(57)【要約】【課題】  光学特性を向上させることができるマイクロレンズアレイ素子を提供する。【解決手段】  マイクロレンズアレイ素子は、樹脂製のマイクロレンズアレイ素子において、マイクロレンズアレイ素子のレンズ配置領域における光学軸の方位（複屈折の主軸方位）と基準方位との成す角をθとすると、−２０°≦θ≦２０°が成立する。この場合、光学特性を向上させることができる、マイクロレンズアレイ素子を提供することが可能である。【選択図】図１８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロレンズアレイ素子において、
マイクロレンズアレイを構成する各レンズが配置されるレンズ配置領域における複屈折の主軸方位と基準方位との成す角をθとすると、
−２０°≦θ≦２０°が成立することを特徴とするマイクロレンズアレイ素子。
【請求項２】
前記レンズ配置領域に隣接するゲート領域を備え、
前記ゲート領域は、平面視で、前記レンズ配置領域に近づくほど徐々に又は段階的に幅が広くなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイ素子。
【請求項３】
マイクロレンズアレイ素子であって、
マイクロレンズアレイを構成する各レンズが配置されるレンズ配置領域と、
前記レンズ配置領域に隣接するゲート領域と、を備え、
前記ゲート領域は、平面視で、前記レンズ配置領域に近づくほど徐々に又は段階的に幅が広くなることを特徴とするマイクロレンズアレイ素子。
【請求項４】
前記ゲート領域は、平面視で、最大幅が前記レンズ配置領域の前記ゲート領域側の端部の幅以下であることを特徴とする請求項２又は３に記載のマイクロレンズアレイ素子。
【請求項５】
前記レンズ配置領域は、平面視で、前記ゲート領域側に短辺部を有する矩形状であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ素子。
【請求項６】
前記レンズ配置領域は、少なくとも一方向に沿って湾曲していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ素子。
【請求項７】
前記平面視は、前記レンズ配置領域の中心における法線方向から見たものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ素子。
【請求項８】
光源部と、
前記光源部からの光により画像を形成する画像形成素子と、
前記画像を形成する光が前記レンズ配置領域の少なくとも一部に照射される請求項１〜７のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ素子と、を備える画像表示装置。
【請求項９】
前記光源部は、直線偏光を射出する光源を含み、
前記基準方位は、前記画像を形成する光の偏光方向に一致することを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記光源は、複数あり、
前記光源部は、前記複数の光源からの光を合成する合成手段を更に含み、
白色の画像データに基づいて前記複数の光源を駆動して画像を表示するとき、該画像の全領域の色度座標が色度座標系において白色中心を中心とする半径が０．０１５の円内に収まることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記マイクロレンズアレイ素子を介した光を透過反射部材に導く投光部を更に備えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
偏光を射出する光源を含む光源部と、
前記光源部からの光により画像を形成する画像形成素子と、
前記画像を形成する光が通過する光学的有効領域を有するスクリーン部材と、を備え、
前記スクリーン部材は、前記光学的有効領域における複屈折の主軸方位と前記画像を形成する光の偏光方向との成す角をθとすると、
−２０°≦θ≦２０°が成立することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
前記スクリーン部材は、マイクロレンズアレイ素子であり、
前記光学的有効領域は、マイクロレンズアレイを構成する各レンズが配置されるレンズ配置領域の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記光源は、複数あり、
前記光源部は、前記複数の光源からの光を合成する合成手段を更に含み、
白色の画像データに基づいて前記複数の光源を駆動して画像を表示するとき、該画像の全領域の色度座標が色度座標系において白色中心を中心とする半径が０．０１５の円内に収まることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記スクリーン部材を介した光を透過反射部材に導く投光部を更に備えることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
請求項１１又は１５に記載の画像表示装置と、
前記画像表示装置が搭載される物体と、を備える物体装置。
【請求項１７】
前記物体は、前記透過反射部材を有する移動体であることを特徴とする請求項１６に記載の物体装置。
【請求項１８】
マイクロレンズアレイ素子を射出成型によって成型するための金型であって、
マイクロレンズアレイを構成する各レンズが配置されるレンズ配置領域を形成するための形成部と、
前記形成部に樹脂を導入するためのゲート部と、を備え、
前記ゲート部の内壁は、平面視で、前記形成部に近づくほど徐々に又は段階的に幅が広くなることを特徴とする金型。
【請求項１９】
前記ゲート部の内壁は、平面視で、最大幅が前記形成部の前記ゲート部側の端部の幅以下であることを特徴とする請求項１８に記載の金型。
【請求項２０】
前記形成部の内壁は、平面視で、前記ゲート部側に短辺部を有する矩形状であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の金型。
【請求項２１】
請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の金型を用いて成型されたマイクロレンズアレイ素子。
【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素子、画像表示装置、物体装置及び金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヘッドアップディスプレイ等の画像表示装置においてマイクロレンズアレイ素子等のスクリーン部材を用いることが知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スクリーン部材、例えば特許文献１〜３に開示されているマイクロレンズアレイ素子では、光学特性を向上させることに関して改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、マイクロレンズアレイ素子において、マイクロレンズアレイを構成する各レンズが配置されるレンズ配置領域における複屈折の主軸方位と基準方位との成す角をθとすると、−２０°≦θ≦２０°が成立することを特徴とするマイクロレンズアレイ素子である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、光学特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、それぞれ本発明の一実施形態の画像表示装置を説明するための図（その１〜その３）である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、それぞれ微細凸レンズによる拡散と干渉性ノイズ発生を説明するための図（その１及びその２）である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、それぞれ干渉性ノイズの除去を説明するための図（その１〜その３）である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、微細凸レンズの配列形態例を３例示す図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、微細凸レンズの配列形態の他の例を４例示す図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、アナモフィックな微細凸レンズを説明するための図である。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、マイクロレンズアレイ素子の例を２例説明するための図である。
【図８】ランダム配列レンズアレイについて説明するための図である。
【図９】マイクロレンズアレイ素子のレンズ配置領域の一例を示す斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、比較例のマイクロレンズアレイ素子を射出成型により成型する手順を説明するための図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、本実施形態のマイクロレンズアレイ素子を射出成型により成型する手順を説明するための図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、それぞれ比較例及び本実施形態のマイクロレンズアレイ素子の平面図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、それぞれ比較例及び本実施形態のマイクロレンズアレイ素子のレンズ配置領域における歪みの有無について説明するための図である。
【図１４】レンズ配置領域が湾曲しているマイクロレンズアレイ素子をレンズ配置領域が平坦なマイクロレンズ素子と同様に取り扱う方法を説明するための図である。
【図１５】白色の画像データに基づいて虚像を生成したときの、マイクロレンズアレイ素子のレンズ配置領域における複数点が白色を実現できているか否かを判定する方法を説明するための図である。
【図１６】比較例のマイクロレンズアレイ素子を用いて白色の画像データに基づいて虚像を生成したときのリタデーションと光学軸の方位の関係を示すマップである。
【図１７】比較例のマイクロレンズアレイ素子を用いて白色の画像データに基づいて生成された虚像で測定されたｕ´−ｖ´色度座標を示す色度マップである。
【図１８】本実施形態のマイクロレンズアレイ素子を用いて白色の画像データに基づいて虚像を生成したときのリタデーションと光学軸の方位の関係を示すマップである。
【図１９】本実施形態のマイクロレンズアレイ素子を用いて白色の画像データに基づいて生成された虚像で測定されたｕ´−ｖ´色度座標を示す色度マップである。
【図２０】図２０（ａ）〜図２０（ｃ）は、それぞれ変形例の改良金型と該改良金型を用いて成型されたマイクロレンズアレイ素子を示す図である。
【図２１】光学軸の方位のずれについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、一実施形態を説明する。
図１は、一実施形態の画像表示装置を説明するための図である。
【０００８】
図１に即して説明する画像表示装置１０００は、２次元のカラー画像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であり、図１（ａ）に装置の全体を説明図的に示す。
【０００９】
画像表示装置１０００は、一例として、車両、航空機、船舶等の移動体に搭載され、該移動体に設けられた透過反射部材１０（例えばフロントウインドシールド）を介して該移動体の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば速度、走行距離等の情報）を視認可能にする。以下では、移動体に設定されたＸＹＺ３次元直交座標系（移動体と共に移動する座標系）を適宜用いて説明する。なお、「透過反射部材」とは、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部材を意味する。
【００１０】
図１（ａ）において、符号１００で示す部分は「光源部」であり、この光源部１００からカラー画像表示用の画素表示用ビームＬＣが＋Ｚ方向に射出される。
【００１１】
画素表示用ビームＬＣは、赤（以下「Ｒ」と表示する。）、緑（以下「Ｇ」と表示する。）、青（以下「Ｂ」と表示する。）の３色のビームを１本に合成したビームである。
【００１２】
即ち、光源部１００は、例えば、図１（ｂ）の如き構成となっている。
【００１３】
図１（ｂ）において、符号ＲＳ、ＧＳ、ＢＳで示す光源としての半導体レーザは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂのレーザ光（直線偏光）を放射する。ここでは、各半導体レーザとして、端面発光レーザとも呼ばれるレーザダイオード（ＬＤ）が用いられている。なお、半導体レーザとして、端面発光レーザに代えて、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いても良い。
【００１４】
符号ＲＣＰ、ＧＣＰ、ＢＣＰで示すカップリングレンズは、半導体レーザＲＳ、ＧＳ、ＢＳから射出される各レーザ光の発散性を抑制する。
【００１５】
カップリングレンズＲＣＰ、ＧＣＰ、ＢＣＰにより発散性を抑制された各色レーザ光束は、アパーチュアＲＡＰ、ＧＡＰ、ＢＡＰにより整形される（光束径を規制される）。
【００１６】
整形された各色レーザ光束はビーム合成プリズム１０１に入射する。
ビーム合成プリズム１０１は、Ｒ色光を透過させＧ色光を反射するダイクロイック膜Ｄ１と、Ｒ・Ｇ色光を透過させＢ色光を反射するダイクロイック膜Ｄ２を有する。
【００１７】
従って、ビーム合成プリズム１０１からは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色レーザ光束が１本の光束に合成されて射出される。
【００１８】
射出される光束は、レンズ１０２により所定の光束径の「平行ビーム」に変換される。
この「平行ビーム」が、画素表示用ビームＬＣである。
【００１９】
画素表示用ビームＬＣを構成するＲ、Ｇ、Ｂの各色レーザ光束は、表示するべき「２次元のカラー画像」の画像信号により（画像情報（画像データ）に応じて）強度変調されている。強度変調は、半導体レーザを直接変調する直接変調方式であっても良いし、半導体レーザから射出されたレーザ光束を変調する外部変調方式であっても良い。
【００２０】
即ち、半導体レーザＲＳ、ＧＳ、ＢＳは、図示されない駆動手段により、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分の画像信号により発光強度を変調される。
【００２１】
光源部１００から射出された画素表示用ビームＬＣは、画像形成素子としての２次元偏向手段６に入射し、２次元的に偏向される。
２次元偏向手段６は、本実施形態では、微小なミラーを「互いに直交する２軸」を揺動軸として揺動するように構成されたものである。
【００２２】
即ち、２次元偏向手段６は具体的には、半導体プロセス等で微小揺動ミラー素子として作製されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）である。
【００２３】
２次元偏向手段は、この例に限らず、他の構成のもの、例えば、１軸の回りに揺動する微小ミラーを２個、揺動方向が互いに直交するように組み合わせたもの等でもよい。
【００２４】
上記の如く２次元的に偏向された画素表示用ビームＬＣは、凹面鏡７に入射し、マイクロレンズアレイ素子８に向けて反射される。
【００２５】
凹面鏡７の光学作用は、２次元的に偏向された画素表示用ビームＬＣによって透過反射部材１０上に形成される画像の歪みをとることである。
即ち、凹面鏡７により反射された画素表示用ビームＬＣは、２次元偏向手段６による偏向に伴い平行移動しつつマイクロレンズアレイ素子８に入射し、該マイクロレンズアレイ素子８を２次元的に走査する。ここでのマイクロレンズアレイ素子８は、スクリーン部材として機能する。
【００２６】
この２次元的な走査により、マイクロレンズアレイ素子８に「カラーの２次元画像」が形成される。
【００２７】
勿論、マイクロレンズアレイ素子８に各瞬間に表示されるのは「画素表示用ビームＬＣが、その瞬間に照射している画素のみ」である。
【００２８】
カラーの２次元画像は、画素表示用ビームＬＣによる２次元的な走査により「各瞬間に表示される画素の集合」として形成される。
マイクロレンズアレイ素子８に、上記の如く「カラーの２次元画像」が形成され、上記画像情報の画素単位の光（各画素に対応する光）である画素光が、凹面鏡９に入射して反射される。
【００２９】
図１には示されていないが、マイクロレンズアレイ素子８は後述する「微細凸レンズ構造」を有している。凹面鏡９は「虚像結像光学系」を構成する。
【００３０】
「虚像結像光学系」は、前記「カラーの２次元画像」の拡大虚像１２を結像させる。
拡大虚像１２の結像位置の手前側には、透過反射部材１０が設けられ、拡大虚像１２を結像する光束を、観察者１１（図１（ａ）には観察者の目を示す。）の側へ反射する。なお、観察者１１（例えば移動体を操縦する操縦者）は、透過反射部材１０で反射されたレーザ光の光路上の所定の観察位置から虚像を視認する。
【００３１】
この反射光により、観察者１１は拡大虚像１２を視認できる。
【００３２】
図１（ａ）に示す如く、図の上下方向を「Ｙ方向」、図面に直交する方向を「Ｘ方向」とする。
【００３３】
図１（ａ）に示す場合には、Ｙ方向は通常、観察者１１にとって上下方向であり、この方向を「縦方向」と呼ぶ。
【００３４】
また、Ｘ方向は通常、観察者にとって左右方向であり、この方向を「横方向」と呼ぶ。
【００３５】
マイクロレンズアレイ素子８は、上述の如く、微細凸レンズ構造を有している。
後述するように、微細凸レンズ構造は「複数の微細凸レンズ（マイクロレンズ）が、画素ピッチに近いピッチで密接して配列された」ものである。
【００３６】
ここでは、複数の微細凸レンズは、凸面が入射面となるようにＺ方向に直交する平面（ＸＹ平面）に沿って所定ピッチで２次元配列されている。その具体的な配列形態としては、Ｘ方向を行方向、Ｙ方向を列方向とするマトリクス状（正方行列状）の配列や、ハニカム配列（ジグザグ配列）が挙げられる。一例として、各微細凸レンズの光軸は、Ｚ軸に平行となっている。
【００３７】
各微細凸レンズの平面形状（Ｚ軸方向から見た形状）は、例えば円形、正Ｎ角形（Ｎは３以上の自然数）等である。ここでは、微細凸レンズの各々は、互いに曲率（曲率半径）が等しい。
【００３８】
そして、個々の微細凸レンズは、画素表示用ビームＬＣを等方的に拡散させる機能を持つ。すなわち、各微細凸レンズは、全方位に均等な拡散パワーを持つ。以下に、この「拡散機能」を簡単に説明する。
【００３９】
図１（ｃ）において、符号Ｌ１〜Ｌ４は、マイクロレンズアレイ素子８に入射する４本の画素表示用ビームを示している。
【００４０】
これらの４本の画素表示用ビームＬ１〜Ｌ４は、マイクロレンズアレイ素子８に形成される２次元画像の４隅に入射する画素表示用ビームであるものとする。
【００４１】
これら４本の画素表示用ビームＬ１〜Ｌ４は、マイクロレンズアレイ素子８を透過すると、ビームＬ１１〜Ｌ１４のように変換される。
【００４２】
仮に、画素表示用ビームＬ１〜Ｌ４で囲まれる断面が横長の４辺形の光束を、マイクロレンズアレイ素子８に入射させると、この光束は「ビームＬ１１〜Ｌ１４で囲まれる断面が横長の４辺形の発散性の光束」となる。
【００４３】
微細凸レンズのこの機能が「拡散機能」である。
【００４４】
「ビームＬ１１〜Ｌ１４で囲まれる発散性の光束」は、このように発散性光束に変換された画素表示用ビームを時間的に集合した結果である。
【００４５】
画素表示用ビームを拡散させるのは「透過反射部材１０により反射された光束が、観察者１１の目の近傍の広い領域を照射する」ようにするためである。
【００４６】
上記拡散機能が無い場合には、透過反射部材１０により反射された光束が「観察者１１の目の近傍の狭い領域」のみを照射する。
【００４７】
このため、観察者１１が頭部を動かして、目の位置が上記「狭い領域」から逸れると、観察者１１は拡大虚像１２を視認できなくなる。
【００４８】
上記のように、画素表示用ビームＬＣを拡散させることにより、透過反射部材１０による反射光束は「観察者１１の目の近傍の広い領域」を照射する。
【００４９】
従って、観察者が「頭を少々動かし」ても、拡大虚像１２を確実に視認できる。
【００５０】
上記の如く、本実施形態において、マイクロレンズアレイ素子８に入射する画素表示用ビームＬＣは平行ビームであるが、マイクロレンズアレイ素子８を透過した後は発散性のビームとなる。
【００５１】
ところで、レーザ光により被走査媒体（例えば透過型又は反射型のスクリーン）を走査して画像を形成する走査型の画像表示装置では、コヒーレント光であるレーザ光の強い干渉性によって視認される虚像が不規則にちらつくスペックルノイズが生じる。そこで、走査型の画像表示装置における被走査媒体として、レーザ光のビーム径に近いピッチで複数のマイクロレンズ（微細凸レンズ）が配列されたマイクロレンズアレイ（微細凸レンズ構造）を用いることで、スペックルノイズの強度を低減しつつ発散角を任意に制御して虚像の視認性を向上させることが行われている。
【００５２】
この発明におけるマイクロレンズアレイ素子８は、画素表示用ビームＬＣを拡散させる複数の微細凸レンズが、画素ピッチに近いピッチで密接して配列された「微細凸レンズ構造」を有する。
【００５３】
微細凸レンズは「画素表示用ビームＬＣのビーム径」より大きい。
【００５４】
微細凸レンズを「画素表示用ビームＬＣのビーム径」より大きくするのは、干渉性ノイズ低減のためであり、以下これを、図２及び図３を参照して説明する。
【００５５】
図２（ａ）において、符号８０２はマイクロレンズアレイ素子を示す。
マイクロレンズアレイ素子８０２は、微細凸レンズ８０１を配列した微細凸レンズ構造を有する。
【００５６】
符号８０３で示す「画素表示用ビーム」の光束径８０７は、微細凸レンズ８０１の大きさよりも小さい。
【００５７】
即ち、微細凸レンズ８０１の大きさ８０６は、光束径８０７よりも大きい。
なお、本実施形態では、画素表示用ビーム８０３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、光束径８０７は、光強度分布における光強度が「１／ｅ２」に低下する光束半径方向距離である。
図２（ａ）では、光束径８０７は微細凸レンズ８０１の大きさ８０６に等しく描かれているが、光束径８０７が「微細凸レンズ８０１の大きさ８０６」に等しい必要は無い。
微細凸レンズ８０１の大きさ８０６をはみ出さなければよい。
【００５８】
図２（ａ）において、画素表示用ビーム８０３は、その全体が１個の微細凸レンズ８０１に入射し、発散角８０５をもつ拡散光束８０４に変換される。
【００５９】
なお、「発散角」は、以下において「拡散角」と呼ぶこともある。
【００６０】
図２（ａ）の状態では、拡散光束８０４は１つで、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。
【００６１】
なお、発散角８０５の大きさは、微細凸レンズ８０１の形状により適宜設定できる。
【００６２】
図２（ｂ）では、画素表示用ビーム８１１は、光束径が微細凸レンズの配列ピッチ８１２の２倍となっており、２個の微細凸レンズ８１３、８１４に跨って入射している。
【００６３】
この場合、画素表示用ビーム８１１は、入射する２つの微細凸レンズ８１３、８１４により２つの発散光束８１５、８１６のように拡散される。
【００６４】
２つの発散光束８１５、８１６は、領域８１７において重なり合い、この部分で互いに干渉して干渉性ノイズを発生する。
【００６５】
図３（ａ）は、画素表示用ビーム８２４が、マイクロレンズアレイ素子８２１の、２つの微細凸レンズ８２２、８２３に跨って入射している状態を示す。
【００６６】
画素表示用ビーム８２４の光束径は、微細凸レンズ８２２等の大きさに等しい。
この場合、微細凸レンズ８２２に入射したビーム部分は発散光束８２６となり、微細凸レンズ８２３に入射したビーム部分は発散光束８２７となって拡散される。
【００６７】
発散光束８２６と８２７とは、互いに遠ざかる方向へ拡散されるので、これらが相互に重なり合うことはなく、従って、この状態で干渉性ノイズは発生しない。
【００６８】
即ち、微細凸レンズにより拡散された光束による干渉性ノイズは、画素表示用ビーム８２４のビーム径を、微細凸レンズ８２２の大きさ以下に設定すれば発生しない。
【００６９】
微細凸レンズの径と、マイクロレンズアレイ素子に入射する画素表示用ビームのビーム径の具体的な数値例を例示する。
【００７０】
画素表示用ビームのビーム径を、例えば１５０μｍ程度に設定することは容易である。
【００７１】
この場合には、微細凸レンズ構造を構成する微細凸レンズの大きさは、上記１５０μｍ以上の大きさ、例えば、１６０μｍ、２００μｍ等に設定すれば良い。
【００７２】
図３（ａ）に示すマイクロレンズアレイ素子８２１では、微細凸レンズ８２２、８２３…は隙間なく配列されている。
【００７３】
従って、隣接する微細凸レンズ面の「境界部の幅（以下「境界幅」とも言う。）は０」である。
このため、微細凸レンズ８２２、８２３に、図３（ａ）の如く入射する画素表示用ビーム８２４から発生する発散光束は、発散光束８２６、８２７のみである。
【００７４】
しかしながら、実際に形成される微細凸レンズ構造では「隣接する微細凸レンズの境界幅が０となる」ことは無い。
【００７５】
即ち、図３（ｂ）に示すマイクロレンズアレイ素子８３１のように、実際に形成される微細凸レンズ構造では、微細凸レンズ８３３、８３４の境界部８３５は「幅：０」とはならない。
【００７６】
微細凸レンズ８３３、８３４の境界部８３５は、微視的には「曲面が滑らかに連続」しており、境界部８３５には曲面が形成される。
【００７７】
このように境界部８３５に形成された曲面は、この部分に画素表示用ビームが入射すると、入射光部分に対して「微小なレンズ面」として作用する。
【００７８】
従って、微細凸レンズ８３３、８３４に跨って入射する画素表示用ビーム８３２は、発散光束８３６、８３７とともに発散光束８３８も発生させる。
【００７９】
発散光束８３８は境界部８３５の曲面のレンズ作用により発生し、発散光束８３６、８３７と、領域８３９、８４０において重なり合って干渉し、干渉性ノイズを発生させる。
【００８０】
図３（ｃ）は、微細凸レンズ構造における「干渉性ノイズの軽減ないし防止」を説明するための図である。
【００８１】
微細凸レンズ構造において、微細凸レンズ８４１、８４２のレンズ面が緩やかに繋がった境界部８４３の曲面形状は、それ自体が「微小なレンズ面」をなしている。
【００８２】
境界部８４３の曲面形状の曲率半径を図の如く「ｒ」とする。
【００８３】
ここで、説明の簡単のため、微細凸レンズ構造に入射する画素表示用ビームを「波長：λの単色レーザ光束」とする。
【００８４】
境界部８４３の曲率半径：ｒが、画素表示用ビームの波長：λよりも大きい場合（ｒ＞λ）、曲率半径：ｒの曲面は、入射する画素表示用ビームに対してレンズ作用を及ぼす。
【００８５】
従ってこの場合、境界部８４３を通過するビーム成分は発散され、微細凸レンズ８４１、８４２により拡散された光束と重なり合って干渉し、干渉性ノイズを発生する。
【００８６】
一方、境界部８４３の曲率半径：ｒが、画素表示用ビームの波長：λより小さくなると、境界部８４３は画素表示用ビームに対して「サブ波長構造」となる。
周知の如く、サブ波長構造は「サブ波長構造よりも大きい波長の光」に対してはレンズ作用を生じない。
従って、波長：λより小さい曲率半径：ｒをもった境界部８４３は「レンズ」として作用せず、画素表示用ビームを直進的に透過させ、発散させることがない。
【００８７】
このため、境界部８４３を直進的に透過したビーム部分と、微細凸レンズ８４１、８４２により拡散された発散光束とは重なり合わず、干渉による干渉性ノイズは発生しない。
【００８８】
即ち、画素表示用ビームのビーム径：ｄ、波長：λ、微細凸レンズの大きさ：Ｄ、境界部をなす面の曲率半径：ｒの大小関係は、以下のように定めるのが良い。
Ｄ＞ｄ、λ＞ｒ  。
【００８９】
表示すべき２次元の拡大虚像がモノクロ画像である場合には、波長：λの単色のコヒーレント光により画素表示用ビームを形成する。
従って、この場合には、上記Ｄ、ｄ、ｒ、λが上記大小関係を満足するように設定することにより、干渉性ノイズを抑制できる。
【００９０】
本実施形態のように、２次元のカラー画像（拡大虚像）を表示する場合、画素表示用ビームＬＣは、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のビームの合成されたものである。
【００９１】
これらの３ビームの波長をλＲ（＝６４０ｎｍ）、λＧ（＝５１０ｎｍ）、λＢ（＝４４５ｎｍ）とすると、これらの大小関係は「λＲ＞λＧ＞λＢ」である。
【００９２】
従って、干渉性ノイズ防止の観点からすれば、上記境界部をなす面の曲率半径：ｒを、最短波長：λＢよりも小さく、例えば、４００ｎｍとすればよい。
【００９３】
しかし、最長波長：λＲよりも小さい曲率半径：ｒ（例えば６００ｎｍ）を設定すれば、画像表示ビームのＲ成分による干渉性ノイズを防止できる。
【００９４】
即ち、干渉性ノイズを有効に軽減させることができる。
【００９５】
「ｒ（例えば５００ｎｍ）＜λＧ」とすれば、画像表示ビームのＲ成分およびＧ成分の光による干渉性ノイズを防止できる。
画素表示用ビームＬＣが「Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のビームの合成されたもの」である場合、干渉性ノイズは、これら３色の成分について独立に発生する。
そして、これら独立した３色Ｒ、Ｇ、Ｂのビームの干渉性ノイズの「総体」が、視認される干渉性ノイズとなる。
従って、３色の干渉性ノイズのうち、１色でも干渉性ノイズが無くなれば、視認される干渉性ノイズは大幅に改善され、観察画像の画質向上に寄与する。
従って、干渉性ノイズの防止効果は、３色のうちで「最も長波長のＲ成分」のみでも効果があり、次いでＧ成分、Ｂ成分という順で「低減効果」が向上する。
したがって、最長波長：λＲよりも小さい曲率半径：ｒ（例えば６００ｎｍ）を設定すれば、干渉性ノイズの軽減上、一定の効果を達成できる。
干渉性ノイズの視認性は、波長やビーム径・マルチ／シングルモードなどでノイズ強度は変わるが、一般的にはＲ≒Ｇ＞Ｂの順で高い。
即ち、波長：λＢの光は人間の眼の視感度が低く、干渉性ノイズは目立ちにくい。
従って、波長：λＧよりも小さい曲率半径：ｒ（例えば５００ｎｍ）を設定すれば、視認性の比較的高い波長：λＲとλＧの光による干渉性ノイズを軽減できる。
視感度が低い波長：λＢの光による干渉性ノイズは発生しても、さほど目立たない。
勿論、波長：λＢよりも小さい曲率半径：ｒ（例えば４００ｎｍ）を設定すれば、上記の如く、干渉性ノイズを更に有効に軽減できる。
【００９６】
微細凸レンズ構造を構成する複数の微細凸レンズそれぞれの大きさは、上記の如く、１００μｍオーダであり、これは通常の「マイクロレンズ」として実現できる。
【００９７】
また、複数の微細凸レンズを配列した微細凸レンズ構造は「マイクロレンズアレイ」として実現できる。
【００９８】
従って、以下、微細凸レンズを「マイクロレンズ」とも呼び、微細凸レンズ構造を「マイクロレンズアレイ」とも呼ぶこととする。
【００９９】
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などを用いて形成する方法が知られている。
【０１００】
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。
【０１０１】
隣接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、隣接マイクロレンズ面の形成する境界部を「尖鋭化」することにより実現できる。
【０１０２】
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、種々の方法が知られている。
【０１０３】
例えば、特許第４２００２２３号公報は、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を開示している。
【０１０４】
また、特許第５０１０４４５号公報は、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を開示している。
【０１０５】
例えば、これらの公知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、上に説明したマイクロレンズアレイ素子は、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。
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、上記曲率半径：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。
【０１０６】
上には、図１に示す画像表示装置（ヘッドアップディスプレイ装置）について説明した。
【０１０７】
図１に示す凹面鏡７は、「２次元的に偏向された画素表示用ビームＬＣによって透過反射部材１０上に形成される画像の歪みをとる機能」を持つ。
即ち、凹面鏡７は「２次元的に偏向された画素表示用ビームの偏向範囲を調整し、マイクロレンズアレイ素子の走査範囲を規制する偏向範囲規制手段」として機能する。
【０１０８】
このような偏向範囲規制手段は、２次元偏向手段６により２次元的に偏向された画素表示用ビームの偏向角がさほど大きくない場合には、省略することもできる。
【０１０９】
微細凸レンズ構造（マイクロレンズアレイ）および微細凸レンズ（マイクロレンズ）に対する条件は上記の如くである。
【０１１０】
即ち、「画素表示用ビームのビーム径より大きい複数の微細凸レンズが、画素ピッチに近いピッチで密接して配列されて微細凸レンズ構造を構成」する。
【０１１１】
そこで、このような条件を満足するマイクロレンズアレイの具体的な形態を３例、図４に示す。
図４（ａ）に形態例を示すマイクロレンズアレイ８７は、正方形形状のマイクロレンズ８７１１、８７１２…等を正方行列状に配列したものである。
【０１１２】
ヘッドアップディスプレイ装置において表示される２次元画像（拡大虚像）の画素数は、マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの配列周期で決定される。
【０１１３】
図４（ａ）の配列の場合、Ｘ軸方向に隣接するマイクロレンズ８７１１、８７１２の中心間距離をＸ１とする。
【０１１４】
また、図においてＹ軸方向に隣接するマイクロレンズ８７１１、８７２１の中心間距離をＹ１とする。これら、Ｘ１、Ｙ１を「１画素の実効サイズ」と見做すことができる。
【０１１５】
「１画素の実効サイズ」を以下において「１画素の実効ピッチ」あるいは「実効画素ピッチ」とも呼ぶ。
【０１１６】
図４（ｂ）に形態例を示すマイクロレンズアレイ８８は、正六角形形状のマイクロレンズ８８１１、８８２１…を稠密に配列したものである。
【０１１７】
この場合のマイクロレンズの配列では、配列されるマイクロレンズ８８１１等は、Ｘ軸方向に平行な辺を持たない。
【０１１８】
即ち、Ｘ軸方向に配列するマイクロレンズの上辺・下辺は「ジグザク状」になるので、このような配列を「ジグザグ型配列」と呼ぶ。
【０１１９】
図４（ｃ）に形態例を示すマイクロレンズアレイ８９は、正六角形形状のマイクロレンズ８９１１、８９２１…を稠密に配列したものである。
【０１２０】
この場合のマイクロレンズの配列では、配列されるマイクロレンズ８９１１等は、Ｘ軸方向に平行な辺を持っている。この場合の配列を「アームチェア型配列」と呼ぶ。
【０１２１】
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」と呼ぶ。
【０１２２】
図４（ｃ）に示すアームチェア型配列は、図４（ｂ）に示すジグザグ型配列を、９０度回転させた配列である。
ジグザグ型配列では、図に示すＸ２を「Ｘ軸方向の実効画素ピッチ」、Ｙ２を「Ｙ軸方向の実効画素ピッチ」と見做すことができる。
【０１２３】
アームチェア型配列では、図に示すＸ３を「Ｘ軸方向の実効画素ピッチ」、Ｙ３を「Ｙ軸方向の実効画素ピッチ」と見做すことができる。
【０１２４】
図４（ｂ）で、実効画素ピッチ：Ｙ２は、マイクロレンズ８８２１の中心と、マイクロレンズ８８１１の右側の辺の中点との距離である。
【０１２５】
図４（ｃ）で、実効画素ピッチ：Ｘ３は、マイクロレンズ８９１１の右側に接する２つのマイクロレンズの接する辺の中点とマイクロレンズ８９１１の中心との距離である。
【０１２６】
ジグザク型配列においては、Ｘ軸方向の実効画素ピッチ：Ｘ２が小さいので、画像表示におけるＸ軸方向の分解能を向上させることができる。
【０１２７】
また、アームチェア型配列においては、Ｙ軸方向の分解能を向上させることができる。
【０１２８】
このように、マイクロレンズをハニカム型に配列することにより、実際のレンズ径よりも小さい画素を実効的に表現でき、実効画素数を向上させることが可能である。
【０１２９】
上述の如く、マイクロレンズアレイ素子の微細凸レンズ構造（マイクロレンズアレイ）において、隣接するマイクロレンズの境界部は、曲率半径：ｒを有する。
【０１３０】
曲率半径：ｒは、例えば、画素表示用ビームのＲ成分の波長：λＲよりも小さい。
【０１３１】
従って、前述の如く、「Ｒ成分のコヒーレント光の干渉による干渉性ノイズ」は防止される。
【０１３２】
しかし、画素表示用ビームのＧ成分光の波長：λＧやＢ成分光の波長：λＢよりも、前記曲率半径：ｒが大きければ、これらの光は境界部で拡散され、互いに干渉する。
【０１３３】
従って、この干渉による干渉性ノイズは発生する。
【０１３４】
この場合、図４（ａ）の「正方行列状の配列」であると、境界部での発散（拡散）は、図のＸａ方向およびＹａ方向の２方向に生じ、それぞれが干渉性ノイズの原因となる。
【０１３５】
これに対し、図４（ｂ）の配列だと、境界部での発散は、８Ａ、８Ｂ、８Ｃの３方向に起こる。また、図４（ｃ）の場合だと、９Ａ、９Ｂ、９Ｃの３方向に拡散する。
【０１３６】
即ち、境界部での発散は、正方行列状配列では２方向に発生し、ハニカム状配列では３方向に生じる。
【０１３７】
従って、干渉性ノイズの発生は、正方行列状の配列では２方向的、ハニカム状の配列では３方向的に生じる。
【０１３８】
即ち、発生する干渉性ノイズは、正方行列状配列では「２方向に分散」されるのに対し、ハニカム状の配列では「３方向に分散」される。
【０１３９】
干渉性ノイズを生じさせるコヒーレント光の最大強度は一定である。
従って、分散される数が大きいほど「発生する干渉性ノイズのコントラスト」は弱められて視認され難く（目立ち難く）なる。
【０１４０】
従って、「境界部の曲率半径：ｒよりも小さい波長の成分による干渉性ノイズ」が許容できない場合には、マイクロレンズの配列は「ハニカム状配列」とするのがよい。
【０１４１】
なお、境界幅が前記波長：λＲより大きい場合には、Ｒ成分のコヒーレント光による干渉性ノイズも発生する。
【０１４２】
しかし、隣接する微細凸レンズの「レンズ面間の境界幅」は微小であり、微小な境界幅の部分に入射するコヒーレント光の光エネルギは小さい。
【０１４３】
従って、干渉性ノイズを発生させる光エネルギも大きくは無い。
従って、干渉性ノイズが発生したとしても、ハニカム状配列の場合は、上記の如く、３方向に分散されることで、コントラストは弱くなる。
【０１４４】
従って、干渉性ノイズの視認性は有効に軽減されることとなる。
【０１４５】
図１（ａ）に即して説明したように、２次元の拡大虚像１２を結像する虚像結像光学系は、凹面鏡９により構成される。
【０１４６】
即ち、拡大虚像１２は、凹面鏡９により結像される画素像の集合である。
微細凸レンズであるマイクロレンズに「アナモフィックな機能」を持たせると、微小凸レンズの拡散機能を、互いに直交する方向において異ならせることができる。
【０１４７】
図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照すると、図６（ａ）及び図６（ｂ）において符号８０は、マイクロレンズアレイ素子８に稠密に形成されたマイクロレンズ（微細凸レンズ）の個々を説明図として示している。図６（ａ）の例では、微細凸レンズは、縦長の楕円形であり、「マトリクス状配列」（正方行列状配列）で配列されている。
図６（ｂ）の例では、微細凸レンズ８０は、Ｘ軸方向に平行な辺を持つ縦長の六角形であり、「アームチェア型配列」で配列されている。
微細凸レンズ８０は、そのレンズ面の曲率半径が、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なり、Ｘ軸方向の曲率半径：Ｒｘは、Ｙ軸方向の曲率半径：Ｒｙよりも小さい。すなわち、微細凸レンズ８０は、Ｘ軸方向の曲率がＹ軸方向の曲率よりも大きい。
【０１４８】
従って、微細凸レンズ８０のＸ軸方向のパワー（拡散パワー）は、Ｙ軸方向のパワー（拡散パワー）よりも大きい。
また、レンズ面のＸ軸方向とＹ軸方向との両方に曲率を持たせたので、図６（ｂ）に示されるように、微細凸レンズを六角形にでき、上記の如く「干渉性ノイズの視認性」を弱めることができる。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、１個の微細凸レンズ８０に、画素表示用ビームＬＣが入射した場合を示している。図６（ａ）及び図６（ｂ）では、個々の微細凸レンズ８０のＹ軸方向の幅がＸ軸方向の幅よりも長い。
【０１４９】
また、図６（ａ）に示されるように、画素表示用ビームＬＣのビーム径を「Ｙ軸方向に長い楕円形状」とし、Ｙ軸方向における光束径を、微細凸レンズ８０のＹ軸方向の径より小さくする。
このようにすれば、画素表示用ビームＬＣを「レンズ境界を跨がずに入射」させることが可能であり、射出する発散光束の断面形状は、Ｘ軸方向に長い（横長の）楕円形状になる。
【０１５０】
微細凸レンズのＹ軸方向の長さおよびＸ軸方向の長さに拘わらず、Ｘ軸方向の曲率の方がＹ軸方向の曲率よりも大きければ、各微細凸レンズから射出する発散ビームの光束断面ＦＸは、Ｙ軸方向よりもＸ軸方向の方が長くなる。すなわち、横長となる。
【０１５１】
上に説明したヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、自動車等の車載用として用いることができ、Ｘ軸方向は「運転席から見て横方向」、Ｙ軸方向は「縦方向」である。
【０１５２】
この場合の透過反射部材１０は、自動車のフロントウインドシールドである。
この場合、フロントウインドシールド前方に拡大虚像１２として、例えば「ナビゲーション画像」を表示でき、観察者１１である運転者は、この画像を運転席に居ながらフロントウインドシールド前方から視線をほとんど動かさずに観察できる。
【０１５３】
このような場合、上述の如く、表示される拡大虚像は「運転者から見て横長の画像」であること、即ち、マイクロレンズに形成される画像および、拡大虚像は、Ｘ軸方向に画角の大きい画像であることが一般に好ましい。
【０１５４】
また、上述の如く、観測者である運転者が、左右斜め方向から表示画像を見た場合にも、表示を認識できるように、横方向には「縦方向に比して大きな視野角」が要求される。
このため、拡大虚像の長手方向（Ｘ軸方向）には短手方向（Ｙ軸方向）に比して大きな拡散角（非等方拡散）が要求される。
【０１５５】
従って、マイクロレンズアレイ素子の微細凸レンズをマイクロレンズ上に形成された画像もしくは拡大虚像の短手方向よりも長手方向の方が曲率が大きいアナモフィックなレンズとし、画素表示用ビームを拡散させる拡散角を「２次元画像の横方向を縦方向よりも広く」するのが好ましい。
【０１５６】
このようにして、ヘッドアップディスプレイ装置の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、表示画像の輝度を向上させることが可能である。
【０１５７】
勿論、上記のような「非等方拡散」ではなく、縦方向と横方向で拡散角が等しい「等方拡散」とする場合も可能である。
しかし、自動車等の車載用として用いるヘッドアップディスプレイ装置の場合であれば、運転者が表示画像に対して上下方向の位置から観察を行なう場合はすくない。
従って、このような場合であれば、上記のように、画素表示用ビームを拡散させる拡散角を「２次元画像の横方向を縦方向よりも広く」するのが光利用効率の面から好ましい。
【０１５８】
微細凸レンズ（マイクロレンズ）は、そのレンズ面を「非球面」として形成できることが従来から知られている。
【０１５９】
直上に説明したアナモフィックなレンズ面も「非球面」であるが、微細凸レンズのレンズ面をより一般的な非球面として形成でき、収差補正を行なうこともできる。
【０１６０】
収差の補正により「拡散の強度ムラ」を低減することも可能である。
【０１６１】
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示した微細凸レンズ構造（マイクロレンズアレイ）における個々の微細凸レンズ（マイクロレンズ）は、正方形もしくは正六角形であった。
【０１６２】
微細凸レンズの形状はこのように正多角形である必要はなく、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示したマイクロレンズ形状を１方向に引き伸ばした形状でもよい。
【０１６３】
この場合、正方形形状であったものは「長方形形状」となり、正六角形状であったものは、細長い変形六角形になる。
【０１６４】
微細凸レンズ構造の実効画素ピッチは、図４（ａ）〜図４（ｃ）の配列では、Ｘ軸方向につきＸ１〜Ｘ３、Ｙ軸方向につきＹ１〜Ｙ３であった。
このように定められるＸ軸方向の実効画素ピッチを一般に「ＳＸ」、Ｙ軸方向の実効画素ピッチを一般に「ＳＹ」とするとき、両者の比：ＳＹ／ＳＸを「アスペクト比」と言う。
【０１６５】
図４（ａ）の場合、アスペクト比は「Ｙ１／Ｘ１」であり、Ｘ１＝Ｙ１であるから、アスペクト比は１である。
【０１６６】
図４（ｂ）の場合のアスペクト比は「Ｙ２／Ｘ２」であり、Ｙ２＞Ｘ１であるから、アスペクト比は１より大きい。
【０１６７】
図４（ｃ）の場合のアスペクト比は「Ｙ３／Ｘ３」であり、Ｙ３＜Ｘ３であるから、アスペクト比は１よりも小さい。
【０１６８】
図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すマイクロレンズアレイ９１〜９４の微細凸レンズ構造では、実効画素ピッチを、図４の場合と同様にして以下の如くに定める。
【０１６９】
即ち、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の実効画素ピッチは、図５の「Ｘ１１、Ｙ１１」、「Ｘ１２、Ｙ１２」、「Ｘ１３、Ｙ１３」である。
【０１７０】
図５（ａ）の微細凸レンズ構造は、長方形形状の微細凸レンズ９１１１、９１１２、…９１２１…を正方行列状に配列したものであり、アスペクト比は１よりも大きい。
【０１７１】
図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示すマイクロレンズアレイ９２〜９４では、微細凸レンズ構造は、ハニカム型配列である。
【０１７２】
図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示すハニカム型配列では、アスペクト比「Ｙ１２／Ｘ１２」、「Ｙ１３／Ｘ１３」はいずれも１より大きい。
【０１７３】
図５（ａ）〜図５（ｄ）に示す微細凸レンズ構造の４例は何れも「微細凸レンズ」は、Ｙ軸方向の長さがＸ軸方向の長さよりも大きい。
【０１７４】
このように「Ｙ軸方向の長さがＸ軸方向の長さより大きい形状の微細凸レンズ」の場合、微細凸レンズの形状として、Ｘ軸方向の曲率をＹ軸方向の曲率より大きくするのが容易である。
【０１７５】
従って、前述した「Ｘ軸方向のパワーがＹ軸方向のパワーよりも大きくなるアナモフィックな光学機能」を実現しやすい。
【０１７６】
例えば、図５（ａ）に示す例の場合、具体例として例えば、Ｘ１１＝１５０μｍ、Ｙ１１＝２００μｍ、アスペクト比＝２００／１５０＝４／３＞１を挙げることができる。
【０１７７】
勿論、この場合には、画素表示用ビームのビーム径はＸ軸方向を１５０μｍ未満、Ｙ軸方向を２００μｍ未満にする。
【０１７８】
図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示す微細凸レンズの配列は、何れもハニカム型配列であり、個々の微細凸レンズは「Ｙ軸方向に長い形状」となっている。
【０１７９】
図５（ｂ）の配列は「ジグザグ型」であり、図５（ｃ）、図５（ｄ）の配列はいずれも「アームチェア型」である。
【０１８０】
図５（ｂ）の「ジグザグ型の縦長ハニカム型配列」と、図５（ｃ）、図５（ｄ）の「アームチェア型の縦長ハニカム配列」は何れも使用可能であることは勿論である。
【０１８１】
しかし、図５（ｃ）の配列例は図５（ｂ）の配列例に対して以下の如き利点を有する。
【０１８２】
即ち、図５（ｂ）の配列に比して、図５（ｃ）の配列では、微小凸レンズにおける「Ｘ軸方向とＹ軸方向のサイズの差」が小さく、縦横方向における「実効画素サイズの差」が小さくなる。
【０１８３】
具体的な寸法を挙げる。
例えば、図５（ｂ）において、微細凸レンズ９２１１、９２１２等のＸ軸方向のレンズ径：Ｒ２ｘ＝１００μｍ、Ｙ軸方向のレンズ径：Ｒ２ｙ＝２００μｍとする。
【０１８４】
このとき、Ｘ軸方向の実効画素ピッチ（＝Ｘ１２）は５０μｍ、Ｙ軸方向の実効画素ピッチ（＝Ｙ１２）は１５０μｍとなる。
【０１８５】
同様に、図５（ｃ）において、微細凸レンズ９３１１、９３１２等の、Ｘ軸方向のレンズ径：Ｒ３ｘ＝１００μｍ、Ｙ軸方向のレンズ径：Ｒ３ｙ＝２００μｍとする。
【０１８６】
また、微細凸レンズ９３１１等の六角形形状の、上下の辺の長さは５０μｍとする。
このとき、Ｘ軸方向の実効画素ピッチ（＝Ｘ１３）は７５μｍ、Ｙ軸方向の実効画素ピッチ（＝Ｙ１３）＝１００μｍとなる。
【０１８７】
従って「Ｘ、Ｙ軸方向の実効画素ピッチ」は、図５（ｃ）の配列（７５μｍと１００μｍ）の方が図５（ｂ）の配列（５０μｍと１００μｍ）の場合よりも「互いに近い値」になる。
【０１８８】
図５（ｃ）、図５（ｄ）においては、Ｘ軸方向の実効画素ピッチをＸ１３、Ｙ軸方向の実効画素ピッチをＹ１３としている。
これは、図５（ｃ）、図５（ｄ）のハニカム型配列（アームチェア型のハニカム配列）において、Ｘ軸方向の画素ピッチ、Ｙ軸方向の画素ピッチが、同じように定義されることによる。
図５（ｄ）においては、微細凸レンズ９４１１、９４２１等は、Ｘ軸方向に平行な上下の辺が短く、斜辺が長い。
これらの図に示すように、微細凸レンズの六角形形状の変形により、Ｘ軸方向の画素ピッチ：Ｘ１３、Ｙ軸方向の画素ピッチ：Ｙ１３を調整できる。
【０１８９】
図１（ａ）に示したヘッドアップディスプレイ装置においては、画素表示用ビームＬＣは、マイクロレンズアレイ素子８の微細凸レンズ構造に直交入射している。
【０１９０】
しかし、画素表示用ビームのマイクロレンズアレイ素子への入射形態は、このような「直交入射」に限らない。
【０１９１】
例えば、光源部から反射面素子に到る光学素子の配列を工夫して、ヘッドアップディスプレイ装置をコンパクト化する場合には、図７（ａ）のような入射形態が考えられる。
【０１９２】
即ち、図７（ａ）の例では、画素表示用ビームＬＣが、マイクロレンズアレイ素子８に対して傾いて入射している。
【０１９３】
微細凸レンズのレンズ面を「非球面」とするような場合、画素表示用ビームＬＣは、非球面の光軸に対して傾いて入射することになり、非球面の機能を生かせない場合もある。
【０１９４】
このような場合には、図７（ｂ）のマイクロレンズアレイ素子８ａのように、微細凸レンズＭＬのレンズ面光軸ＡＸを、マイクロレンズアレイ素子８ａの基準面に対して直交方向から傾けるのが良い。
【０１９５】
このようにして、レンズ面光軸ＡＸを画素表示用ビームＬＣの入射方向に平行、もしくはこれに近い方向とすることができる。
【０１９６】
なお、マイクロレンズアレイ素子８ａの基準面は、微細凸レンズＭＬがアレイ配列された面である。
【０１９７】
このようにすることにより、光学系の小型化や、光の利用効率の向上が可能となり「微細凸レンズによる画素表示用ビームの発散の方向」を均質化することが可能である。
【０１９８】
上に説明したヘッドアップディスプレイ装置は、上述の自動車への搭載に限らず、列車、船舶、ヘリコプター、飛行機など各種の、操縦可能な移動体に搭載できる。例えば、オートバイのウインドシールド（風よけ）を透過反射部材とすることもできる。
【０１９９】
この場合、操縦席前方のフロントウインドシールドを反射面素子とすればよい。
【０２００】
勿論、ヘッドアップディスプレイ装置を、例えば「映画観賞用の画像表示装置」として実施できることは言うまでも無い。
【０２０１】
微細凸レンズ構造の微細凸レンズは、上記の如く画素表示用ビームを拡散させるものであるが、Ｘ、Ｙの２方向のうち、１方向のみの拡散を行なう場合も考えられる。
【０２０２】
このような場合には、微細凸レンズのレンズ面として「微細凸シリンダ面」を用いることができる。
【０２０３】
なお、微細凸レンズの形状を、六角形状とすることや、その配列をハニカム型配列とすることは、従来から、マイクロレンズアレイの製造方法に関連して知られている。
【０２０４】
ところで、レンズ配列が周期的なマイクロレンズアレイを例えばヘッドアップディスプレイ装置等の光学機器のマイクロレンズアレイ素子（例えば透過型スクリーンや反射型スクリーン）として用いた場合、マイクロレンズアレイ上に、一定方向に強め合った回折光による回折パターンやモアレ縞などの干渉パターン（干渉縞）が視認されることが知られている。このような干渉パターンが発生すると、マイクロレンズアレイによって形成される画像や虚像の視認性が低下してしまう。
【０２０５】
ここで、「レンズ配列が周期的なマイクロレンズアレイ」とは、複数のマイクロレンズの頂点位置のピッチ（以下では、レンズピッチとも称する）、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（以下では、周期配列レンズアレイとも称する）を意味する。
【０２０６】
なお、「マイクロレンズの頂点位置」とは、該マイクロレンズのレンズ面の頂点のＸＹ平面内における位置を意味する。「マイクロレンズのレンズ面の頂点」とは、該マイクロレンズのレンズ面と光軸（ここではＺ軸に平行）とが交わる点を意味する。
【０２０７】
周期配列レンズアレイの具体例としては、例えば各マイクロレンズの頂点位置（Ｚ軸方向の長さが最長の位置）が該マイクロレンズの重心位置に一致し、かつ頂点位置（重心位置）のピッチ（レンズピッチ）が一定で、かつレンズ径（レンズサイズ）が一定のものが挙げられる。ここでは、各マイクロレンズの光軸は、該マイクロレンズの重心位置を通っている。この場合、干渉パターンが、縞の方向、ピッチが一様な縞模様として視認されることになる。
【０２０８】
なお、「マイクロレンズの重心位置」とは、マイクロレンズをＸＹ平面に投影したときの該マイクロレンズの重心の位置を意味する。
【０２０９】
例えば、平面形状が四角形の同サイズの複数のマイクロレンズのレンズピッチが一定となるように複数配列された周期配列レンズアレイでは、縦横２方向の縞が視認される。また、例えば、平面形状が六角形ハニカムの同サイズの複数のマイクロレンズがレンズピッチが一定となるように配列された周期配列レンズアレイでは、６回対称の３方向縞として視認される。
【０２１０】
上記の議論を総括すると、レンズ径＞ビーム径となるマイクロレンズアレイを用いることで隣り合う２つのマイクロレンズからの発散ビームの干渉は抑制されるが、ビームの裾野の広がりによる微小な干渉は依然として残存し、この微小な干渉は、縞の方向、ピッチがそろっているため可視性の高い干渉縞として視認されてしまう。
【０２１１】
この干渉縞の発生を低減するためには、干渉縞の周期性をなくし、可視性を下げる必要がある。
【０２１２】
上述の如く、周期配列レンズアレイでは、レンズ配列の周期性により、ピッチ、方向が揃った周期的な干渉縞が生じる。そこで、マイクロレンズアレイのレンズ配列の周期性をなくすことで、すなわちレンズピッチをランダム化（非周期化）することで干渉縞の発生を低減することができる。
【０２１３】
図８には、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（以下では、「ランダム配列レンズアレイ」とも称する）が示されている。この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が該マイクロレンズの重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を該光軸（Ｚ軸）に直交する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、各マイクロレンズの光軸は、該マイクロレンズの頂点位置を通るが重心位置を通らない。なお、図８に示されるランダム配列レンズアレイの各マクロレンズの重心位置は、例えば該マイクロレンズの外縁の少なくとも３つの頂点を通る、該マイクロレンズを内包する円の中心であっても良いし、該マイクロレンズの少なくとも３つの辺に接する該マイクロレンズに内包される円の中心であっても良い。
【０２１４】
例えば、図８に示されるような、レンズピッチ及びレンズ境界方向がランダム化（非周期化）されたマイクロレンズアレイであれば、隣接する２つのマイクロレンズ８６１、８６２間、隣接する２つのマイクロレンズ８６２、８６３間において生じる干渉縞は、方向、ピッチが異なり、巨視的には方向、ピッチの揃った干渉縞として視認されない。すなわち、レンズピッチのランダム化によって干渉縞の発生が低減され、かつレンズ境界方向のランダム化によって隣接する２つのマイクロレンズからの発散ビーム（以下では、隣接発散ビームとも称する）の干渉強度が分散される。
【０２１５】
図８に示されるランダム配列レンズアレイでは、例えばレンズピッチｐ１〜ｐ２９は、全て異なっていても良いし、一部が同じで、残りが異なっていても良く、要は、レンズピッチが不規則であれば良い。なお、図８における黒丸は、各マイクロレンズの頂点位置を示す。図８における黒正方形は、各マイクロレンズの重心位置を示す。
【０２１６】
特に、レンズ配列方向のレンズピッチである（…ｐ４、ｐ９、ｐ１１…）、（…ｐ２３、ｐ２４、ｐ２５…）、（…ｐ８、ｐ１２、ｐ２０…）等は、不規則であること（周期性がないこと）が好ましい。
【０２１７】
ところで、マイクロレンズアレイ素子８のような樹脂製のマイクロレンズアレイ素子は、射出成型によって成型される。射出成型は、射出成型機と金型を用いて行われる。
【０２１８】
射出成型機は、型締ユニットと射出ユニットを含む。型締ユニットは金型の開閉、突き出し（イジェクト）を行う。型締ユニットには、トグル式や、油圧シリンダで直接金型を開閉する直圧式がある。
【０２１９】
射出ユニットは、樹脂（熱可塑性樹脂）を加熱溶融させ、金型内へ射出する。具体的には、シリンダ内のスクリューをモータで回転させ、ホッパーからシリンダ内に投入した樹脂を、スクリュー前部へ溜め（計量と呼ぶ）、必要樹脂量に相当するストローク溜めた後、射出する。樹脂が金型内を流動しているときは、スクリューの移動速度（射出速度）を制御し、樹脂が充填された後は圧力（保圧力）で制御する。速度制御から圧力制御への切換えは、一定のスクリュー位置や一定の射出圧力に達した時に切換わるよう設定する。
【０２２０】
金型は、マイクロレンズアレイ素子における複数の微細凸レンズ（マイクロレンズ）が２次元アレイ状に一面に配置された略平板状のレンズ配置領域（図９参照）を形成するための、転写面が内壁面に形成されたレンズ配置領域形成部と、該レンズ配置領域形成部に樹脂を導入するためのゲート部とを含む。ゲート部の入口は、射出ユニットのシリンダの射出口に接続される。なお、図９では、平面視円形もしくは楕円形のマイクロレンズがマトリクス状（正方行列状）に配置されている。ここで「レンズ配置領域」は、マイクロレンズアレイを構成する各レンズが配置される領域を意味する。
【０２２１】
ここで、比較例（従来例）のマイクロレンズアレイ素子を射出成型により成型する工法（従来工法）を、図１０を用いて説明する。なお、比較例のマイクロレンズアレイ素子を成型するための金型は、ゲート部の形状がストレート形状（平面視矩形）である（図１０（ｂ）参照）。
【０２２２】
先ず、型締め工程を行う（図１０（ａ）参照）。具体的には、型締ユニットによりレンズ配置領域形成部をゲート部に押し付け、金型を閉じる。
次に、射出工程を行う（図１０（ｂ）参照）。具体的には、射出ユニットから加熱溶融させた樹脂材料を金型内に射出注入する。このときの金型内の樹脂の流れが図１０（ｂ）において矢印で示されている。
次に、保圧、冷却・固化工程を行う（図１０（ｃ）参照）。
【０２２３】
最後に、型開き、成型品の取り出しを行う（図１０（ｄ）参照）。具体的には、型締ユニットによりレンズ配置領域形成部をゲート部から離し、金型を開き、金型から成型品を突き出して取り出す。この結果、平面視矩形のレンズ配置領域と平面視矩形のゲート領域を含む成型品（比較例のマイクロレンズアレイ素子）が得られる。このゲート領域は、ゲート部で形成される領域であり、ゲート部の内壁面の形状に対応する形状（平面視矩形状）を有している。
【０２２４】
ここで、従来工法では、射出工程において、高圧化で金型内に樹脂を注入し充填する際、レンズ配置領域形成部内の−Ｘ側かつ＋Ｙ側の隅部と−Ｘ側かつ−Ｙ側の隅部において樹脂の流れが不規則（不均一）になり（図１０（ｂ）参照）、その結果、成型品の対応する箇所（図１０（ｃ）、図１０（ｄ）の網掛けされた丸印）に大きな歪みが生じてしまう。
【０２２５】
そこで、発明者らは、この問題を解決すべく、金型のゲート部の樹脂導入路の形状を改良した。具体的には、金型のゲート部の内壁面の形状を、平面視で（Ｚ軸方向から見て）レンズ配置領域形成部に近づくほど徐々に幅が広くなる形状（例えば等脚台形状）とした（図１１参照）。以下では、このように改良された金型を「改良金型」とも呼ぶ。本実施形態では、改良金型を用いて射出成型を行う。
【０２２６】
改良金型を用いて射出成型を行う工法（本実施形態の工法）を、図１１を参照して説明する。基本的な手順は、図１０と同様である（図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、それぞれ図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に対応する）。
【０２２７】
しかし、射出工程（図１１（ｂ）参照）では、改良金型内において樹脂の流れが規則的（均一）になる（図１１（ｂ）の矢印参照）ことが分かる。この結果、成型品には、比較例のような歪みが発生していないことが確認された（図１１（ｃ）、図１１（ｄ）参照）。この成型品は、平面視矩形のレンズ配置領域と平面視等脚台形のゲート領域とを含む。このゲート領域は、ゲート部で形成される領域であり、ゲート部の内壁面に対応する形状（平面視等脚台形状）を有している。
【０２２８】
以上の説明から分かるように、従来工法で成型された比較例のマイクロレンズアレイ素子及び本実施形態のマイクロレンズアレイ素子８は、それぞれ図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、互いに隣接するレンズ配置領域とゲート領域を有する。図１２（ａ）の網掛けされた丸印は、比較例のレンズ配置領域において歪みが発生する領域である。
【０２２９】
詳述すると、比較例及び本実施形態のレンズ配置領域は、平面視で（Ｚ軸方向から見て）、長さａの長辺がＸ軸に平行であり、かつ長さｂ（＜ａ）の短辺がＹ軸に平行な矩形の領域である。
【０２３０】
比較例において、ゲート領域は、レンズ配置領域の−Ｘ側に配置され、＋Ｘ側の端がレンズ配置領域の−Ｘ側の短辺の中央部（端部を除く部分）に接続された平面視矩形の領域である。つまり、比較例のゲート領域のＹ軸方向の長さは、一定（ｃ）であり、ｃ＜ｂである。
【０２３１】
本実施形態において、ゲート領域は、レンズ配置領域の−Ｘ側に配置され、＋Ｘ側の端がレンズ配置領域の−Ｘ側の短辺に接続されたレンズ配置領域に近づくほどＹ軸方向の幅が徐々に広くなるテーパ形状の領域である。
【０２３２】
詳述すると、本実施形態において、ゲート領域は、平面視等脚台形状であり、その互いに平行な２辺のうち長い方の辺（下底とする）がレンズ配置領域の−Ｘ側の短辺に一致している。つまり、本実施形態のゲート領域の下底の長さはｂである。本実施形態のゲート領域の上底の長さはｃである。つまり、比較例と本実施形態では、ゲート領域の−Ｘ側の端のＹ軸方向の幅は同じであるが、ゲート領域の＋Ｘ側の端のＹ軸方向の幅が異なる。そして、比較例ではゲート領域は−Ｘ側の端から＋Ｘ側の端までＹ軸方向の幅が一定であるのに対し、本実施形態ではゲート領域は−Ｘ側の端から＋Ｘ側の端にかけてＹ軸方向の幅が単調に増加する。
【０２３３】
図１３（ａ）には、比較例のマイクロレンズアレイ素子（成型品）のレンズ配置領域における歪みの有無を解析した結果が示されている。比較例では、図１３（ａ）における破線の丸で囲まれた部分が極めて大きく歪んでいることが確認される。
【０２３４】
この歪みが後述する複屈折における「光学軸の方位のずれ」を増大させる要因であり、このようなマイクロレンズアレイ素子を、図１に示される画像表示装置１０００に用いて、白色の画像データに基づいて虚像を生成すると、虚像において、マイクロレンズアレイ素子の歪み部分に対応する領域が「薄いピンク色」に変化していることが確認された。
【０２３５】
図１３（ｂ）には、本実施形態のマイクロレンズアレイ素子８（成型品）のレンズ配置領域における歪みの有無を解析した結果が示されている。本実施形態では、レンズ配置領域の全域において、特に目立った歪みは確認されない。
【０２３６】
つまり、本実施形態のマイクロレンズアレイ素子８を成型する際、改良金型を用いることにより、該改良金型内での樹脂の流れが規則的（均一）になり、結果として、成型品の歪みの発生を効果的に低減することができる。
【０２３７】
そこで、このような改良金型を用いて成型されたマイクロレンズアレイ素子８を、図１に示される画像表示装置１０００装置に用いて、白色の画像データに基づいて虚像を生成すると、虚像のすべての領域できれいな白色が実現できていることが確認された。
【０２３８】
なお、成型品において、ゲート領域は、レンズ配置領域を形成するのに伴い副次的に形成される領域であって、マイクロレンズアレイ素子８の機能上、必須ではなく、また素子の小型化に資するため、切断や研磨により、除去しても良い。
【０２３９】
以上の説明では、レンズ配置領域が略平板状のマイクロレンズアレイ素子８を改良金型を用いて射出成型によって成型する場合を例にとって説明したが、図１４に示されるように、レンズ配置領域が例えばＸ軸方向に沿って湾曲したマイクロレンズアレイ素子を改良金型を用いて成型しても良い。このようなＸ軸方向に沿って湾曲したマイクロレンズアレイ素子は、例えば、２次元偏向手段６で偏向された光が直接的に（凹面鏡７を介さずに）照射される場合に２次元偏向手段６から各マイクロレンズまでの光路長の差を低減できる点で、有効である。なお、Ｘ軸方向に加えて又は代えて、例えばＹ軸方向に沿って湾曲したマイクロレンズアレイ素子を改良金型を用いて成型しても良い。
【０２４０】
この場合は、マイクロレンズアレイ素子のレンズ配置領域の中心における法線ηに対して垂直な仮想平面Ｓにマイクロレンズアレイ素子を投影し、その投影像σ（例えば長方形）を上述した略平板状のマイクロレンズアレイ素子と見立てて、同様に議論すればよい。なお、湾曲したマイクロレンズアレイ素子を成型するためには、当然ながら、金型のレンズ配置領域形成部の内壁面を湾曲した形状とする必要がある。
【０２４１】
以下に説明するように、改良金型を用いて成型された本実施形態のマイクロレンズアレイ素子８は、複屈折における「光学軸の方位のずれ」を低減させる効果、すなわち光学特性を向上させる効果があることが分かった。「光学軸」は、複屈折の主軸（進相軸や遅相軸）とも呼ばれる。なお、「光学軸の方位のずれ」は「光学軸の方位のばらつき」と言い換えることもできる。
【０２４２】
「光学軸の方位のずれ」を、光学軸の方位と、マイクロレンズアレイ素子８のレンズ配置領域に入射される直線偏光（凹面鏡７を介したレーザ光）の偏光方向（以下では「基準方位」とも呼ぶ）との成す角θと定義する（図２１参照）。なお、「偏光方向」は、直線偏光の電界の振動方向を意味する。光学軸の方位は、マイクロレンズアレイ素子８のマイクロレンズ毎に定義される。マイクロレンズアレイ素子８に入射される直線偏光の偏光方向も、マイクロレンズアレイ素子８のマイクロレンズ毎に定義される。
例えば光源部１００から射出される光（直線偏光）の偏光方向がＹ軸方向に設定されていても、その光は２次元偏向手段６で偏向されるため、マイクロレンズアレイ素子８に入射される直線偏光は一部のマイクロレンズに入射されるものを除いて偏光方向がＸＹ平面内で回転しＹ軸方向からずれる。
【０２４３】
一般に、複屈折は、リタデーション（位相差）と光学軸（進相軸や遅相軸）の方位に分解して議論できる。なお、複屈折の主軸方位が遅相軸の方位及び進相軸の方位のいずれであるかは、マイクロレンズアレイ素子の材料となる樹脂の特性により決まる。
【０２４４】
ここで、リタデーション（位相差）は、マイクロレンズアレイ素子のレンズ配置領域に直線偏光が入射したときに、レンズ配置領域を通過した光を互いに偏光方向が直交する２つの直線偏光に分解して考えることができる。
【０２４５】
詳述すると、これらの互いに偏光方向が直交する２つの直線偏光のうち入射光（レンズ配置領域に入射した直線偏光）に対して位相が遅れた直線偏光の偏光方向が遅相軸ａの方位であり、入射光に対して位相が進んだ直線偏光の偏光方向が進相軸ｂの方位である。マイクロレンズアレイ素子の遅相軸ａの基準方位に対する屈折率をＮａ、進相軸ｂの基準方位に対する屈折率をＮｂ（但しＮａ＞Ｎｂ）、マイクロレンズアレイ素子の厚さをｄ、レタデーションをＲ、複屈折をΔＮとすると、
Ｒ＝ΔＮ・ｄ（ｎｍ）＝ΔＮ・ｄ・３６０／λ（ｄｅｇ）、ΔＮ＝Ｎａ−Ｎｂ
が成立する。
【０２４６】
そこで、いろいろな成型条件（金型の保圧や温度、樹脂の射出速度等）で成型したマイクロレンズアレイ素子を用意し、それらを図１に示される画像表示装置１０００に搭載し、白色の画像データに基づいて虚像を生成したとき、レンズ配置領域において白色が実現できる部分と白色が実現できない部分とを図１５に示される方法で判定することができる。図１５において、マイクロレンズアレイ素子のレンズ配置領域における複数点のＸＹ座標を（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４）としている。ここでは、代表的な４点のみを図示しているが、実際には、マイクロレンズアレイ素子を約１５０００分割して解析を行っている。
【０２４７】
なお、本明細書において「白色が実現できる」とは、ｕ´−ｖ´色度座標系において、白色中心を中心とする半径０．０１５の円内に、測定された色度座標が収まっていること、と定義する。以下では、上記半径０．０１５の円を「白色許容円」とも呼ぶ。図１５において、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４）は白色許容円内にあり、（ｘ１、ｙ１）は白色許容円外にあることが分かる。
【０２４８】
なお、「白色中心」は、ｘ−ｙ色度座標系において（１／３、１／３）としてもよいし、官能評価で決定された座標としてもよい。よく知られているように、白色であると認識するｘ−ｙ色度座標系における中心座標は人種によって差異が存在するので、それに倣って決定すればよい。
【０２４９】
図１６には、比較例のマイクロレンズアレイ素子のリタデーションと光学軸の方位のずれの関係を表すマップが示されている。図１６では、基準方位（直線偏光の偏光方向）を０°としている。また、図１７には、比較例のマイクロレンズアレイ素子を用いて白色の画像データに基づいて生成された虚像で測定されたｕ´−ｖ´色度座標の「色度マップ」が示されている。虚像において白色が実現できる領域（図１７のｕ´−ｖ´色度座標が白色許容円内に収まる領域）は、図１６の２本の濃色の破線で挟まれた領域、すなわち光学軸の方位のずれ（θ）が±２０°の範囲（−２０°〜＋２０°の範囲）に収まる領域であることが分かった。より詳細には、虚像において白色が実現できる領域は、例えば複屈折の主軸方位が遅相軸ａの方位である場合に、遅相軸ａの方位のずれ（θ）が±２０°の範囲に収まる領域であることが分かった。逆に言うと、虚像において白色が実現できない領域（図１７のｕ´−ｖ´色度座標が白色許容円外となる領域）は、遅相軸ａの方位のずれ（θ）が±２０°の範囲から外れる領域であることが分かった。なお、例えば複屈折の主軸方向が進相軸ｂの方位である場合にも、上記と同様の議論が成立する。
【０２５０】
改良金型を用いて成型された本実施形態のマイクロレンズアレイ素子８は、上述のように歪みが低減されて（光学特性が向上されて）いるため、基準方位（入射される直線偏光の偏光方向）に対して位置や姿勢を調整することにより、レンズ配置領域の全域で（全てのマイクロレンズで）光学軸の方位のずれ（θ）を±２０°の範囲に収めることができた。逆に言うと、マイクロレンズアレイ素子８のレンズ配置領域の全域で（全てのマイクロレンズで）光学軸の方位のずれ（θ）を±２０°の範囲に収めることができる、基準方位（入射される直線偏光の偏光方向）が存在することが分かった。そして、マイクロレンズアレイ素子８が搭載された画像表示装置１０００により白色の画像データに基づいて虚像を生成すると、虚像におけるすべての領域において白色が実現できることが確認された（図１８及び図１９参照）。
【０２５１】
なお、白色は、他の色（例えば赤色、緑色、青色等）に比べて、人間の目で同一視し得る範囲が非常に狭い（ｕ´−ｖ´色度座標系において、白色許容円は、赤色許容円、緑色許容円、青色許容円等よりも半径が非常に小さい）。つまり、虚像におけるすべての領域において白色を実現できるということは、虚像におけるすべての領域において白色以外の任意の色を実現できるということに他ならない。
【０２５２】
図１６や図１８を見て分かるように、リタデーションは、いろいろな値を取り得て、成型条件（金型の保圧や温度、樹脂の射出速度等）や金型のゲート部の形状（例えばテーパ形状）では制御することが困難である。
【０２５３】
つまり、レンズ配置領域における光学特性を向上させるためには、上述したように光学軸の方位を制御する方が、材料となる樹脂の材質を選ばず、有効的なアプローチであると言える。
【０２５４】
なお、改良金型のゲート部の内壁及びマイクロレンズアレイ素子８のゲート領域は、平面視で等脚台形状に限らず、要は、それぞれ、平面視で、レンズ配置領域形成部及びレンズ配置領域に近づくほど幅が徐々に又は段階的に広くなる形状であれば良い。
【０２５５】
例えば図２０（ａ）に示されるように、ゲート部の内壁の＋Ｘ側の端部（ゲート部の出口）のＹ軸方向の幅（Ｙ軸方向の最大幅）は、レンズ配置領域形成部の内壁のＹ軸方向の幅より狭くても良い。ゲート領域の＋Ｘ側の端部のＹ軸方向の幅（Ｙ軸方向の最大幅）は、レンズ配置領域のＹ軸方向の幅より狭くても良い。
【０２５６】
例えば図２０（ｂ）に示されるように、ゲート部の＋Ｙ側及び−Ｙ側の内壁面及びゲート領域の＋Ｙ側及び−Ｙ側の側面は、それぞれ湾曲面であっても良い。
【０２５７】
例えば図２０（ｃ）に示されるように、ゲート部の＋Ｙ側及び−Ｙ側の内壁面及びゲート領域の＋Ｙ側及び−Ｙ側の側面は、それぞれ一部（例えばゲート領域の入口付近の部分）がＸＺ平面に平行であっても良い。
【０２５８】
以上説明した本実施形態のマイクロレンズアレイ素子８は、第１の観点からすると、樹脂製のマイクロレンズアレイ素子において、マイクロレンズアレイ素子８のレンズ配置領域における光学軸の方位（複屈折の主軸方位）と基準方位との成す角をθとすると、−２０°≦θ≦２０°が成立する。
【０２５９】
また、レンズ配置領域の全域において−２０°≦θ≦２０°が成立することが好ましい。
【０２６０】
また、本実施形態のマイクロレンズアレイ素子８は、第２の観点からすると、樹脂製のマイクロレンズアレイ素子であって、互いに隣接するレンズ配置領域とゲート領域を備え、該ゲート領域は、平面視で、レンズ配置領域に近づくほど徐々に幅が広くなる。すなわち、マイクロレンズアレイ素子８は、改良金型を用いて成型されている。
【０２６１】
本実施形態のマイクロレンズアレイ素子８によれば、光学特性を向上させることができる。                                
【０２６２】
なお、ゲート領域は、平面視で、レンズ配置領域に近づくほど段階的に幅が広くなっていても良い。また、ゲート領域の＋Ｙ側及び−Ｙ側の面は、平面視で、レンズ配置領域に近づくほど幅が広くなる傾斜面や湾曲面であっても良い。この場合、傾斜面の傾斜角や湾曲面の曲率は、改良金型のゲート部の内壁形状によって決まる。
【０２６３】
また、ゲート領域は、平面視で、最大幅がレンズ配置領域のゲート領域側の端部（−Ｘ側の端部）の幅以下であることが好ましく、特にゲート領域側の端部の幅と同じであることがより好ましい。
【０２６４】
また、レンズ配置領域は、少なくとも一方向（例えばＸ軸方向やＹ軸方向）に沿って湾曲していても良い。
【０２６５】
また、レンズ配置領域は、平面視で、ゲート領域側（−Ｘ側）に短辺部を有する矩形状であることが好ましい。この場合、ゲート領域を小型化できる。なお、レンズ配置領域は、平面視で、矩形以外の形状であっても良い。
【０２６６】
また、レンズ配置領域は、複数のマイクロレンズがアレイ状に配置された領域である。
【０２６７】
また、画像表示装置１０００は、半導体レーザ（直線偏光を射出する光源）を含む光源部１００と、該光源部からの光により画像を形成する２次元偏向手段６（画像形成素子）と、画像を形成する光がレンズ配置領域に照射されるマイクロレンズアレイ素子８と、を備えている。この場合、所望の色の画像を表示できる。また、基準方位は、画像を形成する光（直線偏光）の偏光方向に一致する。
【０２６８】
また、半導体レーザは、複数あり、光源部１００は、複数の半導体レーザからの光を合成するビーム合成プリズム１０１（合成手段）を更に含み、白色の画像データに基づいて複数の半導体レーザを駆動して画像を表示するとき、該画像の全領域の色度座標が色度座標系において白色中心を中心とする半径が０．０１５の円（白色許容円）内に収まることが好ましい。
【０２６９】
また、画像表示装置１０００は、マイクロレンズアレイ素子８を介した光を透過反射部材１０に導く凹面鏡９（投光部）を更に備えている。この場合、所望の色の虚像を表示できる。
【０２７０】
また、画像表示装置１０００と、該画像表示装置１０００が搭載される移動体と、を備える移動体装置によれば、移動体の搭乗者に対して色再現性の良い虚像による情報を提供できる。
【０２７１】
また、本実施形態の改良金型は、マイクロレンズアレイ素子を射出成型によって成型するための金型であって、マイクロレンズアレイ素子８のレンズ配置領域を形成するためのレンズ配置領域形成部（形成部）と、該レンズ配置領域形成部に樹脂を導入するためのゲート部と、を備え、ゲート部の内壁は、平面視で、レンズ配置領域形成部に近づくほど徐々に幅が広くなる。
【０２７２】
この場合、レンズ配置領域において歪みが抑制されたマイクロレンズアレイ素子８を成型することができる。
【０２７３】
なお、ゲート部は、平面視で、レンズ配置領域形成部に近づくほど段階的に幅が広くなっていても良い。また、ゲート部の＋Ｙ側及び−Ｙ側の内壁面は、平面視で、レンズ配置領域形成部に近づくほど幅が広くなる傾斜面や湾曲面であっても良い。この際、傾斜面の傾斜角や湾曲面の曲率は、成型条件（金型の保圧や温度、樹脂の射出速度等）などに応じて適宜変更可能である。
【０２７４】
また、ゲート部の内壁は、平面視で、最大幅がレンズ配置領域形成部のゲート部側（−Ｘ側）の端部の幅以下であること好ましく、特にゲート部側の端部の幅と同じであることがより好ましい。
【０２７５】
また、レンズ配置領域形成部は、少なくとも一方向（例えばＸ軸方向やＹ軸方向）に沿って湾曲していても良い。
【０２７６】
また、レンズ配置領域形成部の内壁は、平面視で、ゲート部側（−Ｘ側）に短辺部を有する矩形状であることが好ましい。この場合、ゲート部を小型化できる。なお、レンズ配置領域形成部は、形成すべきレンズ配置領域に応じて、平面視で、矩形以外の形状であっても良い。
【０２７７】
また、改良金型を用いて成型されたマイクロレンズアレイ素子８によれば、光学特性を向上させることができる。        
【０２７８】
なお、上記実施形態では、マイクロレンズアレイ素子８上に画像を形成する画像形成素子として２次元偏向手段６をＭＥＭＳミラーで構成しているが、例えばガルバノミラー等の他のミラーで構成しても良い。
【０２７９】
また、上記実施形態では、光源として、半導体レーザを用いているが、直線偏光を射出する光源であれば、他の光源であっても良い。
【０２８０】
また、上記実施形態では、カラー画像を形成しているが、モノクロ画像を形成しても良い。
【０２８１】
また、透過反射部材は、例えば、いわゆるコンバイナのように、移動体のフロントウインドシールドとは別の部材で構成され、観察者から見て該フロントウインドシールドの手前に配置されていても良い。
【０２８２】
また、本発明の画像表示装置の投射方式として、上述したレーザ走査方式に代えて、画像形成素子としての液晶パネル、ＤＭＤパネル（デジタルミラーデバイスパネル）、蛍光表示管（ＶＦＤ）のようなイメージングデバイスで中間像を形成する「パネル方式」を採用しても良い。なお、レーザ走査方式は、全画面発光の部分的遮光で画像を形成するパネル方式とは違い、各画素に対して発光／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。
【０２８３】
また、本発明の画像表示装置は、移動体に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置のみならず、例えば観察者の頭部に到着されるヘッドマウントディスプレイ装置、プロジェクタ装置、プロンプタ装置等への応用も可能である。
【０２８４】
すなわち、本発明は、樹脂製のマイクロレンズアレイ素子を備える画像表示装置全般に適用可能である。
また、本発明は、スペックルノイズ等の発生しにくいマイクロレンズアレイ素子において特に有効であるが、マイクロレンズアレイ素子のみならず、拡散板等のスクリーン部材全般に適用可能である。
【０２８５】
また、上記実施形態では、画像表示装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等の移動体に搭載用のものとして説明したが、要は、物体に搭載されるものであれば良い。なお、「物体」は、移動体の他、恒常的に設置されるものや運搬可能なものを含む。
【０２８６】
以下に、発明者らが、上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。
【０２８７】
従来、画像を形成する画像形成部と、該画像を車輌等の移動体のウインドシールドに投影する光学系とを有し、ウインドシールドへの投影により、画像の虚像を表示させるヘッドアップディスプレイ装置（以下では「ＨＵＤ装置」とも呼ぶ）が知られている。
【０２８８】
このようなＨＵＤ装置は、その途中で中間画像を形成し、それを拡散板やマイクロレンズアレイ素子のようなスクリーン部材で拡大することにより虚像を形成する。
【０２８９】
特に、光源に例えば半導体レーザを用いる場合、スペックルノイズの発生を抑制し、虚像のギラツキ感を比較的抑制できるマイクロレンズアレイ素子を用いることがある。
【０２９０】
一般に、マイクロレンズアレイ素子は熱可塑性樹脂を用いる射出成型で成型されるが、このとき問題になるのが複屈折である。半導体レーザから放射されるビームは直線偏光であることが知られており、複屈折の影響が小さいマイクロレンズアレイ素子であれば、その直線偏光の透過前後で該直線偏光の状態は変化しないが、複屈折の影響が大きいと直線偏光は通常楕円偏光に変化し、ｐ偏光とｓ偏光の比率、すなわち消光比が変化する。この消光比は、複屈折が同じであっても半導体レーザの波長によって異なるため、３つの波長の半導体レーザを用いて、虚像において任意の色を生成する場合、その光量バランス（パワーバランス）が狙い値からずれてしまう。従って、所望の色が生成できない。
【０２９１】
とりわけ、複屈折がマイクロレンズアレイ素子の光学的有効領域で不均一であると、光量バランスの調整は殆んどできない。ここで、「光学的有効領域」は、虚像の基となる画像が形成される、マイクロレンズアレイ素子におけるビーム通過領域を意味し、マイクロレンズアレイ素子におけるレンズ配置領域の少なくとも一部に相当する。
【０２９２】
これに対し、特許文献３では、複屈折のリタデーション（位相差）を、レーザ光源から放射される光の波長に対し、０．０９８倍以下とすることが提案されている。
【数１】
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【０２９３】
確かに、εを小さく抑えることができれば、Ｔθ、ε≒単位行列になるので、マイクロレンズアレイ素子を透過した前後で直線偏光の状態を維持することができる。
しかし、リタデーションは、金型の保圧や温度、樹脂の射出速度といった成型条件で制御するのが極めて難しく、寧ろ使用している熱可塑性樹脂の物性で決まってしまう。
【０２９４】
もちろん、それでもＨＵＤ装置として利用できるのであれば問題ないが、例えば、そのような熱可塑性樹脂は透過率を向上させるコーティングが難しいといった問題があり、特に車載などの厳しい環境下で展開することが困難である。
【０２９５】
すなわち、従来のマイクロレンズアレイ素子では、光学特性を向上させることに関して改善の余地があった。
【０２９６】
そこで、発明者らは、このような課題を解決すべく、上記実施形態を発案するに至った。
【符号の説明】
【０２９７】
６…２次元偏向手段（画像形成素子）、８…マイクロレンズアレイ素子、９…凹面鏡（投光部）、１０…透過反射部材、１００…光源部、１０００…画像表示装置、ＲＳ、ＧＳ、ＢＳ…半導体レーザ（光源）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２９８】
【特許文献１】特開２０１５−１６９８０４号公報
【特許文献２】特許第４７６９９１２号公報
【特許文献３】特許第５９６６７２５号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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