(57)【要約】【課題】逓倍周期の走査線間隔を考慮して、よりアモレを適切に抑制することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】レーザスキャナから出力されるレーザ光を反射もしくは透過させる複数のエレメント２２がアレイ状に配置されたスクリーン２０を備える。レーザスキャナにより、スクリーン２０の走査面２１上において、レーザ光がｘ軸方向に往復動させられると共に、ｙ軸方向に一定の移動量で移動させられる走査線軌跡で走査させられることで、スクリーン２０は走査面２１上に表示画像を結像する。このスクリーン２０について、レーザ光の走査周期の１周期分におけるｙ軸方向でのレーザ光の移動量をスキャンピッチＰｓとして、複数のエレメント２２におけるｙ軸方向のエレメントピッチに相当する長さＬｙをスキャンピッチＰｓの整数倍と異なる値とする。【選択図】図３Ｃ
2020187336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画像の表示を行うヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示画像を形成するレーザ光を出力するレーザスキャナ（１０）と、
前記レーザスキャナから出力される前記レーザ光を反射もしくは透過させる複数のエレメント（２２）がアレイ状に配置されたスクリーン（２０）と、を有し、
前記スクリーンは、
該スクリーンにおける走査面（２１）上における一方向をｘ軸方向、該ｘ軸方向に対して垂直な方向をｙ軸方向として、前記レーザスキャナにて前記レーザ光が前記ｘ軸方向に往復動させられつつ、前記ｙ軸方向に一定の移動量で移動させられる走査線軌跡で走査されると、前記走査面上に前記表示画像を結像し、
前記レーザ光の走査周期の１周期分における前記ｙ軸方向での前記レーザ光の移動量をスキャンピッチＰｓとして、前記複数のエレメントにおける前記ｙ軸方向のエレメントピッチに相当する長さＬｙが前記スキャンピッチＰｓの整数倍と異なる値に設定されている、ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記長さＬｙが前記スキャンピッチＰｓの整数倍に対して所定値を加減算した範囲と異なる値に設定されている、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記長さＬｙが前記スキャンピッチＰｓの整数倍を中心とした５μｍの範囲と異なる値に設定されている、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記長さＬｙが前記スキャンピッチＰｓの整数倍を中心とした所定範囲と異なる値に設定されている、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
ドライバの目（５）の位置として規定される長方形状の領域となるアイボックスの上下方向でのサイズをＬｂｏｘ、前記目の瞳孔サイズの最小値と最大値をそれぞれＬｅｙｅ（ｍｉｎ）とＬｅｙｅ（ｍａｘ）、前記スクリーン上における前記瞳孔サイズと対応するサイズをＬｓとして、
Ｌｅｙｅ（ｍｉｎ）・Ｌｙ／Ｌｂｏｘ≦ Ｌｓ ≦ Ｌｅｙｅ（ｍａｘ）・Ｌｙ／Ｌｂｏｘ
を満たす範囲内の任意の数値の前記サイズＬｓを前記所定範囲の幅として、前記長さＬｙが前記幅で設定される前記所定範囲と異なる値に設定されている、請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記エレメントは湾曲する凸曲面とされており、上面形状が四角形となっていて、
前記ｙ軸方向のエレメントピッチに相当する長さＬｙは、前記エレメントを構成する四角形のうちの前記ｙ軸方向の長さである、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の走査による描画に基づいて、表示画像の投影を行うヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、画質の低下を抑制することができる画像表示用の光走査装置が提案されている。この光走査装置は、光源および光源からの光を偏向する二次元偏向手段を含む光走査系と、光走査系から光が照射されるマイクロレンズアレイとを備えた構成とされている。そして、マイクロレンズアレイのアレイ状に配置されたレンズ配列において、ｘｙ平面内のＸ方向に直交するＹ方向のレンズピッチをＸ方向において変化させるようにしている。
【０００３】
光走査装置では、走査線の周期とレンズ配列構造の周期の干渉によるモアレと呼ばれる干渉縞が画質劣化の要因となる。これに対して、マイクロレンズアレイのレンズ配列を上記のようにすることで、レンズピッチが画面内での走査線間隔の軌跡に重ならないように変化させられる。つまり、マイクロレンズアレイのレンズピッチを光のスキャンの広がりに合わせて広げられる。これにより、モアレを回避できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−３８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、隣接する走査線軌跡同士の間隔を走査線間隔として、走査線間隔の軌跡にレンズピッチが重ならないようにしている。しかしながら、走査線間隔としては、隣接する走査線軌跡同士の間隔だけでなく、１つ離れた走査線軌跡同士の間隔、２つ離れた走査線軌跡同士の間隔、３つ離れた走査線軌跡同士の間隔のように、離れた走査線軌跡同士の間隔も存在する。特許文献1では、このような離れた走査線軌跡同士の間隔について考慮していない。なお、以下の説明において、隣接する走査線軌跡同士の間隔については、基本となる走査線周期に相当することから、基本周期という。また、１つ離れた走査線軌跡同士の間隔については、走査中央では基本周期の２倍となることから、２倍周期という。同様に、２つ離れた走査線軌跡同士の間隔については、走査中央では基本周期の３倍となることから３倍周期、３つ離れた走査線軌跡同士の間隔については、走査中央では基本周期の４倍となることから４倍周期という。
【０００６】
このように、特許文献１では、基本周期における走査線間隔の軌跡を考慮しているものの、２倍周期などの逓倍周期の走査線間隔の軌跡については考慮していない。特に、２倍周期や４倍周期のように偶数倍周期においては、走査線間隔が全スキャン範囲において同じ値となるし、基本周期についても走査中央から一方の走査端側に走査するときには走査線間隔が徐々に広がるが、逆に走査端から走査中央に向かって走査するときには走査線間隔が狭い状態から始まる。したがって、単にマイクロレンズアレイのレンズピッチを光の走査線間隔の広がりに合わせて広げたのでは、モアレを抑制する効果を適切に奏することができない。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、逓倍周期の走査線間隔を考慮して、よりアモレを適切に抑制することができるヘッドアップディスプレイ装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、表示画像を形成するレーザ光を出力するレーザスキャナ（１０）と、レーザスキャナから出力されるレーザ光を反射もしくは透過させる複数のエレメント（２２）がアレイ状に配置されたスクリーン（２０）と、を有している。このような構成において、スクリーンは、該スクリーンにおける走査面（２１）上における一方向をｘ軸方向、該ｘ軸方向に対して垂直な方向をｙ軸方向として、レーザスキャナにてレーザ光がｘ軸方向に往復動させられつつ、ｙ軸方向に一定の移動量で移動させられる走査線軌跡で走査されると、走査面上に表示画像を結像し、レーザ光の走査周期の１周期分におけるｙ軸方向でのレーザ光の移動量をスキャンピッチＰｓとして、複数のエレメントにおけるｙ軸方向のエレメントピッチに相当する長さＬｙがスキャンピッチＰｓの整数倍と異なる値に設定されている。
【０００９】
このように、複数のエレメントにおけるｙ軸方向のエレメントピッチとなる長さＬｙをスキャンピッチＰｓの整数倍と異なる値としている。これにより、長さＬｙを示す線が基本周期や逓倍周期の走査線間隔の軌跡と１度しか交差しないようにでき、モアレを適切に抑制できる。
【００１０】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の車両への搭載状態を示した図である。
【図２】ヘッドアップディスプレイ装置の概略構成を示した図である。
【図３Ａ】スクリーンの斜視図である。
【図３Ｂ】スクリーンの部分断面図である。
【図３Ｃ】スクリーンの部分正面図である。
【図４】レーザ光の強度とビーム径との関係を示した図である。
【図５】走査線軌跡をｘｙ座標上に示した図である。
【図６】走査線軌跡を用いて走査線間隔について説明した図である。
【図７】ｘ軸上における走査中央からの距離と走査線間隔の変化の関係を示した図である。
【図８】（ａ）は上下方向におけるアイボックスのサイズとエレメントの長さＬｙとの関係を模式的に表した図、（ｂ）は（ａ）中の領域Ｒａの拡大模式図、（ｃ）は（ａ）中の領域Ｒｂの拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１３】
（第１実施形態）
第１実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置について説明する。ヘッドアップディスプレイ装置は、車両に適用されるものであり、ドライバに対して表示画像の虚像を視認させることで、車速やナビゲーションシステムによる進行方向の表示などの情報を提供するものとして用いられる。
【００１４】
図１に示すヘッドアップディスプレイ装置１００は、例えば車両のインストルメントパネル１内に収容されており、ウィンドシールド２の投影面３に表示画像を投影することで、ドライバに表示画像の虚像４を視認可能とする。表示画像については、ドライバが運転席に着座したときの眼５の位置として想定される長方形の領域をアイボックスとして、アイボックスから投影面３に投影された表示画像の虚像４が視認可能となるように表示される。
【００１５】
ヘッドアップディスプレイ装置１００は、レーザスキャナ１０、スクリーン２０および凹面鏡３０を備えている。
【００１６】
レーザスキャナ１０は、スクリーン２０の一面側に配置されており、スクリーン２０の一面に対して表示画像を形成するレーザ光を出力する。具体的には、図２に示すように、レーザスキャナ１０は、コントローラ１１、光源部１２、光学部１３、微小電気機械システム（以下、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）という）ミラー部１４を有した構成とされている。
【００１７】
コントローラ１１は、プロセッサ等によって構成される制御装置で構成され、光源部１２からのレーザ光の投射やＭＥＭＳミラー部１４による光走査などを制御する制御部に相当するものである。コントローラ１１は、後述する各レーザ投射部１２ａ〜１２ｃに対して制御信号を伝えることにより、各レーザ投射部１２ａ〜１２ｃからのレーザ光の投射を制御する。
【００１８】
光源部１２は、３つのレーザ投射部１２ａ〜１２ｃ等によって構成されており、各レーザ投射部１２ａ〜１２ｃからレーザ光を断続的にパルス点灯させることにより、レーザ光を投射する。各レーザ投射部１２ａ〜１２ｃは、互いに異なる周波数、即ち異なる色相のレーザ光を投射する。具体的には、レーザ投射部１２ａ〜１２ｃは、それぞれ、赤色、青色、緑色のレーザ光を投射する。なお、図２中では、赤色、青色、緑色をそれぞれＲ、Ｂ、Ｇとして示してある。このように、異なる色相のレーザ光を加色混合することにより、種々の色が再現可能とされている。
【００１９】
光学部１３は、三つのコリメートレンズ１３ａ〜１３ｃ、ダイクロイックフィルタ１３ｄ〜１３ｆおよび集光レンズ１３ｇを有している。
【００２０】
各コリメートレンズ１３ａ〜１３ｃは、各レーザ投射部１２ａ〜１２ｃのレーザ光の投射方向にそれぞれ配置されており、レーザ光を屈折させることにより、平行光を生成する。
各ダイクロイックフィルタ１３ｄ〜１３ｆは、各コリメートレンズ１３ａ〜１３ｃを挟んで各レーザ投射部１２ａ〜１２ｃの投射方向に、それぞれ配置されている。レーザ投射部１２ａの投射方向に配置されるダイクロイックフィルタ１３ｄは、赤色の周波数のレーザ光を透過させ、それ以外の周波数のレーザ光を反射させる。レーザ投射部１２ｂの投射方向に配置されるダイクロイックフィルタ１３ｅは、青色の周波数のレーザ光を反射させ、それ以外の周波数の光を透過させる。レーザ投射部１２ｃの投射方向に配置されるダイクロイックフィルタ１３ｆは、緑色の周波数のレーザ光を反射させ、それ以外の周波数の光を透過させる。各ダイクロイックフィルタ１３ｄ〜１３ｆの作用によって、各レーザ投射部１２ａ〜１２ｃから投射されたレーザ光は、集光レンズ１３ｇに到達する。
【００２１】
集光レンズ１３ｇは、平面状の入射面及び凸面状の出射面を有する平凸レンズである。集光レンズ１３ｇは、入射面に入射するレーザ光を屈折させることにより、収束させる。これにより集光レンズ１３ｇを通過したレーザ光は、ＭＥＭＳミラー部１４で反射されて、スクリーン２０の後述する走査面２１に照射される。
【００２２】
ＭＥＭＳミラー部１４は、集光レンズ１３ｇから入射されるレーザ光を走査し、スクリーン２０に向けて投射することで、スクリーン２０に表示画像を形成するものである。
【００２３】
ＭＥＭＳミラー部１４は、第１スキャナ１４ａおよび第２スキャナ１４ｂを備えている。第１スキャナ１４ａは、集光レンズ１３ｇおよび第２スキャナ１４ｂにその反射面を向けた姿勢で配置され、集光レンズ１３ｇから入射されたレーザ光を第２スキャナ１４ｂに向けて反射させる。第２スキャナ１４ｂは、第１スキャナ１４ａとスクリーン２０にその反射面を向けた姿勢で配置されている。そして、第１スキャナ１４ａが水平回転軸によって、第２スキャナ１４ｂが鉛直回転軸によって、それぞれ支持されている。
【００２４】
このように構成されたＭＥＭＳミラー部１４は、コントローラ１１からの駆動信号に基づいて第１スキャナ１４ａおよび第２スキャナ１４ｂが各回転軸周りに回転変位させられることで駆動される。そして、第１スキャナ１４ａおよび第２スキャナ１４ｂが回転変位させられることで、ＭＥＭＳミラー部１４が反射させるレーザ光の方向が、図２に示す走査線ＳＬのように走査される。
【００２５】
スクリーン２０は、ガラス等の基材の表面にアルミニウム等を蒸着させることにより形成される反射型スクリーンで構成されており、レーザスキャナ１０にて走査されるレーザ光が入射されることで、走査面２１上に表示画像を結像する。スクリーン２０は、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、仮想の基準平面に沿うｘ軸方向およびそれに垂直なｙ軸方向のそれぞれにおいて、複数の微小なマイクロミラーで構成されたエレメント２２を等間隔にアレイ状に配列したマイクロミラーアレイとされている。すなわち、エレメント２２がｘ軸方向およびｙ軸方向それぞれにおいて所定のエレメントピッチで連続的に繰り返し配置された構造となる。そして、このエレメント２２で敷き詰められた一面が走査面２１とされる。
【００２６】
各エレメント２２は、その表面が、凹面鏡３０に向けてレーザ光を反射および回折させつつ、アイボックスに向けてレーザ光を拡げるよう湾曲する凸曲面で構成されている。図３Ｃに示すように、各エレメント２２の上面形状は四角形とされており、本実施形態では、各エレメント２２は、ｘ軸方向のエレメントピッチに相当する長さＬｘとｙ軸方向のエレメントピッチに相当する長さＬｙを等しくした正方形とされている。エレメント２２のうちの少なくとも長さＬｙについては、スキャンピッチ、つまり走査周期の１周期分におけるｙ軸方向でのレーザ光の移動量との関係から決められている。スキャンピッチをＰｓとすると、長さＬｙは、例えば、０．０５Ｐｓ≦Ｌｙ≦０．９５Ｐｓ、１．０５Ｐｓ≦Ｌｙ≦１．９５Ｐｓ、２．０５Ｐｓ≦Ｌｙ≦２．９５というように、スキャンピッチＰｓの整数倍と異なる値に設定される。さらに、隣り合うエレメント２２で反射したレーザ光が相互に重なり合って干渉する干渉ノイズも考慮して、長さＬｙや長さＬｘをレーザ光のビーム径Ｒｂ以上にすると好ましい。
【００２７】
なお、上記したように、ＭＥＭＳミラー部１４からの光が走査面２１に照射されるが、照射される際のレーザ光のビーム径Ｒｂ、換言すればレーザ光の直径は、例えば１００μｍ程度とされる。ビーム径は、図４に示すように、レーザ光の中心位置の強度を１としたときに、強度が１／ｅ２以上となる領域までの範囲として規定している。
【００２８】
このため、例えば、スキャンピッチＰｓを５０μｍとする場合、エレメント２２のｙ軸方向の長さＬｙを１００＋αμｍとなる１０２．５μｍ以上などとしている。
【００２９】
凹面鏡３０は、図１に示すように、例えばスクリーン２０の水平方向に配置され、スクリーン２０の走査面２１によって反射されたレーザ光をウィンドシールド２の投影面３に向けて反射させる反射面を有している。凹面鏡３０は、中央部分が凹む凹面を有し、凹面が反射面とされていると共に、スクリーン２０側に向けられて配置されている。
【００３０】
以上のようにして、ヘッドアップディスプレイ装置１００が構成されている。次に、ヘッドアップディスプレイ装置１００の動作およびモアレの抑制効果について説明する。
【００３１】
上記したように、コントローラ１１からの制御信号に基づいて、光源部１２の３つのレーザ投射部１２ａ〜１２ｃより適宜レーザ光が投射され、それがコリメートレンズ１３ａ〜１３ｃ等を経て、集光レンズ１３ｇに入射されて集光される。さらに、コントローラ１１からの駆動信号に基づいて、第１スキャナ１４ａおよび第２スキャナ１４ｂが回転変位させられ、集光レンズ１３ｇからのレーザ光の方向が、図２に示す走査線ＳＬのように走査される。これにより、スクリーン２０の走査面２１に投射された光が結像されて表示画像が形成される。具体的には、投射されるレーザ光による点状の発光の走査により、点状の発光を一つの画素として組み立てられ結像されることで、スクリーン２０の走査面２１に表示画像が描画される。そして、このスクリーン２０に描画された表示画像が、凹面鏡３０で反射されて投影面３に投影される。したがって、ドライバに表示画像の虚像を視認させることが可能となり、ヘッドアップディスプレイ装置１００による情報の提供が可能となる。
【００３２】
このようにして表示画像による情報の提供を行うにあたり、モアレが抑制できるように、走査線軌跡同士の間隔となる走査線間隔とエレメント２２の配置間隔であるエレメントピッチとを設定している。これについて、図５、図６および図７を参照して説明する。
【００３３】
図５は、走査面２１上における走査線軌跡や走査線間隔をｘｙ座標で表した図である。図６には、図５の走査線軌跡を用いて走査線間隔についての説明を示してある。図７は、ｘ軸方向において走査線軌跡の中央位置である走査中央からの距離と走査線間隔の変化との関係を示している。
【００３４】
図５に示されるように、走査線ＳＬは、ｘ軸方向において往復動しながら、一定の移動量、換言すれば一定の移動速度でｙ軸方向に移動するという走査線軌跡を辿る。ここで、図６に示すように、走査周期の１周期分を基本周期とし、基本周期中において隣り合う走査線軌跡同士の走査線間隔を基本周期間隔Ｗ１という。
【００３５】
図７中において、線Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが走査中央からの距離に対する基本周期間隔Ｗ１の変化を表している。例えば、図６の点Ａからｘ軸方向における左側の走査端（以下、左端という）を経由した後、走査中央の点Ｂに至り、さらに右側の走査端（以下、右端という）を経由して再び走査中央の点Ｃに至る基本周期を想定する。
【００３６】
その場合、走査中央の点Ａと点Ｂの間隔は、スキャンピッチＰｓの半分のＰｓ／２となる。そして、点Ａから左端の点Ｄに至ったときに、基本周期間隔Ｗ１は、左端の点Ｄと前の基本周期における左端の点Ｅとの間の距離となる。このため、Ａ点から点Ｄに至るまでの間においては、基本周期間隔Ｗ１は、Ｐｓ／２から徐々に増加していき、左端においてＰｓになる。同様に、点Ｂから点Ｆについても同様であり、Ｐｓ／２から徐々に増加していき、右端においてＰｓになる。このため、これらの間における基本周期間隔Ｗ１の変化は図７中の軌跡Ｌ１ａで示される。
【００３７】
しかしながら、基本周期間隔Ｗ１は点Ｄから点Ｂに至る間および点Ｆから点Ｃに至る間では、上記のように徐々に増加するという変化にならない。これについて、右端の点Ｆから点Ｃに至る迄の間における基本周期間隔Ｗ１の変化で見てみると、このときの基本周期間隔Ｗ１は、点Ｂから点Ｆに至る迄の走査線軌跡と点Ｆから点Ｃに至る迄の走査線軌跡との間隔となる。したがって、点Ｆでは、基本周期間隔は０となり、点Ｆから点Ｃに至る迄に徐々に増えてＰｓ／２となる。このため、これらの間における基本周期間隔Ｗ１の変化は図７中の軌跡Ｌ１ｂで示されることになる。
【００３８】
また、基本周期のみでなく、２倍周期や３倍周期さらには４倍周期などの逓倍周期の走査線間隔の軌跡は、以下のようになる。
【００３９】
２倍周期における走査線間隔（以下、２倍周期間隔という）ついては、例えば点Ａから左端の点Ｄに至るまでの走査線軌跡と、次の周期の点Ｃから更に左端の点Ｇに至る迄の走査線軌跡との走査線間隔というように、１つ離れた走査線軌跡同士の間隔となる。点Ａから点Ｄに至る迄の走査線軌跡と点Ｃから点Ｇに至る迄の走査線軌跡は、ｙ軸方向に一定距離移動しているものの同じ軌跡となることから、２倍周期間隔はＰｓで一定となる。このため、２倍周期間隔の変化は無く、図７中の軌跡Ｌ２で示されるようにＰｓで一定値になる。
【００４０】
３倍周期における走査線間隔（以下、３倍周期間隔という）ついては、例えば点Ａから左端の点Ｄに至るまでの走査線軌跡と点Ｇから更に走査中央の点Ｈに至る迄の走査線軌跡との走査線間隔のように、２つ離れた走査線軌跡同士の間隔となる。この３倍周期間隔は、基本周期間隔Ｗ１に対してＰｓ加算した値となる。このため、３倍周期間隔の変化は、図７中の軌跡Ｌ３ａ、Ｌ３ｂで示されることになる。
【００４１】
さらに、４倍周期における走査線間隔（以下、４倍周期間隔という）ついては、例えば点Ａから左端の点Ｄに至るまでの走査線軌跡と、２つ後の周期の点Ｊから左端の点Ｋに至る迄の走査線軌跡との走査線間隔というように、３つ離れた走査線軌跡同士の間隔となる。点Ａから点Ｄに至る迄の走査線軌跡と点Ｊから点Ｋに至る迄の走査線軌跡は、ｙ軸方向に一定距離移動しているものの同じ軌跡となることから、４倍周期間隔は２Ｐｓで一定となる。このため、４倍周期間隔の変化はなく、図７中の軌跡Ｌ４で示されるように２Ｐｓで一定値になる。
【００４２】
ここで、特許文献１に示される従来技術のように、ｘ軸方向において走査中央から離れるほどｙ軸方向でのマイクロレンズアレイのレンズピッチが大きくなるようにした場合、そのピッチの変化は曲線Ｌｊで示される。この曲線Ｌｊは、基本周期間隔の変化を示す軌跡Ｌ１ａから離れたものになる。しかしながら、基本周期間隔以外となる２倍周期間隔や３倍周期間隔の変化を示す軌跡Ｌ２、Ｌ３ｂのいずれにも重なった状態になる。
【００４３】
このような状態では、基本周期間隔における軌跡Ｌ１ａを考慮しているものの、２倍周期などの逓倍周期の走査線間隔の軌跡については考慮していないことになり、モアレを抑制する効果を適切に奏することができない。
【００４４】
これに対して、本実施形態では、ｙ軸方向のエレメントピッチとなる長さＬｙをスキャンピッチＰｓの整数倍と異なる値としている。このため、図７において、長さＬｙを１３０μｍとした場合を一例として示したように、ｙ軸方向のエレメントピッチとなる長さＬｙを示す直線が軌跡Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４と１度しか交差しない。これにより、モアレを抑制する効果を適切に奏することが可能になっている。
【００４５】
本発明者らが、実験等に基づいてモアレを抑制する効果が得られる範囲について鋭意検討を行った結果、モアレを抑制するには、基本周期間隔の変化の軌跡Ｌ１ａ、Ｌ１ｂのみでなく、逓倍周期の走査線間隔の軌跡を考慮する必要があることが判った。ただし、基本周期間隔の変化の軌跡Ｌ１ａ、Ｌ１ｂや逓倍周期の走査線間隔の軌跡とまったく交差しないことまでは必要とされず、１度交差することは許容され、少なくとも人の肉眼で視認できる範囲においては、モアレを抑制する効果が得られることを確認した。
【００４６】
したがって、本実施形態では、ｙ軸方向のエレメントピッチとなる長さＬｙをスキャンピッチＰｓの整数倍と異なる値とし、長さＬｙを示す直線が軌跡Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４と１度しか交差しないようにしている。このようにすることで、モアレを適切に抑制することが可能となる。
【００４７】
なお、モアレを抑制する効果を適切に奏するためには、ｙ軸方向のエレメントピッチとなる長さＬｙをスキャンピッチＰｓの整数倍と異なる値とすれば良い。ただし、実験等に基づけば、ｙ軸方向のエレメントピッチとなる長さＬｙがスキャンピッチＰｓの整数倍と異なる値であっても、その値に近い場合に、若干モアレが発生することがあることを確認している。
【００４８】
これは、モアレを形成する光が眼の瞳孔に入るためと考えられる。その影響を調べたところ、軌跡Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４に対して、所定値を加減算した範囲、例えば±２．５μｍ程度の範囲の領域に長さＬｙを示す線が重なる場合に、若干モアレが発生し得ることが判った。したがって、上記したように、スキャンピッチＰｓの整数倍±２．５μｍの範囲の領域に長さＬｙを示す線が重ならないようにすると良い。
【００４９】
ここで、上記した数値範囲は、モアレを形成する光が眼の瞳孔に入る範囲を規定したものである。以下、数値の一例を挙げて、上記した数値範囲となる理由について説明するが、
ここで説明する数値は、すべて一例を示しているに過ぎず、ヘッドアップディスプレイ装置１００の各部の寸法などに応じて異なった値になり得る。
【００５０】
図８（ａ）は、例えば上下方向におけるアイボックスサイズが１４０ｍｍに設定され、エレメント２２の長さＬｙを１００μｍとした場合の関係を示している。図８に示すように、１つ１つのエレメント２２の長さＬｙとアイボックスサイズとが対応する関係を有している。
【００５１】
図８（ｂ）に示す瞳孔サイズは、人間では最低２ｍｍ、最大でも６〜７ｍｍとなっている。モアレを形成する光は瞳孔内に入る光のみ影響することに鑑みて、瞳孔サイズからモアレの影響を受け得る範囲を想定することができる。具体的には、瞳孔サイズの最大を７ｍｍとすると、アイボックス上における７ｍｍは、図８（ｃ）に示すようにスクリーン２０上における５μｍと対応する。したがって、スキャンピンチＰｓを中心とする５μｍの範囲がモアレの影響を受け得る範囲と考えられる。このため、スキャンピッチＰｓが５０μｍである場合、２．０５Ｐｓ≦Ｌｙ≦２．９５のように、スキャンピッチＰｓの整数倍±５％を外した範囲として表されることになる。
【００５２】
なお、ここでは瞳孔サイズを最大に見込んだ場合に、モアレの影響を受け得る範囲を見込んだが、瞳孔サイズとして見込む大きさを変える場合、その範囲を小さく見込むこともできる。
【００５３】
また、ここでは上下方向におけるアイボックスサイズを１４０ｍｍ、エレメント２２の長さＬｙを１００μｍとし、瞳孔サイズを７ｍとした場合に、５μｍの範囲でモアレの影響を受け得るとしている。しかしながら、これらの数値は一例を示しているに過ぎない。すなわち、上下方向におけるアイボックスサイズやエレメント２２の長さＬｙおよび瞳孔サイズとして見込む大きさに応じて、モアレの影響を受け得る範囲を設定できる。
【００５４】
例えば、上下方向におけるアイボックスサイズをＬｂｏｘ、瞳孔サイズとして見込むアイボックスの一部を切り出したサイズをＬｅｙｅ、切り出したサイズＬｅｙｅと対応するエレメント２２の一部のサイズをＬｓとする。その場合、エレメント２２の長さサイズＬｙを用いて、数式１が成り立つ。
【００５５】
（数１）
Ｌｂｏｘ：Ｌｅｙｅ＝Ｌｙ：Ｌｓ
【００５６】
この数式より、Ｌｓ＝Ｌｅｙｅ・Ｌｙ／Ｌｂｏｘが導出される。このため、瞳孔サイズとして見込むサイズに応じてＬｓの範囲を決めることができる。例えば、瞳孔サイズの最小値をＬｅｙｅ（ｍｉｎ）、最大値をＬｅｙｅ（ｍａｘ）とすると、瞳孔サイズと対応するエレメント２２の一部のサイズＬｓは、数式２で表される。
【００５７】
（数２）
Ｌｅｙｅ（ｍｉｎ）・Ｌｙ／Ｌｂｏｘ≦ Ｌｓ ≦ Ｌｅｙｅ（ｍａｘ）・Ｌｙ／Ｌｂｏｘ
【００５８】
したがって、上記数式２で示される範囲内の任意の所定値をモアレの影響を受け得る範囲の幅として設定し、スキャンピンチＰｓの整数倍を中心としてその幅分の範囲を外して長さＬｙを設計することで、モアレの影響を抑制することが可能となる。
【００５９】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、ｙ軸方向のエレメントピッチとなる長さＬｙを一定値とする場合を例に挙げて説明したが、走査中央から離れるほど長さＬｙが大きくもしくは小さくなるように変化させても良い。その場合でも、長さＬｙを示す線が軌跡Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４と１度しか交差しないようにすれば、モアレを抑制する効果を好適に奏することができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、スクリーン２０を構成するエレメント２２が四角形とされる場合を例に挙げて説明したが、四角形に限らず、円形、六角形など多角形のように、他の形状で構成されていても良い。
【００６２】
また、上記実施形態では、スクリーン２０を反射型スクリーンで構成する場合について説明したが、エレメント２２としてレンズがアレイ状に配置されたマイクロレンズアレイにて構成される透過型スクリーンで構成されていても良い。その場合、スクリーン２０にてレーザ光を透過し、その透過した光を用いて表示画像の表示を行う形態のヘッドアップディスプレイ装置とすれば良い。
【符号の説明】
【００６３】
１０    レーザスキャナ
２０    スクリーン
２１    走査面
２２    エレメント
１００  ヘッドアップディスプレイ装置
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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