(57)【要約】  光学素子は、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を有する。マイクロレンズアレイは、配列されたマイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有する。そして、これらの複数の領域は、マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さい。
2013153655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を有する光学素子であって、
前記マイクロレンズアレイは、配列された前記マイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さいことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記マイクロレンズアレイは、前記複数の領域として、前記マイクロレンズアレイの外周部分に設けられた外側領域と、前記外側領域に囲まれた内側領域とを有し、
前記外側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径は、前記内側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイは、前記複数の領域として、前記マイクロレンズアレイの長手方向において前記マイクロレンズアレイの両端に形成された外側領域と、前記長手方向において前記外側領域に挟まれた内側領域とを有し、
前記外側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径は、前記内側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイは、前記複数の領域として、前記外側領域と、前記内側領域との間に存在する１又は複数の中間領域をさらに有し、
前記中間領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径は、前記内側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも小さく、かつ、前記外側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項２または３に記載の光学素子。
【請求項５】
複数のマイクロレンズが配列され、互いに対向配置された第１マイクロレンズアレイ及び第２マイクロレンズアレイを有し、
前記第１マイクロレンズアレイ又は前記第２マイクロレンズアレイの少なくともいずれか一方が、前記マイクロレンズアレイとして構成され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。
【請求項６】
請求項１乃至５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。
【請求項７】
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を有する光学素子と、
前記光学素子に表示像を構成する光を出射する光源と、を有する光源ユニットであって、
前記マイクロレンズアレイは、配列されたマイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さいことを特徴とする光源ユニット。
【請求項８】
前記光源は、レーザスキャン型光源であることを特徴とする請求項７に記載の光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイを用いた表示技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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中間像生成用の光学素子として用いる技術が提案されている。このような中間像生成用光学素子を用いた場合、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。【０００３】
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（射出角）を自由に設計することができる。また、特許文献２には、光軸に垂直な平面上で直交する２つの軸に沿って曲率半径と非球面係数を個別に異なるように調整することにより、各軸方向における視野角の制御を行う技術が記載されている。その他、本発明に関連する技術が、特許文献３及び４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４５７４５号公報
【特許文献２】特開２００７−５１７２５４号公報
【特許文献３】特開２００５−０１８０５７号公報
【特許文献４】特開２０１０−０１４９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、ヘッドアップディスプレイなどにおいて、拡散角が大きくなるようにマイクロレンズアレイを設計した場合、観察者が表示像を視認可能な範囲（所謂アイボックス）が広がるという利点がある一方、視点位置（所謂アイポイント）に到達する光の光量が小さくなるという問題がある。従って、この場合、観察者は、視認する表示像が暗いと感じる可能性がある。一方、拡散角が小さくなるようにマイクロレンズアレイを設計した場合、アイポイントに到達する光の光量が大きくなり輝度が高くなるという利点がある一方、アイボックスが狭くなるという問題がある。従って、この場合、観察者は、表示像の一部が欠けて表示像の全体を視認することが出来なくなる可能性がある。【０００６】
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、輝度を適切に調整しつつ、表示像の全体を観察者に視認させ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主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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マイクロレンズアレイを有する光学素子であって、前記マイクロレンズアレイは、配列された前記マイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有し、前記複数の領域は、前記マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さいことを特徴とする。【０００８】
請求項７に記載の発明では、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を有する光学素子と、前記光学素子に表示像を構成する光を出射する光源と、を有する光源ユニットであって、前記マイクロレンズアレイは、配列されたマイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有し、前記複数の領域は、前記マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さいことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ヘッドアップディスプレイの概略構成を示す。
【図２】光源ユニットの一部を示す構成図である。
【図３】本実施例に係る中間像生成用光学素子の正面図を示す。
【図４】マイクロレンズに光が入射する様子を示す。
【図５】実施例において、コンバイナからアイポイントへ入射する光の広がりを概略的に示した図である。
【図６】比較例において、コンバイナからアイポイントへ入射する光の広がりを概略的に示した図である。
【図７】変形例１に係る中間像生成用光学素子の正面図を示す。
【図８】変形例２に係る中間像生成用光学素子の正面図を示す。
【図９】変形例３に係る中間像生成用光学素子の斜視図を示す。
【図１０】第１マイクロレンズアレイ及び第２マイクロレンズアレイの具体的な構成を示す図である。
【図１１】変形例３に係る中間像生成用光学素子の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の１つの好適な実施形態では、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を有する光学素子であって、前記マイクロレンズアレイは、配列された前記マイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有し、前記複数の領域は、前記マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さい。
【００１１】
上記の光学素子は、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を有する。マイクロレンズアレイは、配列されたマイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有する。そして、これらの複数の領域は、マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さい。
【００１２】
一般に、マイクロレンズアレイの中心に近い位置に出射する光は、観察者が視認する表示像の中心に近い画素を構成し、マイクロレンズアレイの外側位置に出射する光は、観察者が視認する表示像の外側位置の画素を構成する。また、曲率半径が小さいマイクロレンズが配列された領域ほど、当該領域から出射される光の拡散角は大きくなる。以上を勘案し、上記光学素子は、マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さくなるように構成される。これにより、当該光学素子を介して表示像を観察者に視認させる場合に、比較的重要な情報が表示される表示像の内側部分を輝度が高い状態で観察者に明確に視認させつつ、表示像全体を観察者に視認させることができる。
【００１３】
上記光学素子の一態様では、前記マイクロレンズアレイは、前記複数の領域として、前記マイクロレンズアレイの外周部分に設けられた外側領域と、前記外側領域に囲まれた内側領域とを有し、前記外側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径は、前記内側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも小さい。この態様により、光学素子は、比較的重要な情報が表示される表示像の内側部分を輝度が高い状態で観察者に明確に視認させつつ、表示像全体を観察者に視認させることができる。
【００１４】
上記光学素子の他の一態様では、前記マイクロレンズアレイは、前記複数の領域として、前記マイクロレンズアレイの長手方向において前記マイクロレンズアレイの両端に形成された外側領域と、前記長手方向において前記外側領域に挟まれた内側領域とを有し、前記外側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径は、前記内側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも小さい。一般に、マイクロレンズアレイの長手方向の両端部分を透過する光が構成する表示像の部分が観察者の視野から欠けやすい。従って、この態様により、光学素子は、比較的重要な情報が表示される表示像の内側部分を輝度が高い状態で観察者に明確に視認させつつ、表示像全体を観察者に視認させることができる。
【００１５】
上記光学素子の他の一態様では、前記マイクロレンズアレイは、前記複数の領域として、前記外側領域と、前記内側領域との間に存在する１又は複数の中間領域をさらに有し、前記中間領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径は、前記内側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも小さく、かつ、前記外側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも大きい。この態様により、光学素子は、表示像の外側から内側にかけて段階的に輝度を高く設定し、視認性を向上させることができる。
【００１６】
上記光学素子の他の一態様では、複数のマイクロレンズが配列され、互いに対向配置された第１マイクロレンズアレイ及び第２マイクロレンズアレイを有し、前記第１マイクロレンズアレイ又は前記第２マイクロレンズアレイの少なくともいずれか一方が、前記マイクロレンズアレイとして構成される。このように、光学素子は、２つのマイクロレンズアレイにより構成されていた場合であっても、好適に、比較的重要な情報が表示される表示像の内側部分を輝度が高い状態で観察者に明確に視認させつつ、表示像全体を観察者に視認させることができる。
【００１７】
本発明の他の好適な実施形態では、ヘッドアップディスプレイは、上記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。ヘッドアップディスプレイは、上記記載の光学素子を備えることで、比較的重要な情報が表示される表示像の内側部分を輝度が高い状態で観察者に明確に視認させつつ、表示像全体を観察者に視認させることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の実施形態では、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を有する光学素子と、前記光学素子に表示像を構成する光を出射する光源と、を有する光源ユニットであって、前記マイクロレンズアレイは、配列されたマイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有し、前記複数の領域は、前記マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さい。光源ユニットは、この態様により、比較的重要な情報が表示される表示像の内側部分を輝度が高い状態で観察者に明確に視認させつつ、表示像全体を観察者に視認させることができる。
【００１９】
上記光源ユニットの一態様では、前記光源は、レーザスキャン型光源である。レーザスキャン型光源により光学素子を照射した場合、レーザスキャン型光源の性質上、光が走査する方向（副走査方向）における光学素子の両端に近づくほど走査速度が遅くなる。その結果、表示像の横方向における両端ほど輝度が大きく傾向がある。従って、この態様により、光源ユニットは、比較的重要な情報が表示される表示像の内側部分を輝度が高い状態で観察者に明確に視認させつつ、表示像の外側部分についても十分な輝度に保つことができる。
【実施例】
【００２０】
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。【００２１】
［ヘッドアップディスプレイの構成］
図１は、ヘッドアップディスプレイ１００の概略構成図である。図１に示すように、本実施例に係るヘッドアップディスプレイ１００は、光源ユニット１と、コンバイナ１６とを備え、フロントガラス２５、天井部２７、ボンネット２８、及びダッシュボード２９などを備える車両に搭載される。【００２２】
光源ユニット１は、車室内の天井部２７に設置され、車両の位置、車両の走行速度、地図情報、及び施設データなどの運転を補助する情報を示す画像を構成する光を、コンバイナ１６に向けて出射する。具体的には、光源ユニット１は、光源ユニット１内に中間像を生成し、その画像を構成する光をコンバイナ１６へ出射することで、コンバイナ１６を介して運転者に虚像「Ｉｖ」を視認させる。【００２３】
コンバイナ１６は、光源ユニット１から出射される表示像が投影されると共に、表示像を運転者のアイポイント「Ｐｅ」へ反射することで当該表示像を虚像Ｉｖとして表示させる。コンバイナ１６は、天井部２７に設置された支持軸部１５を有し、支持軸部１５を支軸として回動する。支持軸部１５は、例えば、フロントガラス２５の上端近傍の天井部２７、言い換えると運転者用の図示しないサンバイザが設置される位置の近傍に設置される。【００２４】
［光源ユニットの構成］
図２は、光源ユニット１の一部を示す構成図である。図２に示すように、光源ユニット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、レーザ光源部９と、ＭＥＭＳミラー１０と、中間像生成用光学素子１１と、を備える。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
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。【００３１】
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。【００３２】
レーザドライバＡＳＩＣ７は、後述するレーザ光源部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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
レーザ光源部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。【００３８】
走査手段としてのＭＥＭＳミラー１０は、レーザ光源部９から出射されたレーザ光を中間像生成用光学素子１１に向けて反射する。こうすることで、ＭＥＭＳミラー１０は、中間像生成用光学素子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の制御により中間像生成用光学素子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。【００３９】
中間像生成用光学素子１１は、中間像を生成する透過型の光学素子であり、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である。中間像生成用光学素子１１は、入射された光を適度に分散させる。具体的には、中間像生成用光学素子１１は、配列されたマイクロレンズの曲率などに応じた拡散角にて光を拡散させる。中間像生成用光学素子１１において配列されたマイクロ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。中間像生成用光学素子１１については、［中間像生成用光学素子］のセクションで詳しく後述する。【００４０】
光源ユニット１は、上記のような中間像生成用光学素子１１から出射された光をコンバイナ１６で反射させ、その反射光に対応する画像を、運転者のアイポイントＰｅから虚像Ｉｖとして視認させる。【００４１】
次に、レーザ光源部９の詳細な構成を説明する。レーザ光源部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（単に「受光素子」とも呼ぶ。）５０とを備える。【００４２】
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。【００４３】
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。【００４４】
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。【００４５】
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。【００４６】
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。【００４７】
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。【００４８】
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。【００４９】
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。【００５０】
［中間像生成用光学素子］
次に、本実施例に係る中間像生成用光学素子１１の構成について具体的に説明する。【００５１】
図３は、本実施例に係る中間像生成用光学素子１１を光が入射する方向から観察した場合の平面図を示す。図３に示すように、中間像生成用光学素子１１は、中間像生成用光学素子１１の内側に形成されたレンズアレイ内側領域１２Ｘと、中間像生成用光学素子１１の外側に形成されたレンズアレイ外側領域１２Ｙとを備える。なお、図２では、中間像生成用光学素子１１は、略長方形状の輪郭を有するが、これに代えて、略円板状などの他の形状であってもよい。【００５２】
レンズアレイ内側領域１２Ｘには、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１３Ｘが、片側の面に格子状に形成されている。同様に、レンズアレイ外側領域１２Ｙには、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１３Ｙが、片側の面に格子状に形成されている。そして、マイクロレンズ１３Ｘとマイクロレンズ１３Ｙは、隣接するマイクロレンズの中心同士の間隔（「レンズピッチ」とも呼ぶ。）が等しくなるように配列されている。また、マイクロレンズ１３Ｘと、マイクロレンズ１３Ｙとは、厚さ（サイズ）及び材質の屈折率が等しい。【００５３】
ここで、レンズアレイ内側領域１２Ｘのマイクロレンズ１３Ｘと、レンズアレイ外側領域１２Ｙのマイクロレンズ１３Ｙとは、曲率半径が異なる値になるように設計されている。具体的には、レンズアレイ内側領域１２Ｘのマイクロレンズ１３Ｘの曲率半径「Ｒｉｎ」は、以下の式（１）に示すように、レンズアレイ外側領域１２Ｙのマイクロレンズ１３Ｙの曲率半径「Ｒｏｕｔ」よりも大きい。
Ｒｉｎ＞Ｒｏｕｔ      （１）
このように、マイクロレンズ１３Ｘの曲率半径Ｒｉｎとマイクロレンズ１３Ｙの曲率半径Ｒｏｕｔとが式（１）を満たすように設計されることで、中間像生成用光学素子１１は、観察者が視認する表示像の内側部分の輝度を高くすると共に、外縁を含む表示像全体を観察者に視認させることができる。【００５４】
この効果について図４乃至図６を参照して詳しく説明する。【００５５】
図４は、一般的なマイクロレンズアレイ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２００のレンズピッチと等しい。【００５６】
ここで、マイクロレンズアレイ２００の全体から出射する光が広がる拡散角（「拡散角θ」とも呼ぶ。）は、各マイクロレンズ２００ａの拡散角「θｍ」と等しい。従って、マイクロレンズアレイ２００の拡散角θは、マイクロレンズ２００ａの開口数「ＮＡ」と、以下の式（２）に示す関係が成立する。
ＮＡ＝ｓｉｎ（θ／２）        （２）
ここで、開口数ＮＡは、マイクロレンズ２００ａの曲率等が適切な値になるようにマイクロレンズ２００ａを設計することで調整可能である。従って、拡散角θについても、同様に、マイクロレンズ２００ａの曲率等が適切な値になるようにマイクロレンズ２００ａを設計することで調整することが可能である。具体的には、マイクロレンズ２００ａの曲率半径を大きくすることで拡散角θを小さくすることができ、マイクロレンズ２００ａの曲率半径を小さくすることで拡散角θを大きくすることができる。【００５７】
また、拡散角θは、液晶ディスプレイなどの性能指標である視野角と同様の働きを示し、拡散角θが小さいほど、対応する表示像の部分を視認可能な範囲（所謂アイボックス）は小さくなる。一方、拡散角θが大きいほど、光が拡散する範囲が広くなり、アイポイントＰｅに到達する光量が小さくなる。【００５８】
ここで、図３に示す中間像生成用光学素子１１の場合、式（１）に示すように、マイクロレンズ１３Ｘの曲率半径Ｒｉｎは、マイクロレンズ１３Ｙの曲率半径Ｒｏｕｔよりも大きいことから、レンズアレイ内側領域１２Ｘに入射した光の拡散角は、レンズアレイ外側領域１２Ｙに入射した光の拡散角よりも小さくなる。また、中間像生成用光学素子１１から出射された光は、コンバイナ１６で反射し、その反射光がアイポイントＰｅに入射する。このとき、レンズアレイ外側領域１２Ｙを通過した光の拡散角は、レンズアレイ内側領域１２Ｘを通過した光の拡散角よりも大きいことから、コンバイナ１６の反射光のうち、レンズアレイ内側領域１２Ｘを通過した反射光の拡散角は小さくなり、レンズアレイ外側領域１２Ｙを通過した反射光の拡散角は大きくなる。これについて、図５を参照してさらに詳しく説明する。【００５９】
図５は、コンバイナ１６及びアイポイントＰｅを天井部２７の方向から観察した場合に、コンバイナ１６からアイポイントＰｅへ入射する光の広がりを概念的に示した図である。図５において、位置「Ｐ１」及び位置「Ｐ３」は、コンバイナ１６の長手方向の両端近傍であって、コンバイナ１６の短手方向の中央部分の位置を示し、位置「Ｐ２」は、コンバイナ１６の長手方向の中央付近であって、コンバイナ１６の短手方向の中央部分の位置を示すものとする。【００６０】
図５の例では、位置Ｐ１及び位置Ｐ３には、レンズアレイ外側領域１２Ｙを透過した光が入射し、位置Ｐ２には、レンズアレイ内側領域１２Ｘを透過した光が入射する。この場合、コンバイナ１６の左端付近の位置Ｐ１に対応する表示像を構成する光は、角度「θｏｕｔ」を形成する光線Ｌ１Ｌ及び光線Ｌ１Ｒの間の範囲で拡散し、コンバイナ１６の右端付近の位置Ｐ３に対応する表示像を構成する光も同様に、角度θｏｕｔを形成する光線Ｌ３Ｌ及び光線Ｌ３Ｒの間の範囲で拡散する。一方、コンバイナ１６の位置Ｐ２に対応する表示像を構成する光は、角度「θｉｎ」を形成する光線Ｌ２Ｌ及び光線Ｌ２Ｒの間の範囲で拡散する。【００６１】
ここで、コンバイナ１６における反射光の拡散角は、中間像生成用光学素子１１を透過した光の拡散角が大きいほど大きくなる。従って、角度θｏｕｔは、角度θｉｎよりも大きい。これにより、アイポイントＰｅには、コンバイナ１６の長手方向において中央部分にある位置Ｐ２に対応する表示像を構成する光に加え、コンバイナ１６の長手方向において両端付近にある位置Ｐ１、Ｐ３に対応する表示像を構成する光が到達する。このように、位置Ｐ１乃至Ｐ３を含むコンバイナ１６の照射範囲にある位置に対応する表示像が適切に観察者に認識され、観察者は、表示像全体を視認することができる。【００６２】
また、コンバイナ１６の中央付近にある位置Ｐ２に対応する表示像を構成する光は、位置Ｐ１、Ｐ３に対応する表示像を構成する光と比較して、拡散角が小さいため、十分な光量を保った状態でアイポイントＰｅに入射する。従って、位置Ｐ２に対応する表示像は、十分な輝度が保たれた状態で、観察者に視認されることになる。【００６３】
このように、光源ユニット１は、図３に示すように中間像生成用光学素子１１を構成することで、中央部分の表示像を構成する光がアイポイントＰｅに適切な光量により入射し、かつ、外縁部分の表示像を構成する光についてもアイポイントＰｅに入射する。従って、光源ユニット１は、比較的重要な情報が表示される表示像の中央部分の輝度を適切に保ち、かつ、表示像の全体を観察者に視認させることができる。【００６４】
また、レーザスキャン型光源により中間像生成用光学素子１１を照射した場合、レーザスキャン型光源の性質上、光が走査する方向（副走査方向）における中間像生成用光学素子１１の両端に近づくほど走査速度が遅くなる。その結果、表示像の横方向における両端ほど輝度が大きく傾向がある。従って、レーザスキャン型光源により中間像生成用光学素子１１を照射した場合には、コンバイナ１６の長手方向における両端部分（図５の場合、位置Ｐ１、Ｐ３）で反射した光が構成する表示像の部分についても十分な輝度で観察者に視認させることができる。【００６５】
次に、中間像生成用光学素子１１の全領域で曲率半径が等しいマイクロレンズを配列した場合の比較例について図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。【００６６】
図６（ａ）は、中間像生成用光学素子１１の全領域で曲率半径Ｒｏｕｔのマイクロレンズ１３Ｙを配列した場合に、コンバイナ１６からアイポイントＰｅへ入射する光の広がりを示した図である。【００６７】
この場合、コンバイナ１６の長手方向における中央付近の位置Ｐ２に対応する表示像を構成する光は、コンバイナ１６の両端付近の位置Ｐ１、Ｐ３の反射光と同様に、角度θｏｕｔで拡散する。従って、この場合、図６（ａ）において位置Ｐ２から出射した光の光量は、図５において位置Ｐ２から出射した光の光量よりも小さくなる。このように、中間像生成用光学素子１１の全領域で曲率半径が小さいマイクロレンズ１３Ｙを配列した場合には、本実施例と比較して、表示像の内側部分の輝度が低くなる。その結果、図６（ａ）に示す比較例では、重要な情報が表示される表示像の内側部分を明確に観察者に視認させることができない。【００６８】
図６（ｂ）は、中間像生成用光学素子１１の全領域で曲率半径Ｒｉｎのマイクロレンズ１３Ｘを配列した場合に、コンバイナ１６からアイポイントＰｅへ入射する光線を概念的に示した図である。【００６９】
この場合、コンバイナ１６の両端付近の位置Ｐ１、Ｐ３に対応する表示像を構成する光は、コンバイナ１６の中央付近の位置Ｐ２に対応する表示像を構成する光と同様に、角度θｉｎで拡散する。従って、この場合、図６（ｂ）の位置Ｐ１、Ｐ３に対応する表示像を構成する光の拡散角は、図５の位置Ｐ１、Ｐ３に対応する表示像を構成する光の拡散角よりも小さくなる。その結果、図６（ｂ）に示すように、位置Ｐ１、Ｐ３に対応する表示像を構成する光は、アイポイントＰｅまで到達しない。このように、図６（ｂ）に示す比較例では、観察者は、位置Ｐ１、Ｐ３を含むコンバイナ１６の外縁の照射領域に対応する表示像の部分を視認することができず、表示像の全体を視認することができなくなる。【００７０】
以上を勘案し、本実施例では、中間像生成用光学素子１１は、曲率半径Ｒｉｎのマイクロレンズ１３Ｘが配列されたレンズアレイ内側領域１２Ｘと、曲率半径Ｒｉｎよりも小さい曲率半径Ｒｏｕｔのマイクロレンズ１３Ｙが配列されたレンズアレイ外側領域１２Ｙとを有する。これにより、光源ユニット１は、コンバイナ１６を介して表示像を観察者に視認させる場合に、表示像の内側部分の輝度を高くして当該部分を明瞭に視認させつつ、表示像の外側部分が欠けることなく表示像全体を視認させることができる。【００７１】
［変形例］
次に、本発明に好適な変形例について説明する。以下に示す変形例は、組み合わせて上述の実施例に適用されてもよい。【００７２】
（変形例１）
図３では、レンズアレイ外側領域１２Ｙは、レンズアレイ内側領域１２Ｘの外周を囲むように形成されていた。しかし、本発明が適用可能な構成は、これに限定されない。これに代えて、レンズアレイ外側領域１２Ｙは、図３に示す領域の一部にのみ形成されていてもよい。【００７３】
図７は、本変形例における中間像生成用光学素子１１ａの正面図を示す。図７に示すように、中間像生成用光学素子１１ａは、長手方向の内側部分に、曲率半径Ｒｉｎのマイクロレンズ１３Ｘが配列されたレンズアレイ内側領域１２Ｘａを有し、長手方向の両端部分に、曲率半径Ｒｏｕｔのマイクロレンズ１３Ｙが配列されたレンズアレイ外側領域１２Ｙａａ、１２Ｙａｂを有する。【００７４】
このように、中間像生成用光学素子１１ａは、透過した光がアイポイントＰｅに到達しない可能性がある長手方向の両端部分にのみ、曲率半径が小さいマイクロレンズ１３Ｙが配置されたレンズアレイ外側領域１２Ｙａａ、１２Ｙａｂを設ける。これによっても、光源ユニット１は、比較的重要な情報が表示される表示像の内側部分の輝度を高くし、当該部分を明瞭に観察者に視認させると共に、表示像の全体を観察者に視認させることができる。【００７５】
また、レーザスキャン型光源により中間像生成用光学素子１１ａを照射した場合、レンズアレイ外側領域１２Ｙａａ、１２Ｙａｂは走査速度が比較的遅い部分に相当する。従って、光源ユニット１は、レンズアレイ外側領域１２Ｙａａ、１２Ｙａｂの透過光が構成する表示像の明るさを十分に保ち、表示像全体を明確に観察者に視認させることができる。【００７６】
（変形例２）
図３では、中間像生成用光学素子１１は、曲率半径が異なるマイクロレンズ１３Ｘ、１３Ｙが配列された２つの領域（レンズアレイ内側領域１２Ｘ、レンズアレイ外側領域１２Ｙ）に分けられていた。しかし、本発明が適用可能な中間像生成用光学素子１１の構成は、これに限定されない。【００７７】
これに代えて、中間像生成用光学素子１１は、曲率半径が異なるマイクロレンズが配列された３つ以上の領域に分けられていてもよい。これにより、光源ユニット１は、表示像の輝度を外縁部分から中心部分にかけて段階的に高くしつつ、表示像の全体を観察者に視認させる。【００７８】
図８は、変形例２に係る中間像生成用光学素子１１ｂの正面図を示す。図８に示すように、中間像生成用光学素子１１ｂは、最も内側に存在するレンズアレイ内側領域１２Ｘｂと、最外周に存在するレンズアレイ外側領域１２Ｙｂと、レンズアレイ内側領域１２Ｘｂ及びレンズアレイ外側領域１２Ｙｂに挟まれた中間領域であるレンズアレイ中間領域１２Ｚｂとを有する。【００７９】
この場合、外側に位置する領域ほど、曲率半径が小さいマイクロレンズが配置される。具体的に、図８では、レンズアレイ中間領域１２Ｚｂに配置されたマイクロレンズ１３Ｚの曲率半径を「Ｒｍｉｄ」とすると、各領域内のマイクロレンズ１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚの曲率半径の大小の関係は、以下の式（３）に示す関係となる。
Ｒｉｎ＞Ｒｍｉｄ＞Ｒｏｕｔ      （３）
この場合、レンズアレイ内側領域１２Ｘｂを通る光の拡散角が最も小さくなり、レンズアレイ外側領域１２Ｙｂを通る光の拡散角が最も大きくなる。そして、表示像の輝度は、外縁部分から中心部分にかけて段階的に高くなる。従って、変形例２の場合であっても、光源ユニット１は、比較的重要な情報が表示される表示像の内側部分の輝度を高くし、当該部分を明瞭に観察者に視認させつつ、表示像の全体を観察者に視認させることができる。【００８０】
（変形例３）
中間像生成用光学素子１１は、一つのマイクロレンズアレイによって構成されていた。しかし、本発明が適用可能な構成は、これに限定されず、中間像生成用光学素子１１は、２つのマイクロレンズアレイによって構成されていてもよい。【００８１】
図９は、変形例３に係る中間像生成用光学素子１１ｃの斜視図を示す。図９に示すように、中間像生成用光学素子１１ｃ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１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙを有する。第１マイクロレンズアレイ１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙ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１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙは、それぞれ、マイクロレンズ１３Ｘｃ、１３Ｙｃが、片側の面に格子状に形成されている。【００８２】
更に、図９に示すように、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘ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１１Ｙ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１１Ｘに先に光が入射し、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘから出射された光が第２マイクロレンズアレイ１１Ｙに入射する。【００８３】
図１０は、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙの具体的な構成を示す図である。図１０（ａ）は、光の進行方向に垂直な面にて第１マイクロレンズアレイ１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙ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１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙの一部分を拡大して表した断面図を示している。図１０（ａ）に示すように、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙは、それぞれ、対向する面に複数のマイクロレンズ１３Ｘｃ、１３Ｙｃが形成されている。ここで、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘに配列されたマイクロレンズ１３Ｘｃ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１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙを対向配置する。【００８４】
図１０（ｂ）は、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙ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１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙの一部分を拡大して表した平面図を示している。【００８５】
図１０（ｂ）に示すように、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘに配列されたマイクロレンズ１３Ｘｃのレンズピッチ「Ｐａ」と、第２マイクロレンズアレイ１１Ｙに配列されたマイクロレンズ１３Ｙｃ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１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙを構成する。具体的には、第１マイクロレンズアレイ１１ＸにおけるレンズピッチＰａが第２マイクロレンズアレイ１１ＹにおけるレンズピッチＰｂよりも小さくなるように、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙを構成する。例えば、マイクロレンズ１３ＸｃのレンズピッチＰａがマイクロレンズ１３ＹｃのレンズピッチＰｂの「１／２」以下となるように、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙを構成する。【００８６】
この構成によれば、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘの複数のマイクロレンズ１３Ｘｃで集光された光が、第２マイクロレンズアレイ１１Ｙの１つのマイクロレンズ１３Ｙｃ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１１Ｘの複数のマイクロレンズ１３Ｘｃによって形成された２つ以上の画素が、第２マイクロレンズアレイ１１Ｙの１つのマイクロレンズ１３Ｙｃによって集約され、１つの画素が形成される。つまり、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘの複数のマイクロレンズ１３Ｘｃによって形成された２つ以上の画素が、第２マイクロレンズアレイ１１Ｙの１つのマイクロレンズ１３Ｙｃによって、当該２つ以上の画素よりも大きなサイズを有する画素として集約される。これにより、画素輝点を目立たなくすることができる。よって、本変形例の構成によれば、第２マイクロレンズアレイ１１Ｙ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。【００８７】
そして、この構成において、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙの少なくとも一方において、曲率半径が異なるマイクロレンズが配列された外側領域と内側領域とが設けられる。そして、外側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径は、内側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも小さい値に設計される。これについて、図１１を参照して具体例を説明する。【００８８】
図１１は、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘ及び第２マイクロレンズアレイ１１Ｙのそれぞれに曲率半径が異なるマイクロレンズが配列された外側領域と内側領域とが設けられた場合の中間像生成用光学素子１１ｃの斜視図である。【００８９】
図１１に示すように、第１マイクロレンズアレイ１１Ｘは、曲率半径「ＲｉｎＸ」を有するマイクロレンズ１３ＸＸｃが配列されたレンズアレイ内側領域１２ＸＸと、曲率半径「ＲｏｕｔＸ」を有するマイクロレンズ１３ＸＹｃが配列されたレンズアレイ外側領域１２ＸＹとを有する。そして、レンズアレイ内側領域１２ＸＸに配列されたマイクロレンズ１３ＸＸｃの曲率半径ＲｉｎＸは、以下の式（４）に示すように、レンズアレイ外側領域１２ＸＹに配列されたマイクロレンズ１３ＸＹｃの曲率半径ＲｏｕｔＸよりも大きい。
ＲｉｎＸ＞ＲｏｕｔＸ      （４）
同様に、第２マイクロレンズアレイ１１Ｙは、曲率半径「ＲｉｎＹ」を有するマイクロレンズ１３ＹＸｃが配列されたレンズアレイ内側領域１２ＹＸと、曲率半径「ＲｏｕｔＹ」を有するマイクロレンズ１３ＹＹｃが配列されたレンズアレイ外側領域１２ＹＹとを有する。そして、レンズアレイ内側領域１２ＹＸに配列されたマイクロレンズ１３ＹＸｃの曲率半径ＲｉｎＹは、以下の式（５）に示すように、レンズアレイ外側領域１２ＹＹに配列されたマイクロレンズ１３ＹＹｃの曲率半径ＲｏｕｔＹよりも大きい。
ＲｉｎＹ＞ＲｏｕｔＹ      （５）
このように中間像生成用光学素子１１ｃを構成することで、中央部分の表示像を構成する光がアイポイントＰｅに適切な光量により入射し、かつ、外縁部分の表示像を構成する光についてもアイポイントＰｅに入射する。従って、実施例と同様、光源ユニット１は、比較的重要な情報が表示される表示像の内側部分については輝度が高い状態で明瞭に観察者に視認させると共に、表示像の全体を観察者に視認させることができる。【００９０】
（変形例４）
図１に示すヘッドアップディスプレイ１００の構成は一例であり、本発明が適用可能な構成は、これに限定されない。例えば、ヘッドアップディスプレイ１００は、コンバイナ１６を有さず、光源ユニット１は、フロントウィンドウ２５へ投影することで、フロントウィンドウ２５に表示像を運転者のアイポイントＰｅへ反射させてもよい。また、光源ユニット１の位置は、天井部２７に設置される場合に限らず、ダッシュボード２９の内部に設置されてもよい。この場合、ダッシュボード２９には、コンバイナ１６又はフロントウィンドウ２５に光を通過させるための開口部が設けられる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイなどのレーザ光源を利用した表示装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１  光源ユニット
３  ビデオＡＳＩＣ
７  レーザドライバＡＳＩＣ
８  ＭＥＭＳ制御部
９  レーザ光源部
１１  中間像生成用光学素子
１６  コンバイナ
１００  ヘッドアップディスプレイ
【図１】
2013153655.tif 000003
【図２】
2013153655.tif 000004
【図３】
2013153655.tif 000005
【図４】
2013153655.tif 000006
【図５】
2013153655.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013153655.tif 000009
【図８】
2013153655.tif 000010
【図９】
2013153655.tif 000011
【図１０】
2013153655.tif 000012
【図１１】
2013153655.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月25日(2014.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を有し、ヘッドアップディスプレイにおいて虚像として視認される画像を生成する光学素子であって、
前記マイクロレンズアレイは、配列された前記マイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さいことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記マイクロレンズアレイは、前記複数の領域として、前記マイクロレンズアレイの外周部分に設けられた外側領域と、前記外側領域に囲まれた内側領域とを有し、
前記外側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径は、前記内側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイは、前記複数の領域として、前記マイクロレンズアレイの長手方向において前記マイクロレンズアレイの両端に形成された外側領域と、前記長手方向において前記外側領域に挟まれた内側領域とを有し、
前記外側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径は、前記内側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイは、前記複数の領域として、前記外側領域と、前記内側領域との間に存在する１又は複数の中間領域をさらに有し、
前記中間領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径は、前記内側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも小さく、かつ、前記外側領域に配列されたマイクロレンズの曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項２または３に記載の光学素子。
【請求項５】
複数のマイクロレンズが配列され、互いに対向配置された第１マイクロレンズアレイ及び第２マイクロレンズアレイを有し、
前記第１マイクロレンズアレイ又は前記第２マイクロレンズアレイの少なくともいずれか一方が、前記マイクロレンズアレイとして構成され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。
【請求項６】
前記複数のマイクロレンズは、隣り合うマイクロレンズの中心同士の間隔が等しくなるように配列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。
【請求項７】
請求項１乃至６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。
【請求項８】
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を有し、ヘッドアップディスプレイにおいて虚像として視認される画像を生成する光学素子と、
前記光学素子に前記画像を構成する光を出射する光源と、を有する光源ユニットであって、
前記マイクロレンズアレイは、配列されたマイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さいことを特徴とする光源ユニット。
【請求項９】
前記光源は、レーザスキャン型光源であることを特徴とする請求項８に記載の光源ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
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マイクロレンズアレイを有し、ヘッドアップディスプレイにおいて虚像として視認される画像を生成する光学素子であって、前記マイクロレンズアレイは、配列された前記マイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有し、前記複数の領域は、前記マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さいことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項８に記載の発明では、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を有し、ヘッドアップディスプレイにおいて虚像として視認される画像を生成する光学素子と、前記光学素子に前記画像を構成する光を出射する光源と、を有する光源ユニットであって、前記マイクロレンズアレイは、配列されたマイクロレンズの曲率半径が異なる複数の領域を有し、前記複数の領域は、前記マイクロレンズアレイの中心から離れた領域ほど、配列されたマイクロレンズの曲率半径が小さいことを特徴とする。
【国際調査報告】
2013153655.tif 000014
2013153655.tif 000015
2013153655.tif 000016
2013153655.tif 000017