ程度の遅い周波数で副走査方向（Ｙ軸方向）に片道走査する。すなわち、光偏向装置１３は、スクリーン１５に対してラスタースキャンを行う。この場合、表示装置１０は、走査位置（走査光の位置）に応じて各光源素子の発光制御を行うことで、画素ごとの描画または虚像の表示を行うことができる。
【００４７】
一画面を描画する時間、すなわち１フレーム分の走査時間（二次元走査の１周期）は、上記のように副走査周期が数十Ｈｚであることから、数十ｍｓｅｃとなる。例えば、主走査周期を２００００Ｈｚ、副走査周期を５０Ｈｚとした場合、１フレーム分の走査時間は、２０ｍｓｅｃとなる。
【００４８】
図９は、二次元走査時の走査線軌跡の一例を示す図である。スクリーン１５は、図９に示すように、中間像４０が描画される（画像データに応じて変調された光が照射される）画像領域６１（有効走査領域）と、画像領域６１を取り囲むフレーム領域６２を含む。
【００４９】
走査範囲は、スクリーン１５における画像領域６１とフレーム領域６２の一部（画像領域６１の外縁近傍の部分）を併せた範囲とする。図９において、走査範囲における走査線の軌跡は、ジグザグ線によって示される。図９において、走査線の本数は、便宜上、実際よりも少なくしている。
【００５０】
スクリーン１５は、上述のように、マイクロレンズアレイ２００等の光拡散効果を持つ透過型の光学素子で構成されている。画像領域６１は、矩形または平面である必要はなく、多角形または曲面であってもよい。また、スクリーン１５は、装置レイアウトに応じて、例えば、マイクロミラーアレイ等の光拡散効果を持つ反射型の光学素子とすることもできる。以下の説明において、本実施形態は、スクリーン１５がマイクロレンズアレイ２００によって構成されるものとして説明する。
【００５１】
スクリーン１５は、走査範囲における画像領域６１の周辺領域（フレーム領域６２の一部）に、受光素子を含む同期検知系６０を備える。図９において、同期検知系６０は、画像領域６１の−Ｘ側かつ＋Ｙ側の隅部に配置される。同期検知系６０は、光偏向装置１３の動作を検出して、走査開始タイミングや走査終了タイミングを決定するための同期信号をＦＰＧＡ１００１に出力する。
【００５２】
●詳細●
続いて、図１０乃至図２４を用いて、本実施形態に係る表示装置１０の詳細な構成について説明する。まず、図１０乃至図１４を用いて、マイクロレンズ１５０とアイボックス４７との関係について説明する。
【００５３】
図１０は、実施形態に係る表示システムにおける各構成要素の相対的な位置関係の一例を概略的に説明するための図である。図１０は、便宜上、各構成要素がＸＺ平面上に平行に配置されているものとして説明するが、実際には、各構成要素の配置は、図１に示すように、必ずしもＸＺ平面に平行ではない。
【００５４】
光源装置１１によって合成された光束は、光偏向装置１３の点ａ１に入射し、光偏向装置１３によってスクリーン１５上に二次元走査される。スクリーン１５は、Ｘ軸方向（主走査方向）の幅Ｒの中間像４０を形成する。
【００５５】
＋Ｘ方向端部の中間像４０を形成する場合、光源装置１１から射出された光束が光偏向装置１３によって＋Ｘ方向に偏向され、中間像４０の一部は、点ｂ１に描画される。また、−Ｘ方向端部の中間像４０を形成する場合、光源装置１１から射出された光束が光偏向装置１３によって−Ｘ方向に偏向され、中間像４０の一部は、点ｃ１に描画される。なお、スクリーン１５上に描画される像は、制御装置１７の画像生成部１７３によって設定される。
【００５６】
スクリーン１５は、マイクロレンズアレイ２００によって構成される。スクリーン１５に走査された光束は、マイクロレンズアレイ２００を通過することによって、所定の発散角で発散される。図１０において、マイクロレンズアレイ２００から射出される光線は、発散光の中心光線を示す。マイクロレンズアレイ２００から射出される光束は、自由曲面ミラー３０へ入射する。自由曲面ミラー３０に対する光束の通過幅は、Ｑである。
【００５７】
この場合、＋Ｘ方向端部の像を形成する場合、発散光の中心光線は、自由曲面ミラー３０の点ｄ１に入射する。−Ｘ方向端部の像を形成する場合、発散光の中心光線は、自由曲面ミラー３０の点ｅ１に入射する。
【００５８】
自由曲面ミラー３０は、フロントガラス５０で発生する光学歪を低減するように面形状が設計されている。自由曲面ミラー３０を通過した光束は、その後フロントガラス５０に入射し、観察者３の基準アイポイントを含む少なくともアイリプス領域内の一点の視点に到達する。フロントガラス５０に入射した光束は、フロントガラス５０の面形状に応じて反射される。
【００５９】
例えば、図１に示した表示システム１において、観察者３（例えば、自動車を運転する運転者）は、フロントガラス５０によって反射された光の光路上のアイボックス（観察者３の目の近傍の領域）内において虚像４５を視認する。ここで、アイボックスは、観察者３が視点の位置の調整をすることなく虚像４５を視認可能な範囲である。具体的には、アイボックス４７は、自動車の運転者アイレンジ（ＪＩＳ  Ｄ００２１）と同等かそれ以下である。アイボックス４７は、運転者が虚像４５を視認可能な領域として、座席に着座した運転者のアイポイントが存在可能な空間領域であるアイリプスに基づいて設定される。
【００６０】
続いて、図１１を用いて、スクリーン１５を構成するマイクロレンズアレイ２００とアイボックスの関係を説明する。図１１は、マイクロレンズアレイ２００と、アイボックス４７との関係を説明するための図である。図１１は、便宜上、マイクロレンズアレイ２００以降の光路上に位置する各構成要素を省略し、マイクロレンズアレイ２００から観察者３までを直線的に表現している。
【００６１】
図１１に示すマイクロレンズアレイ２００は、図８で示したように、二次元領域にアレイ状に配列されたマイクロレンズ１５０を有している。画像データの情報を含む入射光１５２は、マイクロレンズアレイ２００を構成する各マイクロレンズ１５０に入射される。観察者３は、各マイクロレンズ１５０から発散された発散光１５３を視認できる範囲（アイボックス４７）において、所定の情報を含む表示画像を視認することができる。
【００６２】
アイボックス４７は、マイクロレンズ１５０から発散される発散光１５３によって定まる。そのため、二次元領域（ＸＹ領域）上におけるマイクロレンズ１５０のＸ軸方向およびＹ軸方向は、アイボックス４７のＸ軸方向およびＹ軸方向と一致する。また、マイクロレンズ１５０のＸ軸方向（横方向）とＹ軸方向（縦方向）のアスペクト比（ＭＸ／ＭＹ）は、アイボックス４７のＸ軸方向（横方向）とＹ軸方向（縦方向）のアスペクト比（ＡＸ／ＡＹ）と等しい。
【００６３】
ここで、アイボックス４７のＹ軸方向（縦方向）は、自動車を運転する運転者等の観察者３の視線の鉛直方向である。一方で、アイボックス４７のＸ軸方向（横方向）は、観察者３の視線の鉛直方向に対して垂直な水平方向である。
【００６４】
さらに、マイクロレンズ１５０の曲率半径がＸ軸方向とＹ軸方向で一定である場合、マイクロレンズ１５０からの発散光１５３の形状すなわちアイボックス４７の形状は、マイクロレンズ１５０の形状と対応する。すなわち、マイクロレンズ１５０の形状は、アイボックス４７（視認範囲）の所望の形状に応じて、設計すればよい。
【００６５】
図１２は、中間像４０と虚像４５との関係を説明するための図である。中間像４０は、光偏向装置１３から射出されたレーザ光がスクリーン１５上で走査されることによって形成される画像である。虚像４５は、表示装置１０から投射される投射光を、フロントガラス５０で反射させることによって観察者３に視認させるための画像である。
【００６６】
スクリーン１５に形成された中間像４０は、拡大されてフロントガラス５０に向けて投射される。すなわち、中間像４０と虚像４５の形状は、相似関係にある。図１２の場合、例えば、幅Ｗおよび高さＨの虚像４５は、幅ｗおよび高さｈの中間像４０を拡大させた画像である。
【００６７】
続いて、図１３および図１４を用いて、マイクロレンズの形状とアイボックスの関係について説明する。以下は、マイクロレンズ１５０の曲率半径は、Ｘ軸方向とＹ軸方向で一定であるものとして説明する。図１３（ａ）、（ｂ）は、比較例に係るマイクロレンズの形状とアイボックスの形状の関係を説明するための概略図である。
【００６８】
図１３（ａ）は、平面視で正方形のマイクロレンズ１６０ａに入射した入射光１５２が、マイクロレンズ１６０ａによって発散され、発散された発散光１５３によってアイボックス４６ａが形成される様子を示す。アイボックス４６ａの形状は、図１１で説明したように、マイクロレンズ１６０ａの形状と一致するため、正方形となる。
【００６９】
図１３（ｂ）は、平面視で縦長の長方形のマイクロレンズ１６０ｂに入射された入射光１５２が、マイクロレンズ１６０ｂによって発散され、発散された発散光１５３によってアイボックス４６ｂが形成される様子を示す。アイボックス４６ａの形状は、図１３（ａ）と同様に、マイクロレンズ１６０ｂの形状と一致するため、縦長の長方形となる。
【００７０】
ここで、図１に示す表示システム１は、例えば、自動車等の移動体として用いられる場合、Ｘ軸方向が運転席から見て横方向、Ｙ軸方向が縦方向となる。この場合、表示装置１０は、フロントガラス５０前方に虚像４５として、例えば、ナビゲーション画像を表示する。観察者３である運転者は、表示された画像を運転席に居ながらフロントガラス５０前方から視線をほとんど動かさずに観察できる。このような場合、フロントガラス５０が横長であることから、虚像４５は、運転者から見て横長の画像が求められる。すなわち、マイクロレンズに形成される中間像４０および虚像４５は、Ｘ軸方向に画角の大きい画像であることが好ましい。
【００７１】
また、運転者（観察者３）が、左右斜め方向から表示画像を見た場合も、表示を認識できるように、表示画像の横方向（Ｘ軸方向）は、縦方向（Ｙ方向）に対して大きな視野角が要求される。このため、虚像４５のＸ軸方向（横方向）は、Ｙ軸方向（縦方向）に対して大きな発散角（非等方拡散）が要求される。すなわち、表示装置１０は、アイボックス４７のＸ軸方向（横方向）がＹ軸方向（縦方向）に対して大きい範囲として設定する必要がある。
【００７２】
しかしながら、図１３（ａ）、（ｂ）に示す比較例に係るアイボックス４６ａ、４６ｂのＸ軸方向（横方向）の長さは、Ｙ軸方向（縦方向）の長さと比較して等しいまたは短い。そのため、運転者（観察者３）の視点が動きやすい横方向における視認範囲を確保しようとすると、縦方向への視認範囲を拡大しなければならず、観察者３に視認させる画像の輝度が低下してしまう。
【００７３】
そこで、このような課題を解決するため、本実施形態に係る表示装置１０は、マイクロレンズアレイ２００を、マイクロレンズ１５０の長軸方向とアイボックス４７の長軸方向とを一致させるように配置している。図１４は、実施形態に係るマイクロレンズの形状とアイボックスの形状との関係を説明するための図である。本実施形態に係るマイクロレンズ１５０は、横長のアイボックス４７の形状に対応させた横長の形状である。図１４に示すように、マイクロレンズ１５０は、Ｘ軸方向（横方向）に長く、Ｙ軸方向（縦方向）に短い横長の長方形の形状を有している、このような形状のマイクロレンズ１５０を用いることで、表示装置１０は、マイクロレンズ１５０による発散光１５３によって形成されるアイボックス４７のＸ軸方向を、Ｙ軸方向よりも長くする（横長の形状）ことができる。
【００７４】
本実施形態に係るマイクロレンズ１５０およびアイボックス４７において、Ｘ軸方向（横方向）は、長軸方向であり、Ｙ軸方向（縦方向）は、短軸方向である。アイボックス４７の長軸方向は、観察者３の視線の鉛直方向である。一方で、アイボックス４７の短軸方向は、観察者３の視線の鉛直方向に対して垂直な水平方向である。マイクロレンズ１５０の長軸方向は、アイボックス４７の長軸方向における範囲に対応する発散光１５３が射出された方向である。
【００７５】
ここで、「マイクロレンズ１５０の長軸方向とアイボックス４７の長軸方向とが一致する」は、双方の長軸方向（軸方向）が厳密な平行関係を意味するのではなく、マイクロレンズ１５０から発散された発散光１５３の範囲または形状と、アイボックス４７の範囲または形状とを所定の光利用効率を維持させた範囲で一致させることを意味する。すなわち、マイクロレンズ１５０とアイボックス４７の長軸方向は、数度〜１０数度程度の所定の角度ずれがあってもよい。
【００７６】
このようにして、表示装置１０は、要求画角を満たす必要最小限の範囲に光を発散させ、光の利用効率を向上させることで、観察者３に視認させる画像の輝度を向上させることができる。マイクロレンズ１５０は、微細レンズの一例であり、マイクロレンズアレイ２００は、光学素子の一例である。
【００７７】
●マイクロレンズの配列
次に、マイクロレンズアレイ２００におけるレンズ配列について図１５を参照して説明する。図１５は、実施形態に係るマイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配列の一例を示す図である。
【００７８】
図１５（ａ）〜（ｃ）に示すマイクロレンズアレイ２００は、図１４に示したように、Ｘ軸方向（横方向）の長さがＹ軸方向（縦方向）の長さよりも長いマイクロレンズ１５０が配列されることによって構成される。表示装置１０は、図１５（ａ）〜（ｃ）に示すマイクロレンズアレイ２００を用いることで、横長のアイボックス４７を形成することができる。
【００７９】
なお、図１４において、図１５（ａ）に示す平面視で横長の長方形のマイクロレンズ１５０ａが配列されたマイクロレンズアレイ２００ａを例に説明したが、それ以外のレンズ形状、レンズ配列のマイクロレンズアレイにおいても同様の議論が可能である。例えば、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）に示す平面視で横長の六角形のマイクロレンズ１５０ｂ,１５０ｃが配列されたマイクロレンズアレイ２００ｂ,２００ｃにも本実施形態を適用することができる。
【００８０】
図１５（ｂ）に示すマイクロレンズアレイ２００ｂは、横長の六角形のマイクロレンズ１５０ｂを稠密に配列したものである。マイクロレンズ１５０ｂは、Ｘ軸方向（横方向）に平行な辺を持たない。すなわち、Ｘ軸方向（横方向）に配列するマイクロレンズ１５０ｂの上辺と下辺は、ジグザク状になる。マイクロレンズアレイ２００ｂの配列は、「ジグザグ型配列」と称する。
【００８１】
図１５（ｃ）に示すマイクロレンズアレイ２００ｃは、横長の六角形のマイクロレンズ１５２ｃを稠密に配列したものである。マイクロレンズ１５０ｃは、Ｘ軸方向（横方向）に平行な辺を有する。マイクロレンズアレイ２００ｃの配列は、「アームチェア型配列」と称する。また、「ジグザグ型配列」と「アームチェア型配列」を合わせて「ハニカム型配列」と称する。
【００８２】
ここで、マイクロレンズのレンズピッチを短くした場合、画像の解像度は高くなる。そのため、表示装置１０は、図１５（ｂ）または図１５（ｃ）に示した「ハニカム型配列」のマイクロレンズアレイ２００ｂ,２００ｃを用いることが好ましい。
【００８３】
また、図１３等で示したように、マイクロレンズ１５０のＸ軸方向（横方向）の長さは、高パワー描画点の点灯ドットピッチよりも短いことが好ましい。すなわち、高パワー描画点が隣接する距離は、マイクロレンズ１５０の長軸方向の長さよりも短い。これによって、各マイクロレンズ１５０に少なくとも１つの高パワー描画点を形成することができるので、表示装置１０は、各マイクロレンズ１５０における光量のムラを抑制することができるとともに、画像全体の輝度ムラを抑制することができる。
【００８４】
さらに、減光率を大きくするために消灯時間（ゼロパワー点の横幅）を大きくする場合、マイクロレンズ１５０の主走査方向のレンズ径を大きくする必要がある。観察者３に視認させる画像の解像度は、マイクロレンズ１５０の総数に依存し、マイクロレンズの総数が多いほど解像度が高くなる。そのため、各マイクロレンズ１５０を走査中に光源の光量を変化させることに加えて、副走査方向のレンズ径を主走査方向のレンズ径よりも小さくすることが好ましい。
【００８５】
図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、主走査方向のレンズ径が副走査方向のレンズ径よりも大きいマイクロレンズ１５０を有するマイクロレンズアレイ２００は、各マイクロレンズ１５０を走査中に光源の光量を変化させやすくなる。すなわち、各マイクロレンズ１５０上に高パワー描画点と低パワー描画点（もしくはゼロパワー点）を少なくとも１つずつ形成しやすくなる。これにより、表示装置１０は、輝度ムラおよび解像度の低下を抑制しつつ、減光率を高くすることができる。
【００８６】
また、横長のアイボックス４７における光利用効率を向上させるため、表示装置１０は、マイクロレンズアレイ２００を、光偏向装置１３による主走査方向とマイクロレンズ１５０の長軸方向とを一致させるように配置することが好ましい。そして、上述のように、副走査方向における走査線ピッチは、マイクロレンズ１５０のＹ軸方向（短軸方向）におけるレンズ径よりも短く、かつ副走査方向のビーム径よりも小さいことが好ましい。これによって、表示装置１０は、観察者３に視認させる画像のモアレを低減させることで、画質を向上させることができる。
【００８７】
さらに、モアレの低減効果を高めるため、表示装置１０は、図１５（ｂ）に示した「アームチェア型配列」のマイクロレンズアレイ２００ｂを用いることが好ましい。原理的にモアレは、走査線方向とレンズ頂点の配列方向が近い場合、走査線とレンズ配列方向の少しの偏差でモアレ縞形状が大きく変化する特性をもつ。これは画像面内で走査線形状が変化した場合、たとえば画像中央から画像周辺にかけてモアレ縞形状が変化し、画像の視認性を低下させてしまう。走査線方向とレンズ配列方向によるモアレ発生を考慮した場合、図１５（ｃ）に示すジグザグ型のマイクロレンズ１５０ｃは、走査線方向とレンズ頂点を結ぶレンズ配列方向が一致するため、走査線方向とレンズ配列方向の少しの角度偏差によって、モアレ周期が大きく変化し、モアレが発生しやすくなる。一方、図１５（ｂ）に示すアームチェア型のマイクロレンズ１５０ｂである場合、走査線方向とレンズ配列方向は一致しないため、走査線方向とレンズ配列方向の角度偏差が発生しても、モアレ縞形状の著しい変化せず、モアレは発生しない。
【００８８】
●偏心率
続いて、図１６乃至図２４を用いて、マイクロレンズ１５０のレンズピッチおよびレンズ境界方向のランダム化について説明する。まず、本実施形態のマイクロレンズアレイ２００は、スペックルを低減するために用いられる通常の拡散板とは異なることを説明する。通常の拡散板は、表面に大きさの異なる凹凸構造が多数形成され、例えば、ビームスポット径（入射光束径）よりも極端に小さい凹凸がある場合、凹凸部分で反射光同士の干渉が強くなり、モアレが発生してしまう。そこで、本実施形態は、全面において所定値以上のレンズ径を有するランダム配列レンズアレイを提案する。
【００８９】
図１６は、ランダム配列レンズアレイの各マイクロレンズの頂点位置について説明するための図である。ランダム配列レンズアレイは、例えば、図１６に格子状の破線で示される、複数の正方形のレンズが一定のレンズピッチで配列された周期配列レンズアレイをベースとした構造を有している。周期配列レンズアレイは、複数のマイクロレンズの頂点位置のピッチ（レンズピッチ）、すなわち隣り合う２つのマイクロレンズの頂点の間隔が周期的（例えば一定）なマイクロレンズアレイである。
【００９０】
周期配列レンズアレイにおいて、各マイクロレンズの中心位置は、複数のマイクロレンズの全てが規則的な間隔で配列された場合の正方格子の各格子点６０１（仮想点）である。周期配列レンズアレイにおいて、各マイクロレンズの頂点位置は、該マイクロレンズの中心位置である格子点６０１に一致している。すなわち、周期配列レンズアレイは、複数のマイクロレンズが規則的な間隔で配列された規則領域である。
【００９１】
また、周期配列レンズアレイの各マイクロレンズは、隣接する２つのマイクロレンズからの発散光（隣接発散光とも称する）の干渉を抑制するためにレンズ径がビームスポット径（入射光束径）よりも大きく（上記所定値以上のレンズ径に）設定されている。
【００９２】
ランダム配列レンズアレイは、周期配列レンズアレイの各マイクロレンズの頂点位置を、該マイクロレンズの中心位置（格子点６０１）を含む仮想領域６０３内で該中心位置から変位（偏心）させた（ずらした）構造を有している。すなわち、ランダム配列レンズアレイの各マイクロレンズの頂点位置６０２は、偏心している。そして、ランダム配列レンズアレイの各マイクロレンズの頂点位置６０２は、該マイクロレンズが配置された格子点６０１からずれている。
【００９３】
一方、周期配列レンズアレイの複数のマイクロレンズは、レンズピッチが一定の複数の格子点上に個別に配置され、各マイクロレンズの頂点位置は、該マイクロレンズが配置された格子点に一致する。なお、ランダム配列レンズアレイの各マクロレンズの中心位置は、例えば、該マイクロレンズの外接円の中心であってもよいし、該マイクロレンズの内接円の中心であってもよい。
【００９４】
ランダム配列レンズアレイは、レンズピッチがランダム化されたマイクロレンズアレイである。ランダム配列レンズアレイは、各マイクロレンズの頂点位置６０２が該マイクロレンズの中心位置に一致する周期配列レンズアレイの各マイクロレンズの光軸（Ｚ軸）を、光軸に直交する方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）にランダムにずらした（オフセットさせた）構造、すなわちレンズピッチが不規則な構造を有している。この場合、ランダム配列レンズアレイのマイクロレンズに対する光は、各マイクロレンズの頂点位置６０２を通過するが、中心を通らない。
【００９５】
また、ランダム配列レンズアレイは、複数のマイクロレンズそれぞれの頂点位置の該マイクロレンズの中心位置からのずれは不規則であり、結果的に、レンズピッチが不規則となっている。ランダム配列レンズアレイは、複数のマイクロレンズが不規則な間隔で配列された不規則領域である。すなわち、マイクロレンズの頂点の位置が仮想点からずれる方向が、隣り合うマイクロレンズの間で異なっている。これにより、ランダム配列レンズアレイは、光偏向装置１３による走査方向に隣接して配列されたマイクロレンズの頂点を結ぶ線分が、互いに非平行となる。
【００９６】
具体的には、マイクロレンズ１５０Ａでは、頂点位置６０２Ａは、仮想領域６０３Ａ内で仮想点６０１Ａから図中左上方向にずれており、マイクロレンズ１５０Ｂでは、頂点位置６０２Ｂは、仮想領域６０３Ｂ内で仮想点６０１Ｂから図中左下方向にずれている。また、マイクロレンズ１５０Ｃでは、頂点位置６０２Ｃは、仮想領域６０３Ｃ内で仮想点６０１Ｃから図中右下方向にずれており、マイクロレンズ１５０Ｄでは、頂点位置６０２Ｄは、仮想領域６０３Ｄ内で仮想点６０１Ｄから図中右上方向にずれている。
【００９７】
さらに、ランダム配列レンズアレイのレンズ境界方向は、周期配列レンズアレイのレンズ境界方向に対して、ランダム（不規則）にずれている。この場合、各マイクロレンズで互いに異なる方向のモアレが発生する。この結果、巨視的には、モアレの方向が揃わないため、干渉ノイズの視認度が下がることになる。ランダム配列アレイを適用しなかった場合、隣接するレンズをまたいだコヒーレンス性の高いビームは、周期の揃った干渉ノイズとして視認される。そこで、マイクロレンズアレイをランダム配列アレイにすることで、隣接するレンズをまたいだビームによって発生する周期の揃った干渉ノイズをランダム化することができ、干渉強度が分散された結果、視認性を向上させることができる。
【００９８】
このような特性を生かすため、本実施形態のマイクロレンズアレイ２００は、ランダム配列レンズアレイによって構成されている。マイクロレンズアレイ２００は、レンズ頂点位置が微小シフトするものの、レンズ径がほぼ一定に保たれているため、入射光がレンズからのはみ出しを防ぎ、隣接する２つのマイクロレンズ１５０からの発散光の干渉を抑制することができる。
【００９９】
また、マイクロレンズアレイ２００は、レンズピッチがランダムであり、光偏向装置１３による走査方向に隣接して配列されたマイクロレンズの頂点を結ぶ線分が互いに非平行であるため、干渉ノイズの周期が揃わず、干渉ノイズが波動光学的にランダム化される。これにより、干渉強度が分散されて、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが低減し、視認性を向上させることができる。さらに、マイクロレンズアレイ２００は、レンズ境界方向がランダムであるため、生じる干渉ノイズの向きがランダム化されるので、干渉ノイズの視認性を大きく下げることができる。したがって、表示装置１０は、ランダム配列レンズアレイによって形成される画像（光学像）の視認性を向上させることできる。
【０１００】
ここで、光源装置１１から射出されたレーザ光の有効断面は、円形ではなく楕円形である。そのため、マイクロレンズ１５０のレンズ径を、図７で示したように入射光のビーム径＜レンズ径と決定する場合、アスペクト比（例えば、横長）は、レーザ光の有効断面の形状（楕円形）に応じて選択されることが望ましい。これにより、横長のマイクロレンズ１５０を含むマイクロレンズアレイ２００は、必要最小限のレンズ径で干渉ノイズを抑制することができる。なお、有効断面は、レーザ光の断面内で相対強度が２０％〜８０％の部分を意味する。
【０１０１】
図１７は、ランダム配列レンズアレイの各マイクロレンズの頂点位置について説明するための別の図である。ランダム配列レンズアレイは、図１６で説明したマイクロレンズ１５０Ａ〜１５０Ｃを備えるとともに、図１６で説明したマイクロレンズ１５０Ｄに代えてマイクロレンズ１５０Ｎを備える。マイクロレンズ１５０Ｎでは、頂点位置６０２Ｎは、仮想点６０１Ｎと一致しているが、これはずれる方向無しとも言える。このような構成であっても、マイクロレンズの頂点の位置が仮想点からずれる方向は、隣り合うマイクロレンズの間で異なることになる。
【０１０２】
このようなマイクロレンズ１５０Ｎを含むことにより、隣り合うマイクロレンズの頂点間の距離が極端にばらつくことが抑制され、マイクロレンズの頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズを低減することができる。なお、マイクロレンズ１５０Ｎの割合が増えすぎると上述した周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが増加するため、マイクロレンズ１５０Ｎの割合は、構造起因の幾何光学的なノイズと周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズのバランスを考慮して決められる。
【０１０３】
図１８（ａ）〜（ｇ）は、ランダム配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための図である。「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」は、各々図１６で説明したマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄを簡略化して示している。
【０１０４】
図１８（ａ）、（ｂ）に示すランダム配列レンズアレイは、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０ＢがＹ方向に配列される第一の不規則領域６２０と、同じくマイクロレンズ１５０Ａ、１５０ＢがＹ方向に配列される第二の不規則領域６３０を含む。第二の不規則領域６３０は、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０ＢがＹ方向に配列される領域であれば、図示された領域以外に複数備えられても良い。
【０１０５】
第一の不規則領域６２０では、隣り合うマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂの間で、図１６に示したように、それぞれの頂点の位置（６０２Ａ、６０２Ｂ）がそれぞれの仮想点（６０１Ａ、６０１Ｂ）からずれる方向が異なっている。
【０１０６】
第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂの相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ）の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ）の相対位置と同じである。
【０１０７】
図では、第一の不規則領域６２０は、Ｙ方向に配列されるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂの２つのマイクロレンズを含んだが、任意の数、任意の組み合わせのマイクロレンズを含んでもよい。
【０１０８】
ランダム配列レンズアレイでは、上述したように周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズは低減されるが、マイクロレンズの頂点間の距離が著しく長い領域と短い領域が混在すると、今度はマイクロレンズの頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズが生じてしまう。これを解決するために、ランダム配列レンズアレイであっても、ある程度の規則性を持たせて配列することが考えられるが、レンズアレイ全体を対象にして構造起因の幾何光学的なノイズと周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズのバランスをとるのは困難である。
【０１０９】
そこで図１８（ａ）、（ｂ）に示すランダム配列レンズアレイでは、まず、隣り合うマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂの間で、図１６に示したように、それぞれの頂点の位置（６０２Ａ、６０２Ｂ）がそれぞれの仮想点（６０１Ａ、６０１Ｂ）からずれる方向が異なっている第一の不規則領域６２０を備えることにより、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが低減される。
【０１１０】
また、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ）の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ）の相対位置と同じである第二の不規則領域６３０を備えることにより、第二の不規則領域６３０における周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが低減されつつ、第一の不規則領域６２０と第二の不規則領域６３０の間で、マイクロレンズの頂点間の距離が極端にばらつくことが防止される。これにより、第一の不規則領域（６２０）と第二の不規則領域６３０を含む領域全体として、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、構造起因の幾何光学的なノイズが抑制される。
【０１１１】
図１８（ｃ）、（ｄ）に示すランダム配列レンズアレイは、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０ＣがＹ方向に配列される第一の不規則領域６２０と、同じくマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０ＣがＹ方向に配列される第二の不規則領域６３０を含む。第二の不規則領域６３０は、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０ＣがＹ方向に配列される領域であれば、図示された領域以外に複数備えられても良い。
【０１１２】
第一の不規則領域６２０では、隣り合うマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの間で、図１６に示したように、それぞれの頂点の位置（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ）がそれぞれの仮想点（６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃ）からずれる方向が異なっている。
【０１１３】
第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ）の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ）の相対位置と同じである。
【０１１４】
図では、第一の不規則領域６２０は、Ｙ方向に配列されるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの３つのマイクロレンズを含んだが、任意の数、任意の組み合わせのマイクロレンズを含んでもよい。
【０１１５】
図１８（ｃ）、（ｄ）に示すランダム配列レンズアレイにおいても、図１８（ａ）、（ｂ）に示すランダム配列レンズアレイと同様に、第一の不規則領域（６２０）と第二の不規則領域６３０を含む領域全体として、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、構造起因の幾何光学的なノイズが抑制される。
【０１１６】
図１８（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示すランダム配列レンズアレイは、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄが配列される第一の不規則領域６２０と、同じくマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄが配列される第二の不規則領域６３０を含む。第二の不規則領域６３０は、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄが配列される領域であれば、図示された領域以外に複数備えられても良い。
【０１１７】
第一の不規則領域６２０では、隣り合うマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄの間で、図１６に示したように、それぞれの頂点の位置（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｄ）がそれぞれの仮想点（６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃ、６０１Ｄ）からずれる方向が異なっている。
【０１１８】
第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄの相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｄ）の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｄ）の相対位置と同じである。
【０１１９】
図では、第一の不規則領域６２０は、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄの４つのマイクロレンズを含んだが、任意の数、任意の組み合わせのマイクロレンズを含んでもよい。
【０１２０】
図１８（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示すランダム配列レンズアレイにおいても、図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すランダム配列レンズアレイと同様に、第一の不規則領域６２０と第二の不規則領域６３０を含む領域全体として、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、構造起因の幾何光学的なノイズが抑制される。
【０１２１】
図１９（ａ）〜（ｇ）は、ランダム配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための別の図である。「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｎ」は、各々図１６で説明したマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｎを簡略化して示している。  
【０１２２】
図１９（ａ）、（ｂ）に示すランダム配列レンズアレイは、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０ＮがＹ方向に配列される第一の不規則領域６２０と、同じくマイクロレンズ１５０Ａ、１５０ＮがＹ方向に配列される第二の不規則領域６３０を含む。第二の不規則領域６３０は、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０ＮがＹ方向に配列される領域であれば、図示された領域以外に複数備えられても良い。
【０１２３】
第一の不規則領域６２０では、マイクロレンズ１５０Ｎの頂点の位置（６０２Ｎ）は仮想点（６０１Ｎ）と一致するが、これはずれる方向無しとも言える。すなわち、隣り合うマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｎの間で、図１７に示したように、それぞれの頂点の位置（６０２Ａ、６０２Ｎ）がそれぞれの仮想点（６０１Ａ、６０１Ｎ）からずれる方向が異なっている。
【０１２４】
第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｎの相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｎの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｎそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｎ）の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｎそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｎ）の相対位置と同じである。
【０１２５】
図では、第一の不規則領域６２０は、Ｙ方向に配列されるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｎの２つのマイクロレンズを含んだが、任意の数、任意の組み合わせのマイクロレンズを含んでもよい。
【０１２６】
図１９（ｃ）、（ｄ）に示すランダム配列レンズアレイは、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０ＮがＹ方向に配列される第一の不規則領域６２０と、同じくマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０ＮがＹ方向に配列される第二の不規則領域６３０を含む。第二の不規則領域６３０は、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０ＮがＹ方向に配列される領域であれば、図示された領域以外に複数備えられても良い。
【０１２７】
第一の不規則領域６２０では、マイクロレンズ１５０Ｎの頂点の位置（６０２Ｎ）は仮想点（６０１Ｎ）と一致するが、これはずれる方向無しとも言える。すなわち、隣り合うマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｎの間で、図１７に示したように、それぞれの頂点の位置（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｎ）がそれぞれの仮想点（６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｎ）からずれる方向が異なっている。
【０１２８】
第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｎの相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｎの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｎそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｎ）の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｎそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｎ）の相対位置と同じである。
【０１２９】
図では、第一の不規則領域６２０は、Ｙ方向に配列されるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｎの３つのマイクロレンズを含んだが、任意の数、任意の組み合わせのマイクロレンズを含んでもよい。
【０１３０】
図１９（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示すランダム配列レンズアレイは、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｎが配列される第一の不規則領域６２０と、同じくマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｎが配列される第二の不規則領域６３０を含む。第二の不規則領域６３０は、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｎが配列される領域であれば、図示された領域以外に複数備えられても良い。
【０１３１】
第一の不規則領域６２０では、マイクロレンズ１５０Ｎの頂点の位置（６０２Ｎ）は仮想点（６０１Ｎ）と一致するが、これはずれる方向無しとも言える。すなわち、隣り合うマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｎの間で、図１６に示したように、それぞれの頂点の位置（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｎ）がそれぞれの仮想点（６０１Ａ、６０１Ｂ、６０１Ｃ、６０１Ｎ）からずれる方向が異なっている。
【０１３２】
第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｎの相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｎの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３０では、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｎそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｎ）の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｎそれぞれの頂点（６０２Ａ、６０２Ｂ、６０２Ｃ、６０２Ｎ）の相対位置と同じである。
【０１３３】
図では、第一の不規則領域６２０は、マイクロレンズ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｎの４つのマイクロレンズを含んだが、任意の数、任意の組み合わせのマイクロレンズを含んでもよい。
【０１３４】
図１９（ａ）〜（ｇ）に示すランダム配列レンズアレイにおいても、図１８（ａ）〜（ｇ）に示すランダム配列レンズアレイと同様に、第一の不規則領域６２０と第二の不規則領域６３０を含む領域全体として、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、構造起因の幾何光学的なノイズが抑制される。
【０１３５】
さらに、図１９（ａ）〜（ｇ）に示すランダム配列レンズアレイでは、頂点位置６０２Ｎが仮想点６０１Ｎと一致しているマイクロレンズ１５０Ｎを含むことにより、隣り合うマイクロレンズの頂点間の距離が極端にばらつくことが抑制され、マイクロレンズの頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズを確実に低減することができる。
【０１３６】
なお、マイクロレンズ１５０Ｎの割合が増えすぎると周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが増加するため、マイクロレンズ１５０Ｎの割合は、構造起因の幾何光学的なノイズと周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズのバランスを考慮して決められる。
【０１３７】
図２０（ａ）、（ｂ）は、ランダム配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための３番目の図である。  
【０１３８】
図２０（ａ）に示すランダム配列レンズアレイは、マイクロレンズ１５０Ｅ、１５０Ｎが配列される第一の不規則領域６２０と、マイクロレンズ１５１Ｅ、１５０Ｎが配列される第二の不規則領域６３１、マイクロレンズ１５２Ｅ、１５０Ｎが配列される第二の不規則領域６３２、マイクロレンズ１５３Ｅ、１５０Ｎが配列される第二の不規則領域６３３を含む。
【０１３９】
第一の不規則領域６２０では、マイクロレンズ１５０Ｅの頂点位置６０２Ｅは、仮想点６０１Ｅから図中上方向にずれており、マイクロレンズ１５０Ｎの頂点の位置（６０２Ｎ）は仮想点（６０１Ｎ）と一致するが、これはずれる方向無しとも言える。すなわち、隣り合うマイクロレンズ１５０Ｅ、１５０Ｎの間で、それぞれの頂点の位置（６０２Ｅ、６０２Ｎ）がそれぞれの仮想点（６０１Ｅ、６０１Ｎ）からずれる方向が異なっている。
【０１４０】
第二の不規則領域６３１では、マイクロレンズ１５１Ｅは、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｅを右方向に９０°回転したのと同じ形状であり、マイクロレンズ１５１Ｅ、１５１Ｎの相対位置は、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｅ、１５０Ｎの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３１では、マイクロレンズ１５１Ｅ、１５１Ｎそれぞれの頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｅ、１５０Ｎそれぞれの頂点（６０２Ｅ、６０２Ｎ）の相対位置と同じである。
【０１４１】
第二の不規則領域６３２では、マイクロレンズ１５２Ｅは、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｅを１８０°回転したのと同じ形状であり、マイクロレンズ１５２Ｅ、１５２Ｎの相対位置は、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｅ、１５０Ｎの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３２では、マイクロレンズ１５２Ｅ、１５２Ｎそれぞれの頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｅ、１５０Ｎそれぞれの頂点（６０２Ｅ、６０２Ｎ）の相対位置と同じである。
【０１４２】
第二の不規則領域６３３では、マイクロレンズ１５３Ｅは、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｅを左方向に９０°回転したのと同じ形状であり、マイクロレンズ１５３Ｅ、１５３Ｎの相対位置は、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｅ、１５０Ｎの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３１では、マイクロレンズ１５３Ｅ、１５３Ｎそれぞれの頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｅ、１５０Ｎそれぞれの頂点（６０２Ｅ、６０２Ｎ）の相対位置と同じである。
【０１４３】
第二の不規則領域６３１、６３２、６３３は、第一の不規則領域６２０に対してマイクロレンズ１５０Ｎを中心として回転対称に配置されており、回転対称中心に位置するマイクロレンズ１５０Ｎは、頂点の位置と仮想点が一致している。
【０１４４】
図２０（ｂ）に示すランダム配列レンズアレイは、マイクロレンズ１５０Ｆ、１５０Ｇが配列される第一の不規則領域６２０と、マイクロレンズ１５１Ｆ、１５１Ｇが配列される第二の不規則領域６３１、マイクロレンズ１５２Ｆ、１５２Ｇが配列される第二の不規則領域６３２を含む。
【０１４５】
第一の不規則領域６２０では、マイクロレンズ１５０Ｆの頂点位置６０２Ｆは、仮想点６０１Ｆから図中右上方向にずれており、マイクロレンズ１５０Ｇの頂点位置６０２Ｇは、仮想点６０１Ｇから図中右下方向にずれている。すなわち、隣り合うマイクロレンズ１５０Ｆ、１５０Ｇの間で、それぞれの頂点の位置（６０２Ｆ、６０２Ｇ）がそれぞれの仮想点（６０１Ｆ、６０１Ｇ）からずれる方向が異なっている。
【０１４６】
第二の不規則領域６３１では、マイクロレンズ１５１Ｆは、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｆを右方向に１２０°回転したのと同じ形状であり、マイクロレンズ１５１Ｇは、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｇを右方向に１２０°回転したのと同じ形状である。
【０１４７】
よって、マイクロレンズ１５１Ｆ、１５１Ｇの相対位置は、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｆ、１５０Ｇの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３１では、マイクロレンズ１５１Ｆ、１５１Ｇそれぞれの頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｆ、１５０Ｇそれぞれの頂点（６０２Ｆ、６０２Ｇ）の相対位置と同じである。
【０１４８】
第二の不規則領域６３２では、マイクロレンズ１５２Ｆは、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｆを左方向に１２０°回転したのと同じ形状であり、マイクロレンズ１５２Ｇは、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｇを左方向に１２０°回転したのと同じ形状である。
【０１４９】
よって、マイクロレンズ１５２Ｆ、１５２Ｇの相対位置は、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｆ、１５０Ｇの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３２では、マイクロレンズ１５２Ｆ、１５２Ｇそれぞれの頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｆ、１５０Ｇそれぞれの頂点（６０２Ｆ、６０２Ｇ）の相対位置と同じである。
【０１５０】
第二の不規則領域６３１、６３２は、第一の不規則領域６２０に対してマイクロレンズ１５０Ｎを中心として回転対称に配置されており、回転対称中心に位置するマイクロレンズ１５０Ｎは、頂点の位置と仮想点が一致している。
【０１５１】
図２０（ａ）、（ｂ）に示すランダム配列レンズアレイにおいても、図１８（ａ）〜（ｇ）および図１９（ａ）〜（ｇ）に示すランダム配列レンズアレイと同様に、第一の不規則領域６２０と第二の不規則領域６３１、６３２（、６３３）を含む領域全体として、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、構造起因の幾何光学的なノイズが抑制される。
【０１５２】
さらに、第一の不規則領域６２０と第二の不規則領域６３１、６３２（、６３３）は、頂点位置が仮想点と一致しているマイクロレンズ１５０Ｎを中心として回転対称に配置されている。これにより、回転中心のマイクロレンズ１５０Ｎの頂点から第一の不規則領域６２０および第二の不規則領域６３１、６３２（、６３３）に含まれる各マイクロレンズの頂点までの距離が極端にばらつくことが抑制され、マイクロレンズの頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズを確実に低減することができる。
【０１５３】
図２１は、ランダム配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための４番目の図である。
【０１５４】
ランダム配列レンズアレイは、マイクロレンズ１５０Ｈ、１５０Ｎ、１５０Ｎ、１５０Ｎが配列される第一の不規則領域６２０と、第二の不規則領域６３１〜６３５を含む。
【０１５５】
第一の不規則領域６２０では、マイクロレンズ１５０Ｈの頂点位置６０２Ｈは、仮想点６０１Ｈから図中下方向にずれており、３つのマイクロレンズ１５０Ｎの頂点の位置（６０２Ｎ）は仮想点（６０１Ｎ）と一致するが、これらはずれる方向無しとも言える。
【０１５６】
すなわち、隣り合うマイクロレンズ１５０Ｈ、１５０Ｎは、それぞれの頂点の位置（６０２Ｈ、６０２Ｎ）がそれぞれの仮想点（６０１Ｈ、６０１Ｎ）からずれる方向が異なる領域となっており、第一の不規則領域６２０は、このような領域を含む。
【０１５７】
第二の不規則領域６３１〜６３５では、第一の不規則領域６２０に含まれるマイクロレンズ１５０Ｈ、１５０Ｎ、１５０Ｎ、１５０Ｎが、第一の不規則領域６２０と同じ配列で配列されている。
【０１５８】
よって、第二の不規則領域６３１〜６３５のそれぞれに含まれるマイクロレンズの相対位置は、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｈ、１５０Ｎ、１５０Ｎ、１５０Ｎの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３１〜６３５では、マイクロレンズそれぞれの頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｈ、１５０Ｎ、１５０Ｎ、１５０Ｎそれぞれの頂点の相対位置と同じである。
【０１５９】
図２１に示すランダム配列レンズアレイにおいても、第一の不規則領域６２０と第二の不規則領域６３１〜６３５を含む領域全体として、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、構造起因の幾何光学的なノイズが抑制される。
【０１６０】
さらに、図１９（ａ）〜（ｇ）に示すランダム配列レンズアレイと同様に、頂点位置が仮想点と一致しているマイクロレンズ１５０Ｎを含むことにより、隣り合うマイクロレンズの頂点間の距離が極端にばらつくことが抑制され、マイクロレンズの頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズを確実に低減することができる。マイクロレンズ１５０Ｎの割合は、構造起因の幾何光学的なノイズと周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズのバランスを考慮して決められる。
【０１６１】
図２２は、ランダム配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための５番目の図である。
【０１６２】
ランダム配列レンズアレイは、マイクロレンズ１５０Ｊ、１５１Ｊ、１５２Ｊ、１５３Ｊ、１５４Ｊ、１５５Ｊが配列される第一の不規則領域６２０と、第二の不規則領域６３１〜６３５を含む。
【０１６３】
第一の不規則領域６２０では、マイクロレンズ１５０Ｊの頂点位置６０２Ｊは、仮想点６０１Ｊから図中左方向にずれている。また、マイクロレンズ１５１Ｊ、１５２Ｊ、１５３Ｊ、１５４Ｊ、１５５Ｊは、それぞれマイクロレンズ１５０Ｊを右方向に６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°回転したのと同じ形状である。
【０１６４】
すなわち、隣り合うマイクロレンズ１５０Ｊ、１５１Ｊ、１５２Ｊ、１５３Ｊ、１５４Ｊ、１５５Ｊは、それぞれの頂点の位置がそれぞれの仮想点からずれる方向が異なる領域となっており、第一の不規則領域６２０は、このような領域を含んでいる。
【０１６５】
また、マイクロレンズ１５０Ｊ、１５１Ｊ、１５２Ｊ、１５３Ｊ、１５４Ｊ、１５５Ｊは、マイクロレンズ１５０Ｎを中心として回転対称に配置されており、回転対称中心に位置するマイクロレンズ１５０Ｎは、頂点の位置と仮想点が一致している。
【０１６６】
第二の不規則領域６３１〜６３５では、第一の不規則領域６２０に含まれるマイクロレンズ１５０Ｎ、１５０Ｊ、１５１Ｊ、１５２Ｊ、１５３Ｊ、１５４Ｊ、１５５Ｊが、第一の不規則領域６２０と同じ配列で配列されている。
【０１６７】
よって、第二の不規則領域６３１〜６３５のそれぞれに含まれるマイクロレンズの相対位置は、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｎ、１５０Ｊ、１５１Ｊ、１５２Ｊ、１５３Ｊ、１５４Ｊ、１５５Ｊの相対位置と同じである。すなわち、第二の不規則領域６３１〜６３５では、マイクロレンズそれぞれの頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０におけるマイクロレンズ１５０Ｎ、１５０Ｊ、１５１Ｊ、１５２Ｊ、１５３Ｊ、１５４Ｊ、１５５Ｊそれぞれの頂点の相対位置と同じである。
【０１６８】
図２２に示すランダム配列レンズアレイでは、第一の不規則領域６２０および第二の不規則領域６３１〜６３５のそれぞれが、図２０（ｂ）に示すランダム配列レンズアレイと同様の構成を備えているので、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、構造起因の幾何光学的なノイズが確実に抑制されている。
【０１６９】
そして、図２２に示すランダム配列レンズアレイは、このような第一の不規則領域６２０および第二の不規則領域６３１〜６３５を備えているので、レンズアレイ全体として、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、構造起因の幾何光学的なノイズが確実に抑制されている。
【０１７０】
なお、マイクロレンズアレイ２００の全てが、第一の不規則領域および第二の不規則領域により構成されていてもよく、マイクロレンズアレイ２００の一部が、第一の不規則領域および第二の不規則領域により構成されていてもよい。
【０１７１】
マイクロレンズアレイ２００全体のマイクロレンズ１５０の数に対する第一の不規則領域および第二の不規則領域に含まれるマイクロレンズ１５０の数の割合は、構造起因の幾何光学的なノイズと周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズのバランスを考慮して決められるが、５０％以上であることが好ましい。
【０１７２】
また、マイクロレンズアレイ２００のうち、第一の不規則領域および第二の不規則領域を除く領域は、ランダム配列レンズアレイであってもよく、周期配列レンズアレイであってもよい。
【０１７３】
また、図２２に示すランダム配列レンズアレイでは、第一の不規則領域６２０および第二の不規則領域６３１〜６３５のそれぞれは、マイクロレンズ１５０Ｎと、その周りを囲むように回転対称に配置されるマイクロレンズ１５０Ｊ、１５１Ｊ、１５２Ｊ、１５３Ｊ、１５４Ｊ、１５５Ｊを備えている。
【０１７４】
このように、第一の不規則領域６２０および第二の不規則領域６３１〜６３５のそれぞれは、中心に配置されるマイクロレンズと、その周りを囲むように回転対称に配置される６個のマイクロレンズの合計７個のマイクロレンズにより構成されることにより、隣接レンズにビームが入射することによる波動光学的なノイズを低減すると同時に、不規則領域起因の繰り返し単位を最小化できるため、高画質化の効果を実現できる。
【０１７５】
すなわち、不規則領域が大きくなると、マイクロレンズ頂点の周期が複数存在するようになり、複数の周波数分布を含む繰返し性のある配列となる。この場合、不規則領域の繰り返し性に起因した縞ノイズが視認されるため、不規則領域はなるべく小さい方が良い。そこで、中心に配置されるマイクロレンズと、その周りを囲むように回転対称に配置される６個のマイクロレンズの合計７個のマイクロレンズのみで不規則領域とすることで、不規則領域の大きさを最低限として、不規則領域の繰り返し性に起因した視認性を低減できると同時に、干渉ノイズを低減できる
【０１７６】
なお、第一の不規則領域６２０および第二の不規則領域６３１〜６３５は、図２２に示す六角形のハニカム配列のマイクロレンズ７個に代えて、図１５（ａ）に示した長方形のマイクロレンズ７個により構成されても良い。
【０１７７】
図２３は、横長のマイクロレンズを含むランダム配列レンズアレイ（以下、横長ランダム配列レンズアレイと称する）の具体例を説明するための図である。以下、本実施形態に係る横長のマイクロレンズ１５０を有するマイクロレンズアレイ２００は、横長ランダム配列レンズアレイと称する。図２３（ａ）に示す横長ランダム配列レンズアレイは、複数の長方形のマイクロレンズがマトリクス状に配列された周期配列レンズアレイをベースとした構造を有している。この周期配列レンズアレイの各マイクロレンズは、横長のアスペクト比を有し、ｘ＞ｙの関係が成立する。
【０１７８】
図２３（ｂ）に示す横長ランダム配列レンズアレイは、複数の横長の六角形のマイクロレンズが「ジグザグ型配列」された周期配列レンズアレイをベースとした構造を有している。図２３（ｃ）に示される横長ランダム配列レンズアレイは、複数の横長の六角形のマイクロレンズが「アームチェア型配列」された周期配列レンズアレイをベースとした構造を有している。図２３（ａ）〜（ｃ）に示す横長ランダム配列レンズアレイは、レンズピッチおよびレンズ境界方向がランダム化され、ピッチの揃った干渉ノイズの発生を抑制できる。
【０１７９】
図２４（ａ）〜（ｃ）は、比較例のマイクロレンズの頂点位置について説明するための図である。各図は、「破線」が仮想境界、「黒塗りの小さい正方形」がマイクロレンズの中心位置、「＋」がマイクロレンズの頂点位置を示している。
【０１８０】
図２４（ａ）に示す横長の長方形のマイクロレンズ１６０ａの頂点位置６０２ａは、マイクロレンズ１６０ａの中心位置６０１ａから等距離に設けられた円形の仮想境界６０３ａ内にて等確率で選ばれたランダムな一点に設定される。すなわち、マイクロレンズ１６０ａの頂点位置６０２ａは、仮想境界６０３ａ内でランダム偏心される。この場合、マイクロレンズ１６０ａの頂点位置６０２ａは、中心位置６０１ａからのずれ量の最大値を定めつつ分散させることできる。以下、仮想境界内の領域（仮想領域）は、「偏心領域」と称する。
【０１８１】
しかしながら、図２４（ａ）に示すマイクロレンズ１６０ａは、横長であることを考慮していない。マイクロレンズのＹ軸方向（縦方向）の長さに対するＹ軸方向（縦方向）の相対的なランダム偏心量（以下、縦方向のランダム偏心比と称する。）は、マイクロレンズのＸ方向（横方向）の長さに対するＸ方向（横方向）のランダム偏心量（以下、横方向のランダム偏心比と称する。）よりも大きくなる確率が高い。この場合、ランダム偏心の効果は、Ｙ方向（縦方向）とＸ方向（横方向）でばらつきが生じる。
【０１８２】
ここで、干渉ノイズの低減効果は、ランダム偏心比が大きいほど高くなるが、レンズアレイ面内でレンズ粗密が生じてしまい、構造的な縞または粒状感が増して、ざらついて見えてしまう。このため、Ｙ方向（縦方向）とＸ方向（横方向）のランダム偏心比を適切に制御し、粒状感を制御することが望まれる。なお、例えば、Ｙ方向（縦方向）とＸ方向（横方向）のランダム偏心量が同じ場合、Ｙ方向（縦方向）のランダム偏心比よりもＸ方向（横方向）のランダム偏心比が大きくなる。
【０１８３】
なお、図２４（ａ）は、横長の長方形のマイクロレンズ１６０ａを例に説明したが、同様の議論は、例えば、図２４（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示す横長の六角形のマイクロレンズ１６０ｂ、１６０ｃでも成立する。
【０１８４】
図２４（ｄ）〜（ｆ）は、実施形態の横長マイクロレンズの頂点位置について説明するための図である。図２４（ｄ）〜（ｆ）にそれぞれ示す横長のマイクロレンズ１５０ａ,１５０ｂ,１５０ｃは、横長の仮想境界６０３ｄ,６０３ｅ,６０３ｆすなわち横長の偏心領域（以下、横長偏心領域と称する。）をそれぞれ設けている。この場合、Ｙ軸方向（縦方向）とＸ軸方向（横方向）のランダム偏心量は、独立に制御することができる。
【０１８５】
横長ランダム配列レンズアレイにおいて、各マイクロレンズ１５０の頂点位置は、横長偏心領域内で等確立的に選択（ランダム偏心）される。そのため、横長ランダム配列レンズアレイに含まれるマイクロレンズ１５０の頂点位置のＸ軸方向の偏心量（中心位置からのずれ量）の総和は、マイクロレンズ１５０の頂点位置のＹ軸方向の偏心量（中心位置からのずれ量）の総和よりも大きくなる。すなわち、横長ランダム配列レンズアレイは、複数のマイクロレンズ１５０のそれぞれの頂点位置６０２（６０２ｄ,６０２ｅ,６０３ｆ）を、格子点６０１（６０１ｄ,６０１ｅ,６０１ｆ）からずらして配列し、頂点位置の格子点からのずれ量の総和が大きい方向は、マイクロレンズ１５０の長軸方向である。
【０１８６】
この場合、「総和」は、「平均」で置き換えてもよい。「平均」は、「相加平均」であってもよいし、「相乗平均」であってもよい。すなわち、横長ランダム配列レンズアレイにおいて、頂点位置のＸ軸方向の偏心量がＹ軸方向の偏心量よりも多いマイクロレンズの数は、頂点位置のＹ軸方向の偏心量がＸ軸方向の偏心量よりも多いマイクロレンズの数（０を含む）よりも多い。
【０１８７】
また、横長ランダム配列レンズアレイにおいて、Ｘ軸方向の偏心量の最大値は、マイクロレンズ１５０のＸ軸方向の長さの１／２未満であり、かつＹ軸方向の偏心量の最大値は、マイクロレンズ１５０のＸ軸方向の長さの１／２未満であることが好ましい。
【０１８８】
さらに、横長偏心領域のＸ軸方向（横方向）の長さは、例えば、マイクロレンズ１５０のＸ軸方向の長さの４／５以下に設定され、かつ横長偏心領域のＹ軸方向（縦方向）の長さは、例えば、マイクロレンズ１５０のＹ軸方向の長さの４／５以下に設定されることが好ましい。これは、横長偏心領域がマイクロレンズ１５０に対して大きくなり過ぎる場合、粒状感が増してしまうからである。
【０１８９】
また、横長偏心領域の大きさは、マイクロレンズ１５０の曲率（発散角）に応じて設定されてもよい。具体的には、横長偏心領域の大きさは、マイクロレンズ１５０の曲率（発散角）が大きいほど、大きくしてもよい。
【０１９０】
さらに、横長偏心領域は、マイクロレンズ１５０からはみださないことが好ましい。すなわち、横長偏心領域のＸ軸方向の長さは、マイクロレンズ１５０のＸ軸方向の長さ未満であり、かつ横長偏心領域のＹ軸方向の長さは、当該マイクロレンズ１５０のＹ軸方向の長さ未満であることが好ましい。
【０１９１】
また、横長偏心領域の面積は、横長のマイクロレンズ１５０のＹ軸方向の長さのうち最大の長さを直径とする円（図２４（ｄ）〜（ｆ）の６０４ｄ,６０４ｅ,６０４ｆ）に外接する正ｎ角形（ｎは３以上の整数）の面積以下であることが好ましい。言い換えれば、横長偏心領域の面積は、横長のマイクロレンズ１５０に設定し得る最大の正ｎ角形（ｎは３以上の整数）の偏心領域の面積以下であることが好ましい。なお、上記正ｎ角形は、正方形、正六角形等である。この場合、横長偏心領域の面積は、横長偏心領域と同一面積の正ｎ角形（ｎは３以上の整数）の偏心領域に比べ、縦方向のランダム偏心量を抑制でき、粒状感の増大を抑制できる。
【０１９２】
さらに、横長偏心領域の面積は、横長のマイクロレンズ１５０のＹ軸方向の長さのうち最大の長さを直径とする円の面積以下であることが好ましい。言い換えれば、横長偏心領域の面積は、横長のマイクロレンズに設定できる最大の円形の偏心領域の面積以下であることが好ましい。この場合、横長偏心領域と同一面積の円形の偏心領域に比べ、Ｙ軸方向（縦方向）のランダム偏心量を抑制でき、粒状感の増大を抑制することができる。なお、この場合、横長偏心領域の面積は、横長のマイクロレンズ１５０に設定できる最大の正ｎ角形（ｎは３以上の整数）の偏心領域の面積以下となる。
【０１９３】
また、Ｘ軸方向（横方向）とＹ軸方向（縦方向）のランダム偏心比を適切な値に調整するため、横長偏心領域のアスペクト比は、マイクロレンズ１５０のアスペクト比に基づいて設定されることが好ましい。すなわち、横長偏心領域のＸ軸方向の長さ１ｘとＹ軸方向の長さｌｙの比（ｌｘ／ｌｙ）は、マイクロレンズ１５０のＸ軸方向の長さＬｘとＹ軸方向の長さＬｙの比（Ｌｘ／Ｌｙ）に基づいて設定されることが好ましい。具体的には、ｌｘ／ｌｙは、Ｌｘ／Ｌｙと等しくなるように設定される。なお、ｌｘ／ｌｙは、Ｌｘ／Ｌｙよりもわずかに大きく、またはわずかに小さくなるように設定されてもよい。この場合、Ｘ軸方向のランダム偏心量よりもＹ軸方向のランダム偏心量を制限することができ、マイクロレンズアレイ２００上を視認した際の表面の粒状感、ザラつきを抑制することができる。
【０１９４】
仮想境界（偏心領域）の形状は、例えば、図２４（ｄ）〜（ｆ）に示す横長の楕円形状が挙げられるが、横長の形状であれば、同様の効果が得られる。例えば、仮想境界（偏心領域）の形状は、横長の長方形形状等であってもよい。いずれの場合も、隣接発散ビームの干渉の強度に応じてそのランダム偏心量や干渉強度を調整することが可能である。また、縦長偏心領域の内部の確率分布に差を持たせても良い。例えば、縦長偏心領域内で頂点位置の分布密度を局所的に大きくまたは小さくしてもよい。
【０１９５】
図２５は、周期配列レンズアレイにおける各マイクロレンズの配列について説明するための図である。「Ｎ」は、図１６で説明したマイクロレンズ１５０Ｎを簡略化して示している。
【０１９６】
図２５に示す周期配列レンズアレイ６５０では、マイクロレンズ１５０ＮがＸＹ方向に２次元配列されている。各マイクロレンズ１５０Ｎの中心位置は、複数のマイクロレンズ１５０Ｎの全てが規則的な間隔で配列された場合の正方格子の各格子点（仮想点）である。周期配列レンズアレイにおいて、各マイクロレンズ１５０Ｎの頂点位置は、該マイクロレンズ１５０Ｎの中心位置である格子点に一致している。
【０１９７】
すなわち、周期配列レンズアレイは、複数のマイクロレンズ１５０Ｎが規則的な間隔で配列された規則領域であり、複数のマイクロレンズ１５０Ｎの間隔を正確に測定することができる。これにより、複数のマイクロレンズ１５０Ｎの間隔がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズを抑制することができる。
【０１９８】
図２６は、ランダム配列レンズアレイと周期配列レンズアレイを含むマイクロレンズの配列について説明するための図である。
【０１９９】
マイクロレンズアレイ２００は、ランダム配列レンズアレイ（不規則領域）６４０と、周期配列レンズアレイ（規則領域）６５０を含む。
【０２００】
ランダム配列レンズアレイ６４０は、一例として、図１６で説明したマイクロレンズ１５０Ａを含み、図１８、図１９で説明した配列の複数のマイクロレンズを備えてもよく、図２０〜２２で説明した配列の複数のマイクロレンズを備えても良い。ランダム配列レンズアレイ６４０は、第一の不規則領域６２０、第二の不規則領域６３０の一方、または両方を含んでもよい。
【０２０１】
周期配列レンズアレイ６５０は、マイクロレンズ１５０Ｎを含み、図２５で説明した配列の複数のマイクロレンズ１５０Ｎを備えており、ランダム配列レンズアレイ６４０の周囲に配置されている。
【０２０２】
以上の構成により、マイクロレンズアレイ２００は、ランダム配列レンズアレイ６４０と周期配列レンズアレイ６５０を含む領域全体として、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、複数のマイクロレンズの間隔を正確に測定することができ、構造起因の幾何光学的なノイズを抑制することができる。さらに、ランダム配列レンズアレイ６４０の周囲の領域で、複数のマイクロレンズの間隔を正確に測定することができる。
【０２０３】
図２６において、図９に示した画像領域６１は、ランダム配列レンズアレイ６４０が占める領域より狭い領域に配置されており、周期配列レンズアレイ６５０は、画像領域６１外に配置される。これにより、周期配列レンズアレイ６５０に起因する周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが、画像に影響を与えることが防止される。
【０２０４】
図２７は、周期配列レンズアレイとランダム配列レンズアレイの断面図である。
【０２０５】
図２７（ａ）は、周期配列レンズアレイ６５０の断面図を示す。周期配列レンズアレイ６５０は、マイクロレンズ１５０Ｎを含み、図２５で説明した配列の複数のマイクロレンズ１５０Ｎを備えている。複数のマイクロレンズ１５０Ｎは、規則的な間隔Ｐ１で配列されている。
【０２０６】
図２７（ｂ）は、ランダム配列レンズアレイ６２０の断面図を示す。ランダム配列レンズアレイ６２０は、一例として、図１６で説明したマイクロレンズ１５０Ａ、マイクロレンズ１５０Ｂ、マイクロレンズ１５０Ｃおよびマイクロレンズ１５０Ｎを含み、複数のマイクロレンズ１５０Ｎは、不規則な間隔Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４で配列されている。ランダム配列レンズアレイ６２０は、図１８、図１９で説明した配列の複数のマイクロレンズを備えてもよく、図２０〜２２で説明した配列の複数のマイクロレンズを備えても良い。
【０２０７】
図２７（ｃ）は、周期配列レンズアレイ６５１の断面図を示す。周期配列レンズアレイ６５１は、図２７（ａ）で説明した周期配列レンズアレイ６５０と同様に、規則的な間隔Ｐ１で配列されているマイクロレンズ１５０Ｎ１、１５０Ｎ２、１５０Ｎ３および１５０Ｎ４を含む。
【０２０８】
マイクロレンズ１５０Ｎ１、マイクロレンズ１５０Ｎ２、マイクロレンズ１５０Ｎ３、マイクロレンズ１５０Ｎ４は、この順番で高さが高くなっており、これらの高さは不規則にばらついている。
【０２０９】
マイクロレンズ１５０Ｎ１、マイクロレンズ１５０Ｎ２、マイクロレンズ１５０Ｎ３およびマイクロレンズ１５０Ｎ４は、同一の曲率を有している。同一の曲率とするための製造誤差の許容範囲は、曲率半径の差が数ｕｍレベルであり、最大２０ｕｍ以下であることが望ましい。
【０２１０】
複数のマイクロレンズ１５０Ｎの曲率半径がばらつくと、画像領域６１端部において、光線が届くマイクロレンズ１５０Ｎと、光線が届かないマイクロレンズ１５０Ｎが混在することにより、マイクロレンズ１５０Ｎごとの明暗ムラが生じるが、本実施形態では、このような明暗ムラが低減される。
【０２１１】
そして、マイクロレンズ１５０Ｎ１、マイクロレンズ１５０Ｎ２、マイクロレンズ１５０Ｎ３およびマイクロレンズ１５０Ｎ４のそれぞれの境界部は、高さが異なっており、高さが不規則にばらついている。
【０２１２】
図２７（ｄ）は、ランダム配列レンズアレイ６２１の断面図を示す。ランダム配列レンズアレイ６２１は、図２７（ｂ）で説明したランダム配列レンズアレイ６２０と同様に、不規則な間隔Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４で配列されているマイクロレンズ１５０Ｎ２、１５０Ｎ４、マイクロレンズ１５０Ａ１、マイクロレンズ１５０Ｂ２、およびマイクロレンズ１５０Ｃ３を含む。
【０２１３】
マイクロレンズ１５０Ａ１、マイクロレンズ１５０Ｂ２およびマイクロレンズ１５０Ｎ２、マイクロレンズ１５０Ｃ３、マイクロレンズ１５０Ｎ４は、この順番で高さが高くなっており、これらの高さは不規則にばらついている。
【０２１４】
そして、マイクロレンズ１５０Ａ１、マイクロレンズ１５０Ｂ２およびマイクロレンズ１５０Ｎ２、マイクロレンズ１５０Ｃ３、マイクロレンズ１５０Ｎ４のそれぞれの境界部は、高さが異なっており、高さが不規則にばらついている。
【０２１５】
図２８は、図２７（ｃ）に示した周期配列レンズアレイ６５１における各マイクロレンズの配列について説明するための図である。
【０２１６】
図２８（ａ）に示す周期配列レンズアレイ６５１では、中心のマイクロレンズ１５０Ｎ１（一の湾曲部の一例）に対して、上方にマイクロレンズＮ１、右上にマイクロレンズＮ２、右下にマイクロレンズＮ４、下方にマイクロレンズＮ２、左下にマイクロレンズＮ２、左上にマイクロレンズＮ３がそれぞれ隣接して配置されている。
【０２１７】
ここで、マイクロレンズ１５０Ｎ２、マイクロレンズ１５０Ｎ３およびマイクロレンズ１５０Ｎ４が発散する発散光の光路長と、マイクロレンズＮ１が発散する発散光の光路長とのそれぞれの光路長差は、光源装置１１から照射される照射光に含まれる光の波長λＲ＝６４０ｎｍ、λＧ＝５３０ｎｍおよびλＢ＝４４５ｎｍのそれぞれの整数倍とは一致しない。
【０２１８】
上記光路長差は、マイクロレンズＮ１の高さに対するマイクロレンズ１５０Ｎ２、マイクロレンズ１５０Ｎ３およびマイクロレンズ１５０Ｎ４のそれぞれの高さの差と、光の波長ごとのマイロレンズの屈折率により特定される。
【０２１９】
図２８（ａ）に示す周期配列レンズアレイ６５１では、中心のマイクロレンズ１５０Ｎ１との光路長差が、光源装置１１から照射される照射光に含まれる光の波長の整数倍と一致しないのは（第１の湾曲部の一例）、右上のマイクロレンズＮ２、右下のマイクロレンズＮ４、下方のマイクロレンズＮ２、左下のマイクロレンズＮ２、および左上のマイクロレンズＮ３の５つである。
【０２２０】
一方、中心のマイクロレンズ１５０Ｎ１との光路長差が、光源装置１１から照射される照射光に含まれる光の波長の整数倍と一致するのは（第２の湾曲部の一例）、上方のマイクロレンズＮ１の１つである。
【０２２１】
そして、右上のマイクロレンズＮ２、右下のマイクロレンズＮ４、下方のマイクロレンズＮ２、左下のマイクロレンズＮ２、および左上のマイクロレンズＮ３は、中心のマイクロレンズ１５０Ｎ１に対して、非線対称、非点対称に配置されている。また、マイクロレンズＮ２、マイクロレンズＮ３、およびマイクロレンズＮ４は、互いに光路長が異なっている。
【０２２２】
次に、図２８（ｂ）に示す周期配列レンズアレイ６５１では、中心のマイクロレンズ１５０Ｎ１に対して、上方にマイクロレンズＮ２、右上にマイクロレンズＮ４、右下にマイクロレンズＮ４、下方にマイクロレンズＮ４、左下にマイクロレンズＮ１、左上にマイクロレンズＮ３がそれぞれ隣接して配置されている。
【０２２３】
図２８（ｂ）に示す周期配列レンズアレイ６５１では、中心のマイクロレンズ１５０Ｎ１との光路長差が、光源装置１１から照射される照射光に含まれる光の波長の整数倍と一致しないのは（第３の湾曲部の一例）、上方のマイクロレンズＮ２、右上のマイクロレンズＮ４、右下のマイクロレンズＮ４、下方のマイクロレンズＮ４、左上のマイクロレンズＮ３の５つである。
【０２２４】
一方、中心のマイクロレンズ１５０Ｎ１との光路長差が、光源装置１１から照射される照射光に含まれる光の波長の整数倍と一致するのは（第４の湾曲部の一例）、左下のマイクロレンズＮ１の１つである。
【０２２５】
そして、右上のマイクロレンズＮ２、右下のマイクロレンズＮ４、下方のマイクロレンズＮ２、左下のマイクロレンズＮ２、および左上のマイクロレンズＮ３は、中心のマイクロレンズ１５０Ｎ１に対して、非線対称、非点対称に配置されている。また、マイクロレンズＮ２、マイクロレンズＮ３、およびマイクロレンズＮ４は、互いに光路長が異なっている。
【０２２６】
ここで、図２８（ｂ）に示す周期配列レンズアレイ６５１における中心のマイクロレンズ１５０Ｎ１に対するマイクロレンズＮ２、マイクロレンズＮ３、およびマイクロレンズＮ４の位置は、図２８（ａ）に示す周期配列レンズアレイ６５１における中心のマイクロレンズ１５０Ｎ１に対するマイクロレンズＮ２、マイクロレンズＮ３、およびマイクロレンズＮ４の位置とは異なっている。
【０２２７】
図２９は、図２７に示したレンズアレイにより形成される画像を説明するための図である。
【０２２８】
図２９（ａ）は、図２７（ａ）に示した周期配列レンズアレイ６５０により形成される画像であり、図２９（ｂ）は、図２７（ｂ）に示したランダム配列レンズアレイ６２０により形成される画像であり、図２９（ｃ）は、図２７（ｃ）に示した周期配列レンズアレイ６５１により形成される画像である。
【０２２９】
図２９（ａ）に示す画像では、マイクロレンズ１５０Ｎの間隔が一定であることに起因した周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが発生している。その一方で、マイクロレンズの頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズは発生していない。
【０２３０】
図２９（ｂ）に示す画像では、マイクロレンズ１５０Ｎのレンズピッチがランダムであり、干渉ノイズが波動光学的にランダム化されるため、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが低減している。その一方で、マイクロレンズの頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズが発生している。
【０２３１】
図２９（ｃ）に示す画像では、マイクロレンズ１５０Ｎの高さがランダムであり、干渉ノイズが波動光学的にランダム化されるため、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが低減している。さらに、マイクロレンズの頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズも発生していない。
【０２３２】
本実施形態では、最も高いマイクロレンズ１５０Ｎ１と最も低いマイクロレンズ１５０Ｎ４の高さの差は、光源装置１１が照射するレーザ光に含まれる光の最大波長λＲ＝６４０ｎｍよりも小さくなっている。また、マイクロレンズ１５０Ｎ１と、マイクロレンズ１５０Ｎ２、マイクロレンズ１５０Ｎ３およびマイクロレンズ１５０Ｎ４との高さの差、マイクロレンズ１５０Ｎ２と、マイクロレンズ１５０Ｎ３およびマイクロレンズ１５０Ｎ４との高さの差、およびマイクロレンズ１５０Ｎ３およびマイクロレンズ１５０Ｎ４との高さの差は、それぞれ、光源装置１１が照射するレーザ光に含まれる光の波長λＧ＝５３０ｎｍ、λＢ＝４４５ｎｍと異なっている。
【０２３３】
これにより、複数のマイクロレンズ１５０Ｎの高さの差とレーザ光に含まれる光の波長が一致することに起因する周期の揃った干渉縞ノイズを抑制することができる。
【０２３４】
なお、図２７（ｄ）に示したランダム配列レンズアレイ６２１により形成される画像は省略したが、図２９（ｂ）に示した画像の特徴と、図２９（ｃ）に示した画像の特徴を併せ持ったものとなる。具体的には、マイクロレンズ１５０Ｎのレンズピッチおよび高さがランダムであり、干渉ノイズが波動光学的にランダム化されるため、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが低減する。その一方で、マイクロレンズの頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズが発生する。すなわち、図２９（ｂ）に示す画像と同様になる。
【０２３５】
●マイクロレンズの製造方法
続いて、本実施形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法について説明する。マイクロレンズアレイは、一般に、マイクロレンズアレイのレンズ面アレイの転写面を持つ金型を作製し、この金型を用いて、樹脂材料に金型面を転写して作製される。金型における転写面の形成は、切削やフォトリソグラフィ等を用いて形成することができる。また、樹脂材料への転写面の転写は、例えば、射出成形で行うことができる。このように、本実施形態に係るマイクロレンズは、例えば、横長のマイクロレンズのレンズ面の転写面を持つ金型を用いて、樹脂材料による射出成形によって生成される。このように、樹脂で成形されたマイクロレンズアレイについて、図２６で説明したように、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、複数のマイクロレンズの間隔を正確に測定することができ、製造上のばらつきに起因する幾何光学的なノイズを抑制することができる。
【０２３６】
隣接するマイクロレンズの境界部における曲率半径を小さくすることは、境界幅を小さくすることにより実現できる。小さい境界幅は、隣接するマイクロレンズ面の形成する境界部の「尖鋭化」することにより実現できる。
【０２３７】
マイクロレンズアレイ用の金型において、「隣接マイクロレンズ間の境界幅」の大きさを波長オーダまで小さくする工法は、異方性エッチングおよびイオン加工により各マイクロレンズの曲率半径を増加させ、境界部の非レンズ部分を除去する方法や、等方性ドライエッチングを用いて、隣接マイクロレンズ間の平坦面を除去する方法がある。これらの方法を用いることにより、隣接マイクロレンズ間の境界部を成す面の曲率半径が、十分に小さいマイクロレンズアレイを作製可能である。即ち、上に説明した被走査面素子は、複数のマイクロレンズが相互に近接して配列した構造を有するマイクロレンズアレイとして構成できる。
【０２３８】
隣接するマイクロレンズの境界部をなす面の曲率半径ｒを６４０ｎｍよりも小さいマイクロレンズアレイとして形成することにより、Ｒ成分光の干渉性ノイズを防止できる。また、曲率半径ｒを５１０ｎｍよりも小さいマイクロレンズアレイとして形成すれば、Ｒ成分光とＧ成分光による干渉性ノイズを防止できる。隣接するマイクロレンズの境界部をなす面の曲率半径ｒを４４５ｎｍよりも小さいマイクロレンズアレイとして形成すれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分光の干渉性ノイズを防止できる。
【０２３９】
また、図３０に示すように、マイクロレンズアレイ２００は、アレイ構造全体で湾曲させた構造を持たせてもよい。この場合、マイクロレンズアレイ２００の湾曲方向（Ｘ軸方向）とマイクロレンズ１５０の長軸方向（Ｘ軸方向）とを対応させることが好ましい。これによって、表示装置１０は、マイクロレンズアレイ２００のサイズに変化させずに、マイクロレンズ１５０から射出される発散光１５３の発散角を要求画角に対して調整することができるので、光利用効率を向上させることができる。
【０２４０】
また、表示装置１０は、マイクロレンズアレイ２００のレンズアレイ面を湾曲させることで、光走査素子（ＭＥＭＳミラー）とレンズアレイ面との光路長差を一定に保つことができる。レンズアレイ面に形成されるビーム径は、光路長によって決まるため、表示装置１０は、レンズアレイ面を湾曲させたほうがビーム径を一定に保つことができる。さらに、干渉ノイズは、レンズからビームがはみ出したことによる干渉が原因で発生するため、表示装置１０は、ビーム径を一定に保つことができる結果、干渉ノイズを低減でき、高画質化できる。
【０２４１】
また、上記各実施形態において、被走査面素子として、マイクロレンズアレイ（微細凸レンズ構造を有する光学素子）の代わりに、マイクロミラーアレイ（湾曲部の一形態としての微細凸ミラー構造、すなわちアレイ状に配列された複数の凸形状部を有する光学素子）を採用することもできる。 すなわち、上記実施形態を、マイクロレンズアレイをマイクロミラーアレイに置き換えて実施することができる。 なお、湾曲部の他の形態として、マイクロミラーは凹形状部であってもよい。この場合、凹形状部の頂点位置は、凹形状部と相似形状の凸形状の頂点位置に対応する位置である。
【０２４２】
図３１には、微細凸ミラー構造を有する光学素子としてのマイクロミラーアレイ３０００が一例として示されている。マイクロミラーアレイ３０００は、図３１に示されるように、光を発散させるように湾曲する湾曲部が複数備えられる一例としてアレイ状に配列された複数の微細凸ミラー（マイクロミラー）３００１を有している。 
【０２４３】
微細凸ミラー３００１の大きさ３００１ａは、入射光１５２の径１５６ａよりも大きい。ここでは、入射光１５２はレーザ光束であり、光束中心のまわりにガウス分布状の光強度分布をなす。従って、径１５６ａは、光強度分布における光強度が「１／ｅ２」に低下する光束径方向距離である。 
【０２４４】
図３１では、径１５６ａは微細凸ミラー３００１の大きさ３００１ａに等しく描かれているが、径１５６ａが「微細凸ミラー３００１の大きさ３００１ａ」に等しい必要は無い。 要は、微細凸ミラー３００１への入射光束が該微細凸ミラー３００１からはみ出さなければ良い。 
【０２４５】
図３１において、入射光１５２は、その全体が１個の微細凸ミラー３００１に入射し、発散角３００５をもつ拡散光束３００４に変換される。 なお、「発散角」は、「拡散角」と呼ぶこともある。 
【０２４６】
図３１においては、拡散光束３００４は１つであり、干渉する光束が無いので、干渉性ノイズ（スペックルノイズ）は発生しない。発散角３００５の大きさは、微細凸ミラー３００１の形状により適宜設定できる。
【０２４７】
●まとめ●
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る光学素子は、光を発散させるように湾曲する湾曲部（光を発散させる曲面部）の一例であるマイクロレンズ１５０または微細凸ミラー（マイクロミラー）３００１を複数備えた光学素子２００、１５であって、複数の湾曲部の全てが規則的な間隔で配列された場合の、複数の湾曲部のそれぞれの中心位置を仮想点６０１として、湾曲部の頂点の位置６０２が仮想点６０１からずれる方向が、隣り合う湾曲部の間で異なる領域を含む第一の不規則領域６２０と、複数の湾曲部の頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０に含まれる複数の湾曲部の頂点の相対位置と同じである第二の不規則領域６３０と、を含む。
【０２４８】
これにより、第一の不規則領域６２０において周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが低減されるとともに、湾曲部それぞれの頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０における湾曲部それぞれの頂点の相対位置と同じである第二の不規則領域６３０においても周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが低減される。
【０２４９】
また、第一の不規則領域６２０と第二の不規則領域６３０の間で、湾曲部の頂点間の距離が極端にばらつくことが防止される。これにより、第一の不規則領域６２０と第二の不規則領域６３０を含む領域全体として、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、構造起因の幾何光学的なノイズが抑制される。
【０２５０】
第一の不規則領域６２０は、頂点の位置６０２Ｎと仮想点６０１Ｎが一致する湾曲部を含む。これにより、隣り合う湾曲部の頂点間の距離が極端にばらつくことが抑制され、湾曲部の頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズを確実に低減することができる。
【０２５１】
第二の不規則領域６３１は、第一の不規則領域６２０に対して回転対称に配置される。第一の不規則領域６２０と第二の不規則領域６３１の回転対称中心には、頂点の位置６０２Ｎと仮想点６０１Ｎが一致する湾曲部が位置する。
【０２５２】
これにより、回転対称中心の湾曲部の頂点から第一の不規則領域６２０および第二の不規則領域６３１に含まれる各湾曲部の頂点までの距離が極端にばらつくことが抑制され、湾曲部の頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズを確実に低減することができる。
【０２５３】
光学素子は、光を発散させる湾曲部の一例であるマイクロレンズ１５０または微細凸ミラー（マイクロミラー）３００１を複数備えた光学素子２００、１５であって、複数の湾曲部が不規則な間隔で配列された不規則領域６４０と、複数の湾曲部が規則的な間隔で配列された規則領域６５０を含む。
【０２５４】
複数の湾曲部の全てが規則的な間隔で配列された場合の、複数の湾曲部のそれぞれの中心位置を仮想点６０１として、不規則領域６４０では、湾曲部の頂点の位置（６０２）が仮想点（６０１）からずれる方向が、隣り合う湾曲部の間で異なる領域を含み、規則領域６５０では、湾曲部の頂点の位置と仮想点が一致する。
【０２５５】
これにより、不規則領域６４０と規則領域６５０を含む領域全体として、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、複数の湾曲部の間隔を正確に測定することができ、構造起因の幾何光学的なノイズを抑制することができる。
【０２５６】
規則領域６５０は画像が形成される画像領域６１外に配置される。これにより、規則領域６５０に起因する周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが、画像に影響を与えることが防止される。
【０２５７】
規則領域６５０は、不規則領域６４０（第一の不規則領域６２０および第二の不規則領域６３０）の周囲に配置される。これにより、不規則領域６４０の周囲の領域で、複数のマイクロレンズの間隔を正確に測定することができ、構造起因の幾何光学的なノイズを抑制することができる。
【０２５８】
光学素子は、光源装置１１からの照射光を発散させる湾曲部の一例であるマイクロレンズ１５０または微細凸ミラー（マイクロミラー）３００１を複数備えた光学素子２００、１５であって、一の湾曲部に隣接する複数の湾曲部のうち、一の湾曲部との光路長差が照射光の波長λＲ＝６４０ｎｍ、λＧ＝５３０ｎｍおよびλＢ＝４４５ｎｍの整数倍と一致しない第１の湾曲部の数が、一の湾曲部との光路長差が前記照射光の波長の整数倍と一致する第２の湾曲部の数よりも多い。
【０２５９】
これにより、一の湾曲部と隣接する湾曲部の光路長差が、照射光に含まれる光の波長の整数倍に一致することに起因する周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズを抑制することができる。
【０２６０】
また、第１の湾曲部は、前記一の湾曲部に対して非対称に配置される。
【０２６１】
さらに、一の湾曲部とは異なる他の湾曲部に隣接する複数の湾曲部のうち、他の湾曲部との光路長差が照射光の波長の整数倍と一致しない第３の湾曲部の数が、他の湾曲部との光路長差が照射光の波長の整数倍と一致する第４の湾曲部の数よりも多く、他の湾曲部に対する第３の湾曲部の位置は、一の湾曲部に対する第１の湾曲部の位置と異なる。これにより、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズをさらに抑制することができる。
【０２６２】
そして、第１の湾曲部は、互いに光路長の異なる複数の第１の湾曲部を含む。
【０２６３】
これらの構成により、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが低減する。
【０２６４】
そして、高さが異なる複数の湾曲部は、同一の曲率を有するため、画像領域６１端部における明暗ムラが低減される。
【０２６５】
さらに、高さが異なる複数の湾曲部は、規則的な間隔で配列されるため、湾曲部の頂点間の距離がばらつくことに起因する幾何光学的なノイズが低減される。
【０２６６】
本発明の一実施形態に係る表示装置は、光を発散させるように湾曲する湾曲部の一例であるマイクロレンズ１５０または微細凸ミラー（マイクロミラー）３００１を複数備えた光学素子２００、１５を備え、光学素子２００、１５から発散された発散光を投射して像を結像させる表示装置１０であって、光学素子２００、１５は、複数の湾曲部の全てが規則的な間隔で配列された場合の、複数の湾曲部のそれぞれの中心位置を仮想点６０１として、湾曲部の頂点の位置６０２が仮想点６０１からずれる方向が、隣り合う湾曲部の間で異なる領域を含む第一の不規則領域６２０と、複数の湾曲部の頂点の相対位置が、第一の不規則領域６２０に含まれる複数の湾曲部の頂点の相対位置と同じである第二の不規則領域６３０と、を含む。
【０２６７】
これにより、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、構造起因の幾何光学的なノイズが抑制され、視認性が向上する表示装置１０を提供することができる。
【０２６８】
本発明の一実施形態に係る表示装置は、光を発散させる湾曲部の一例であるマイクロレンズ１５０または微細凸ミラー（マイクロミラー）３００１を複数備えた光学素子２００、１５を備え、光学素子２００、１５から発散された発散光を投射して像を結像させる表示装置１０であって、光学素子２００、１５は、複数の湾曲部が不規則な間隔で配列された不規則領域６４０と、複数の湾曲が規則的な間隔で配列された規則領域６５０を含む。
【０２６９】
これにより、周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズが抑制されつつ、複数の湾曲部の間隔を正確に測定でき、構造起因の幾何光学的なノイズを抑制する表示装置１０を提供することができる。
【０２７０】
本発明の一実施形態に係る表示装置は、光源装置１１からの照射光を発散させる湾曲部の一例であるマイクロレンズ１５０または微細凸ミラー（マイクロミラー）３００１を複数備えた光学素子２００、１５を備え、光学素子２００、１５から発散された発散光を投射して像を結像させる表示装置１０であって、一の湾曲部に隣接する複数の湾曲部のうち、一の湾曲部との光路長差が照射光の波長λＲ＝６４０ｎｍ、λＧ＝５３０ｎｍおよびλＢ＝４４５ｎｍの整数倍と一致しない第１の湾曲部の数が、一の湾曲部との光路長差が前記照射光の波長の整数倍と一致する第２の湾曲部の数よりも多い。
【０２７１】
これにより、一の湾曲部と隣接する湾曲部の光路長差が、照射光に含まれる光の波長の整数倍に一致することに起因する周期の揃った波動光学的な干渉縞ノイズを抑制することができる。
【０２７２】
また、本発明の一実施形態に係る表示装置において、光を発散させるように湾曲する湾曲部の一例であるマイクロレンズ１５０または微細凸ミラー（マイクロミラー）３００１は、光偏向装置１３（走査部の一例）による主走査および副走査によって二次元走査され、主走査の走査方向と湾曲部の長軸方向とが一致するように配置される。そのため、表示装置１０は、湾曲部の長軸方向を光偏向装置１３による主走査方向と一致させることで、観察者３に視認させる画像の消光比を高めることができる。
【０２７３】
また、本発明の一実施形態に係る表示システムは、表示装置１０と、光学素子２００、１５からの発散光１５３を反射させるフロントガラス５０（反射部材の一例）と、光学素子２００、１５からの発散光１５３をフロントガラス５０に向けて投射して虚像４５を結像させる自由曲面ミラー３０（結像光学系の一例）と、を備える。そのため、表示システム１は、観察者３に視認させる画像の視認性を向上することができる。
【０２７４】
●補足●
なお、本発明の一実施形態に係る表示装置、表示システムおよび移動体について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到することができる範囲内で変更することができる。
【０２７５】
また、本発明の一実施形態に係る表示装置は、ＨＵＤ装置に限られず、例えば、ヘッドマウントディスプレイ装置、プロンプタ装置、プロジェクタ装置であってもよい。例えば、本発明の一実施形態に係る表示装置をプロジェクタ装置に適用する場合、プロジェクタ装置を表示装置１０と同様に構成することができる。すなわち、表示装置１０は、自由曲面ミラー３０を介した画像光を映写幕や壁面等に投影すればよい。なお、表示装置１０は、自由曲面ミラー３０を介さずに、スクリーン１５を介した画像光を映写幕や壁面等に投影してもよい。
【符号の説明】
【０２７６】
１    表示システム
１０    表示装置
１１    光源装置（光源の一例）
１３    光偏向装置（走査部の一例）
１５    スクリーン
３０    自由曲面ミラー（結像光学系の一例）
４５    虚像
４７    アイボックス（視認範囲の一例）
５０    フロントガラス（反射部材の一例）
１５０    マイクロレンズ（湾曲部、曲面部の一例）
２００    マイクロレンズアレイ（光学素子の一例）
６２０、６２１    第一の不規則領域
６３０    第二の不規則領域
６４０    不規則領域（ランダム配列レンズアレイ）
６５０、６５１    規則領域（周期配列レンズアレイ）
３０００  マイクロミラーアレイ（光学素子の一例）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２７７】
【特許文献１】ＷＯ２０１６／０５２３５９（特願２０１６‐５５１９９０）号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１６／１３９７６９（特願２０１７‐５０３２６８）号公報
【図１】
2020149032.tif 000003
【図２】
2020149032.tif 000004
【図３】
2020149032.tif 000005
【図４】
2020149032.tif 000006
【図５】
2020149032.tif 000007
【図６】
2020149032.tif 000008
【図７】
2020149032.tif 000009
【図８】
2020149032.tif 000010
【図９】
2020149032.tif 000011
【図１０】
2020149032.tif 000012
【図１１】
2020149032.tif 000013
【図１２】
2020149032.tif 000014
【図１３】
2020149032.tif 000015
【図１４】
2020149032.tif 000016
【図１５】
2020149032.tif 000017
【図１６】
2020149032.tif 000018
【図１７】
2020149032.tif 000019
【図１８】
2020149032.tif 000020
【図１９】
2020149032.tif 000021
【図２０】
2020149032.tif 000022
【図２１】
2020149032.tif 000023
【図２２】
2020149032.tif 000024
【図２３】
2020149032.tif 000025
【図２４】
2020149032.tif 000026
【図２５】
2020149032.tif 000027
【図２６】
2020149032.tif 000028
【図２７】
2020149032.tif 000029
【図２８】
2020149032.tif 000030
【図２９】
2020149032.tif 000031
【図３０】
2020149032.tif 000032
【図３１】
2020149032.tif 000033