JP2020024436A

JP2020024436A - Optical system, image display device, and object device

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Publication number: JP2020024436A
Application number: JP2019184337A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　康弘; Yasuhiro Sato; 康弘佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2019-10-07
Publication date: 2020-02-13
Anticipated expiration: 2035-11-25
Also published as: JP6904398B2

Abstract

To make it possible to secure a desired viewing angle and secure the brightness of an image in the entire viewing angle.SOLUTION: Screens (screens 30a to 30c in examples 1 to 3) each comprise: a first optical surface including a plurality of condensation surfaces (microlens surfaces and micro mirror surfaces); and a second optical surface on which light through the first optical surface is incident. The second optical surface includes a plurality of refractive surfaces (prism surfaces) that correspond to the plurality of condensation surfaces and refract part of light (optical portion) through the corresponding condensation surfaces. In this case, a desired viewing angle can be secured, and the brightness of an image in the entire viewing angle can be secured.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、スクリーン、画像表示装置及び物体装置に関する。 The present invention relates to a screen, an image display device, and an object device.

近年、画像表示の過程で光が照射されるスクリーンの開発が盛んに行われている。 2. Description of the Related Art In recent years, screens that are irradiated with light during an image display process have been actively developed.

例えば、特許文献１には、レンズアレイを有するスクリーンが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a screen having a lens array.

このスクリーンでは、レンズアレイのレンズ形状を調整することで所望の視野角を確保している。 In this screen, a desired viewing angle is secured by adjusting the lens shape of the lens array.

しかしながら、特許文献１に開示されているスクリーン等の従来のスクリーンでは、所望の視野角全域で明るさを確保することが困難であった。 However, with a conventional screen such as the screen disclosed in Patent Document 1, it has been difficult to secure brightness over the entire desired viewing angle range.

本発明は、複数の集光面を含む第１の光学面と、前記第１の光学面を介した光が入射され、前記複数の集光面に対応し、対応する前記集光面を介した、前記光の一部を屈折させる複数の屈折面を含む第２の光学面と、を備えることを特徴とするスクリーンである。 According to the present invention, a first optical surface including a plurality of light-collecting surfaces, and light passing through the first optical surface is incident, and corresponds to the plurality of light-collecting surfaces. And a second optical surface including a plurality of refracting surfaces for refracting a part of the light.

本発明によれば、所望の視野角を確保でき、かつ該視野角全域で明るさを確保できる。 According to the present invention, a desired viewing angle can be secured, and brightness can be secured over the entire viewing angle.

本実施形態のＨＵＤ装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the HUD device of this embodiment. 比較例のＨＵＤ装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the HUD device of a comparative example. ＨＵＤ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the HUD device. ＨＵＤ装置の機能を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating functions of the HUD device. 光源部の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a light source unit. 光偏向器の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an optical deflector. ２次元走査時の走査線軌跡の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a scanning line locus during two-dimensional scanning. 比較例のスクリーンを説明するための図である。It is a figure for explaining a screen of a comparative example. 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、実施例１のスクリーンを説明するための図（その１及びその２）である。FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining the screen of the first embodiment (Nos. 1 and 2). 実施例１のスクリーンを説明するための図（その３）である。FIG. 8 is a diagram (part 3) for describing the screen of the first embodiment. プリズム面への光の入射角に対するプリズム面の好適な傾きを示すグラフである。6 is a graph showing a preferable inclination of the prism surface with respect to an incident angle of light on the prism surface. 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ比較例、実施例１のスクリーンの作用を説明するための図である。FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining the operation of the screens of the comparative example and the first embodiment, respectively. 図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）は、それぞれ実施例２のスクリーン（I型〜III型）を説明するための図である。FIGS. 13A to 13C are diagrams for explaining screens (I type to III type) according to the second embodiment, respectively. 実施例３のスクリーンの構成を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for describing a configuration of a screen according to a third embodiment. 変形例３のスクリーンの作用を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining an operation of a screen according to a third modification.

以下に、一実施形態の画像表示装置としてのＨＵＤ装置１００について図面を参照して説明する。なお、「ＨＵＤ」は「ヘッドアップディスプレイ」の略称である。 Hereinafter, a HUD device 100 as an image display device according to an embodiment will be described with reference to the drawings. “HUD” is an abbreviation for “head-up display”.

ただし、以下では、本実施形態のＨＵＤ装置１００と比較例のＨＵＤ装置１００´を並行して説明する。ＨＵＤ装置１００´とＨＵＤ装置１００で共通の説明を行う場合に両者を「ＨＵＤ装置」と総称する。ＨＵＤ装置１００´とＨＵＤ装置１００で共通の部材には同一の符号を付している。 However, in the following, the HUD device 100 of the present embodiment and the HUD device 100 'of the comparative example will be described in parallel. When a common description is given between the HUD device 100 'and the HUD device 100, they are collectively referred to as "HUD device". Members common to the HUD device 100 'and the HUD device 100 are denoted by the same reference numerals.

図１、図２には、それぞれ本実施形態のＨＵＤ装置１００、比較例のＨＵＤ装置１００´の全体構成が概略的に示されている。 1 and 2 schematically show the overall configurations of a HUD device 100 of the present embodiment and a HUD device 100 'of a comparative example, respectively.

《ＨＵＤ装置の全体構成》
ところで、ヘッドアップディスプレイの投射方式は、液晶パネル、ＤＭＤパネル（デジタルミラーデバイスパネル）、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」と、レーザ光源から射出されたレーザビームを２次元走査デバイスで走査し中間像を形成する「レーザ走査方式」がある。特に後者のレーザ走査方式は、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。 << Overall configuration of HUD device >>
By the way, the projection method of the head-up display is a “panel method” in which an intermediate image is formed by an imaging device such as a liquid crystal panel, a DMD panel (digital mirror device panel), and a fluorescent display tube (VFD). There is a “laser scanning method” in which a laser beam is scanned by a two-dimensional scanning device to form an intermediate image. In particular, the latter laser scanning method is different from the panel method in which an image is formed by partial light shielding of full-screen light emission, since light emission / non-light emission can be assigned to each pixel, so that a high-contrast image is generally formed. be able to.

そこで、ＨＵＤ装置では「レーザ走査方式」を採用している。無論、投射方式として上記「パネル方式」を用いることもできる。 Therefore, the HUD device employs a “laser scanning method”. Of course, the above-mentioned "panel method" can also be used as a projection method.

ＨＵＤ装置は、一例として、車両、航空機、船舶、産業用ロボット等の移動体に搭載され、該移動体のフロントウインドシールド５０（図１、図２参照）を介して該移動体の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば移動体の速度、進行方向、目的地までの距離、現在地名称、移動体前方における物体（現実物体）の有無や位置、制限速度等の標識、渋滞情報などの情報）を視認可能にする。この場合、フロントウインドシールド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も機能する。以下では、ＨＵＤ装置がフロントウインドシールド５０を備える自動車に搭載される例を、主に説明する。 As an example, the HUD device is mounted on a moving body such as a vehicle, an aircraft, a ship, or an industrial robot, and is required for steering the moving body via a front windshield 50 (see FIGS. 1 and 2) of the moving body. Recognition of navigation information (eg, speed, direction of travel, distance to destination, current location name, presence / absence and position of object (real object) ahead of mobile, signs such as speed limit, information on traffic congestion, etc.) enable. In this case, the front windshield 50 also functions as a transmission / reflection member that transmits a part of the incident light and reflects at least a part of the remaining part. Hereinafter, an example in which the HUD device is mounted on an automobile including the front windshield 50 will be mainly described.

ＨＵＤ装置は、図１、図２に示されるように、光源部１１、光偏向器１５及び反射ミラーを含む光走査手段と、スクリーンと、凹面ミラー４０とを備え、フロントウインドシールド５０に対して画像を形成する光（画像光）を照射することにより、視認者Ａ（ここでは自動車の乗員である運転者）の視点位置（左右の目の中間点）から虚像Ｉを視認可能にする。つまり、視認者Ａは、光走査手段によりスクリーンに形成（描画）される画像（中間像）を、フロントウインドシールド５０を介して虚像Ｉとして視認することができる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the HUD device includes a light source unit 11, an optical scanning unit including a light deflector 15 and a reflection mirror, a screen, and a concave mirror 40. By irradiating light (image light) for forming an image, a virtual image I can be visually recognized from a viewpoint position (an intermediate point between the left and right eyes) of a viewer A (here, a driver who is an occupant of an automobile). That is, the viewer A can visually recognize the image (intermediate image) formed (drawn) on the screen by the optical scanning unit as the virtual image I via the front windshield 50.

ＨＵＤ装置は、一例として、自動車のダッシュボードの下方に配置されており、視認者Ａの視点位置からフロントウインドシールド５０までの距離は、数十ｃｍから精々１ｍ程度である。 As an example, the HUD device is disposed below the dashboard of the automobile, and the distance from the viewpoint position of the viewer A to the front windshield 50 is about several tens of cm to at most about 1 m.

ここでは、凹面ミラー４０は、虚像Ｉ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。 Here, the concave mirror 40 is designed using existing optical design simulation software so as to have a constant focusing power so that the image forming position of the virtual image I is a desired position.

ＨＵＤ装置では、虚像Ｉが視認者Ａの視点位置から１ｍ以上かつ１０ｍ以下（好ましくは６ｍ以下）の位置（奥行位置）に表示されるように、凹面ミラー４０の集光パワーが設定されている。 In the HUD device, the condensing power of the concave mirror 40 is set such that the virtual image I is displayed at a position (depth position) 1 m or more and 10 m or less (preferably 6 m or less) from the viewpoint position of the viewer A. .

なお、通常、フロントウインドシールドは、平面でなく、僅かに湾曲している。このため、凹面ミラー４０とフロントウインドシールド５０の曲面により、虚像Ｉの結像位置が決定される。 Note that the front windshield is usually not flat but slightly curved. For this reason, the imaging position of the virtual image I is determined by the curved surfaces of the concave mirror 40 and the front windshield 50.

光源部１１では、画像データに応じて変調されたＲ,Ｇ,Ｂの３色のレーザ光が合成される。３色のレーザ光が合成された合成光は、光偏向器１５の反射面に導かれる。光偏向器１５は、半導体製造プロセス等で作製されたＭＥＭＳスキャナであり、直交する２軸周りに独立に揺動可能な単一の微小ミラーを含む。なお、光偏向器１５は、１軸周りに揺動可能な微小ミラーを含むＭＥＭＳスキャナを２つ組み合わせたものであっても良い。また、スキャナとして、ＭＥＭＳスキャナに限らず、例えばガルバノスキャナやポリゴンスキャナを用いても良い。光源部１１、光偏向器１５の詳細は、後述する。 The light source unit 11 combines laser beams of three colors of R, G, and B modulated according to image data. The combined light obtained by combining the three colors of laser light is guided to the reflection surface of the optical deflector 15. The optical deflector 15 is a MEMS scanner manufactured by a semiconductor manufacturing process or the like, and includes a single micromirror that can swing independently around two orthogonal axes. The optical deflector 15 may be a combination of two MEMS scanners each including a micromirror that can swing around one axis. Further, the scanner is not limited to the MEMS scanner, and for example, a galvano scanner or a polygon scanner may be used. The details of the light source unit 11 and the optical deflector 15 will be described later.

光源部１１からの画像データに応じた光（合成光）は、光偏向器１５で偏向され、反射ミラーで折り返されてスクリーンに照射される。そこで、スクリーンが光走査され該スクリーン上に中間像が形成される。なお、凹面ミラー４０は、フロントウインドシールド５０の影響で中間像の水平線が上または下に凸形状となる光学歪み要素を補正するように設計、配置されることが好ましい。 Light (synthesized light) corresponding to the image data from the light source unit 11 is deflected by the optical deflector 15, turned back by the reflection mirror, and irradiated on the screen. There, the screen is optically scanned and an intermediate image is formed on the screen. The concave mirror 40 is preferably designed and arranged so as to correct an optical distortion element in which the horizontal line of the intermediate image has a convex shape upward or downward due to the influence of the front windshield 50.

スクリーンを介した光は、凹面ミラー４０でフロントウインドシールド５０に向けて反射される。フロントウインドシールド５０への入射光束の一部はフロントウインドシールド５０を透過し、残部の少なくとも一部は視認者Ａの視点位置に向けて反射される。この結果、視認者Ａはフロントウインドシールド５０を介して中間像の拡大された虚像Ｉを視認可能となる、すなわち、視認者から見て虚像Ｉがフロントウインドシールド５０越しに拡大表示される。 Light passing through the screen is reflected by the concave mirror 40 toward the front windshield 50. Part of the light beam incident on the front windshield 50 passes through the front windshield 50, and at least a part of the remaining light is reflected toward the viewpoint position of the viewer A. As a result, the viewer A can view the enlarged virtual image I of the intermediate image via the front windshield 50, that is, the virtual image I is enlarged and displayed through the front windshield 50 as viewed from the viewer.

なお、フロントウインドシールド５０よりも視認者Ａの視点位置側に透過反射部材としてコンバイナを配置し、該コンバイナに凹面ミラー４０からの光を照射するようにしても、フロントウインドシールド５０のみの場合と同様に虚像表示を行うことができる。 Note that, even if a combiner is disposed as a transmission / reflection member on the viewpoint position side of the viewer A with respect to the front windshield 50 and the combiner is irradiated with light from the concave mirror 40, there are cases where only the front windshield 50 is used. Similarly, virtual image display can be performed.

《ＨＵＤ装置の制御系のハードウェア構成》
図３には、ＨＵＤ装置の制御系のハードウェア構成を示すブロック図が示されている。ＨＵＤ装置の制御系は、図３に示されるように、ＦＰＧＡ６００、ＣＰＵ６０２、ＲＯＭ６０４、Ｉ／Ｆ６０８、バスライン６１０、ＬＤドライバ６１１１、ＭＥＭＳコントローラ６１５を備えている。 << Hardware configuration of control system of HUD device >>
FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration of a control system of the HUD device. As shown in FIG. 3, the control system of the HUD device includes an FPGA 600, a CPU 602, a ROM 604, an I / F 608, a bus line 610, an LD driver 6111, and a MEMS controller 615.

ＦＰＧＡ６００は、画像データに応じてＬＤドライバ６１１１を介して後述するＬＤを動作させ、ＭＥＭＳコントローラ６１５を介して光偏向器１５を動作させる。ＣＰＵ６０２は、ＨＵＤ装置の各機能を制御する。ＲＯＭ６０４は、ＣＰＵ６０２がＨＵＤ装置の各機能を制御するために実行する画像処理用プログラムを記憶している。ＲＡＭ６０６は、ＣＰＵ６０２のワークエリアとして使用される。Ｉ／Ｆ６０８は、外部コントローラ等と通信するためのインターフェイスであり、例えば、自動車のCAN（Controller Area Network）等に接続される。 The FPGA 600 operates an LD, which will be described later, via an LD driver 6111 according to image data, and operates the optical deflector 15 via a MEMS controller 615. The CPU 602 controls each function of the HUD device. The ROM 604 stores an image processing program executed by the CPU 602 to control each function of the HUD device. The RAM 606 is used as a work area of the CPU 602. The I / F 608 is an interface for communicating with an external controller or the like, and is connected to, for example, a CAN (Controller Area Network) of an automobile.

《ＨＵＤ装置の機能ブロック》
図４には、ＨＵＤ装置の機能を示すブロック図が示されている。ＨＵＤ装置は、図４に示されるように、車両情報入力部８００、外部情報入力部８０２、画像データ生成部８０４及び画像描画部８０６を備えている。車両情報入力部８００には、ＣＡＮ等から車両の情報（速度、走行距離、対象物までの距離、外界の明るさ等の情報）が入力される。外部情報入力部８０２には、外部ネットワークから車両外部の情報（ＧＰＳからのナビ情報等）が入力される。画像データ生成部８０４は、車両情報入力部８００及び外部情報入力部８０２から入力される情報に基づいて、描画すべき画像の画像データを生成し、ＦＰＧＡ６００に送る。画像描画部８０６は、制御部８０６０を備え、該制御部８０６０は、ＦＰＧＡ６００に画像描画を開始もしくは終了させるための制御信号を送信する。 << Functional block of HUD device >>
FIG. 4 is a block diagram showing functions of the HUD device. As shown in FIG. 4, the HUD device includes a vehicle information input unit 800, an external information input unit 802, an image data generation unit 804, and an image drawing unit 806. Vehicle information (speed, travel distance, distance to a target, information on the brightness of the outside world, etc.) is input to the vehicle information input unit 800 from a CAN or the like. The external information input unit 802 receives information on the outside of the vehicle (such as navigation information from GPS) from an external network. The image data generation unit 804 generates image data of an image to be drawn based on information input from the vehicle information input unit 800 and the external information input unit 802, and sends the image data to the FPGA 600. The image drawing unit 806 includes a control unit 8060, and the control unit 8060 transmits a control signal for starting or ending the image drawing to the FPGA 600.

《光源部の構成》
図５には、光源部１１の構成が示されている。光源部１１は、図５に示されるように、単数あるいは複数の発光点を有する複数の発光素子１１１Ｒ、１１１Ｂ、１１１Ｇを含む。各発光素子は、ＬＤ（レーザダイオード）であり、互いに異なる波長λＲ、λＧ、λＢの光束を放射する。例えばλＲ＝６４０ｎｍ、λＧ＝５３０ｎｍ、λＢ＝４４５ｎｍである。各ＬＤは、ＦＰＧＡ６００によりＬＤドライバ６１１１を介して画像データに応じて変調駆動される。ＬＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂから放射された波長λＲ、λＧ、λＢの光束は、対応するカップリングレンズ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂにより後続の光学系にカップリングされる。カップリングされた光束は、対応するアパーチャ部材１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにより整形される。各アパーチャ部材の開口形状は、光束の発散角等に応じて円形、楕円形、長方形、正方形等、様々な形状とすることができる。その後、対応するアパーチャ部材で整形された光束は、合成素子１１５により光路合成される。合成素子１１５は、プレート状あるいはプリズム状のダイクロイックミラーであり、波長に応じて光束を反射／透過し、１つの光路に合成する。合成された光束は、レンズ１１９により光偏向器１５の反射面に導かれる。レンズ１１９は、光偏向器１５側に凹面が向くメニスカスレンズである。《Configuration of light source section》
FIG. 5 shows the configuration of the light source unit 11. As shown in FIG. 5, the light source unit 11 includes a plurality of light emitting elements 111R, 111B, 111G having a single or a plurality of light emitting points. Each light emitting element is an LD (laser diode), and emits light beams of different wavelengths λR, λG, λB. For example, λR = 640 nm, λG = 530 nm, and λB = 445 nm. Each LD is modulated and driven by the FPGA 600 via the LD driver 6111 according to the image data. Light beams of wavelengths λR, λG, λB emitted from the LDs 111R, 111G, 111B are coupled to the subsequent optical system by the corresponding coupling lenses 112R, 112G, 112B. The coupled light flux is shaped by the corresponding aperture members 113R, 113G, and 113B. The aperture shape of each aperture member can be various shapes such as a circle, an ellipse, a rectangle, and a square depending on the divergence angle of the light beam. Thereafter, the light beams shaped by the corresponding aperture members are combined in the optical path by the combining element 115. The synthesizing element 115 is a plate-shaped or prism-shaped dichroic mirror, and reflects / transmits a light beam according to the wavelength and synthesizes it into one optical path. The combined light flux is guided to the reflection surface of the optical deflector 15 by the lens 119. The lens 119 is a meniscus lens whose concave surface faces the optical deflector 15 side.

《光偏向器の構成》
図６には、光偏向器１５の構成が示されている。光偏向器１５は、半導体プロセスにて製造されたＭＥＭＳスキャナであり、図６に示されるように、反射面を有するミラー１５０と、Ｘ軸方向に並ぶ複数の梁を含み、隣り合う２つの梁が折り返し部を介して蛇行するように接続された一対の蛇行部１５２とを有する。各蛇行部１５２の隣り合う２つの梁は、梁Ａ（１５２ａ）、梁Ｂ（１５２ｂ）とされ、枠部材１５４に支持されている。複数の梁には、複数の圧電部材１５６（例えばＰＺＴ）が個別に設けられている。各蛇行部の隣り合う２つの梁の圧電部材に異なる電圧を印加することで、該蛇行部の隣り合う２つの梁が異なる方向に撓み、それが蓄積されて、ミラー１５０がＸ軸周り（＝垂直方向）に大きな角度で回転することになる。このような構成により、Ｘ軸を中心とした垂直方向の光走査が、低電圧で可能となる。一方、Ｙ軸を中心とした水平方向では、ミラー１５０に接続されたトーションバーなどを利用した共振による光走査が行われる。《Configuration of optical deflector》
FIG. 6 shows the configuration of the optical deflector 15. The optical deflector 15 is a MEMS scanner manufactured by a semiconductor process, and includes a mirror 150 having a reflection surface and a plurality of beams arranged in the X-axis direction, as shown in FIG. Has a pair of meandering portions 152 connected so as to meander via the folded portion. Two adjacent beams of each meandering portion 152 are a beam A (152a) and a beam B (152b), and are supported by the frame member 154. The plurality of beams are individually provided with a plurality of piezoelectric members 156 (for example, PZT). By applying different voltages to the piezoelectric members of the two adjacent beams of each meandering portion, the two adjacent beams of the meandering portion bend in different directions and accumulate, and the mirror 150 rotates around the X axis (= (Vertical direction) at a large angle. With such a configuration, optical scanning in the vertical direction about the X axis can be performed at a low voltage. On the other hand, in the horizontal direction around the Y axis, optical scanning is performed by resonance using a torsion bar or the like connected to the mirror 150.

以上のように構成される光偏向器１５によって、スクリーンの画像描画領域に対してレーザビームが２次元的に走査（例えばラスタースキャン）されるとともに（図７参照）、レーザビームの走査位置に応じてＬＤの発光制御を行うことで画素毎の描画、虚像の表示を行うことができる。なお、図７において、Ｐｓは、走査線ピッチである。 With the optical deflector 15 configured as described above, the laser beam is two-dimensionally scanned (for example, raster scan) with respect to the image drawing area of the screen (see FIG. 7), and according to the scanning position of the laser beam. By controlling the light emission of the LD in this way, it is possible to perform drawing and a virtual image display for each pixel. In FIG. 7, Ps is a scanning line pitch.

ＨＵＤ装置からは、瞬間的にはレーザビーム径に相当する点像しか投射されないが、非常に高速に走査させるため、一フレーム画像内では十分に人間の目に残像が残っている。この残像現象を利用することで、運転者には、あたかも「表示エリア」に像を投射させているように知覚される。実際には、スクリーンに映った像が、凹面ミラー４０とフロントウインドシールド５０によって反射されて運転者に「表示エリア」において虚像として知覚される。このような仕組みであるので、像を表示させない場合は、ＬＤの発光を停止すれば良い。つまり、「表示エリア」において虚像が表示される箇所以外の箇所の輝度を実質０にすることが可能となる。 From the HUD device, only a point image corresponding to the laser beam diameter is projected instantaneously, but since the scanning is performed at a very high speed, a sufficient afterimage remains in the human eye within one frame image. By using this afterimage phenomenon, the driver perceives as if the image is projected on the “display area”. In practice, the image reflected on the screen is reflected by the concave mirror 40 and the front windshield 50 and is perceived by the driver as a virtual image in the “display area”. With such a mechanism, when the image is not displayed, the light emission of the LD may be stopped. That is, it is possible to make the luminance at a portion other than the portion where the virtual image is displayed in the “display area” substantially zero.

すなわち、ＨＵＤ装置による虚像の結像位置は、該虚像を結像可能な所定の「表示エリア」内の任意の位置となる。この「表示エリア」は、ＨＵＤ装置の設計時の仕様で決まる。 That is, the image forming position of the virtual image by the HUD device is an arbitrary position within a predetermined “display area” where the virtual image can be formed. This "display area" is determined by the specification at the time of designing the HUD device.

このように、「レーザ走査方式」を採用したことにより、表示したい部分以外では、表示の必要がないためＬＤを消灯したり、光量を低下させたりするなどの措置を取ることができる。 As described above, by adopting the “laser scanning method”, since there is no need to display a portion other than the portion to be displayed, it is possible to take measures such as turning off the LD or reducing the light amount.

これに対して、例えば液晶パネル及びＤＭＤパネルのようなイメージングデバイスで中間像を表現する「パネル方式」では、パネル全体を照明する必要があるため、画像信号としては非表示とするために黒表示であったとしても、液晶パネルやＤＭＤパネルの特性上、完全には０にし難いため、黒部が浮き上がって見えることがあったが、レーザ走査方式ではその黒浮きを無くすことが可能となる。 On the other hand, in the “panel method” in which an intermediate image is represented by an imaging device such as a liquid crystal panel and a DMD panel, it is necessary to illuminate the entire panel. However, due to the characteristics of the liquid crystal panel and the DMD panel, it is difficult to completely set the black portion to 0, so that the black portion sometimes appears to be raised. However, the laser scanning method can eliminate the black portion.

ところで、一般に、ＨＵＤ装置においては、表示画像の明るさと、視野角やアイボックス（視認者が視認可能な範囲）を確保するとともに、車両の所定のスペースに搭載するための小型化が重要である。 In general, in a HUD device, it is important to secure brightness of a display image, a viewing angle and an eye box (a range that can be visually recognized by a viewer), and to reduce the size of the HUD device in a predetermined space of a vehicle. .

ここで、比較例のＨＵＤ装置１００´では、反射ミラーとして比較的大きな凹面鏡が用いられ（図２参照）、スクリーンとして入射側の面の画像描画領域にマイクロレンズアレイが形成され、出射側の面が平坦な透明基板から成る透過型のスクリーン３０´が用いられている（図８参照）。この場合、反射ミラーとしての凹面鏡によって光偏向器１５からの広がりながら伝播する光（拡散する光）の全体的な広がり（拡散）が抑制され、スクリーンに照射される。このとき、スクリーン３０´の各マイクロレンズに入射した光は該マイクロレンズにより拡散される。結果として、比較例では、表示画像の明るさと視野角を確保できる。なお、反射ミラーとしての凹面鏡の大きさは、光偏向器１５のミラーの振れ角と光偏向器１５と該凹面鏡との距離で決まる。 Here, in the HUD device 100 'of the comparative example, a relatively large concave mirror is used as a reflection mirror (see FIG. 2), and a microlens array is formed in an image drawing area on a light incident side as a screen, and a light emitting side surface is formed. A transmissive screen 30 'made of a transparent substrate having a flat surface is used (see FIG. 8). In this case, the overall spread (diffusion) of the light (diffuse light) propagating while spreading from the optical deflector 15 is suppressed by the concave mirror as the reflection mirror, and the screen is irradiated. At this time, light incident on each microlens of the screen 30 'is diffused by the microlens. As a result, in the comparative example, the brightness and the viewing angle of the display image can be secured. The size of the concave mirror as a reflection mirror is determined by the deflection angle of the mirror of the optical deflector 15 and the distance between the optical deflector 15 and the concave mirror.

そこで、ＨＵＤ装置１００´の小型化の方法として、光偏向器１５とスクリーンとの間に反射ミラーを設けずに光偏向器１５からの光を直接スクリーンに照射する方法（方法１）や、光偏向器１５とスクリーンとの間の反射ミラーとして小型の平面鏡を用いる方法（方法２）が考えられる。 Therefore, as a method of reducing the size of the HUD device 100 ', a method of directly irradiating the screen with light from the optical deflector 15 without providing a reflection mirror between the optical deflector 15 and the screen (method 1), A method (method 2) in which a small plane mirror is used as a reflection mirror between the deflector 15 and the screen can be considered.

しかしながら、方法１や方法２を比較例のＨＵＤ装置１００´に適用すると、スクリーンを透過した光が、光偏向器１５のミラーの振れ角分だけ広がりながら伝播するため、方法１や方法２の適用前と同じ視野角やアイボックス、表示画像の明るさを確保するためには凹面ミラー４０（投影ミラー）を大型化する必要があり、装置全体としては小型化が困難であった。 However, when the method 1 or the method 2 is applied to the HUD device 100 ′ of the comparative example, the light transmitted through the screen propagates while being spread by the deflection angle of the mirror of the optical deflector 15. In order to maintain the same viewing angle, eye box, and brightness of the displayed image as before, it is necessary to increase the size of the concave mirror 40 (projection mirror), and it has been difficult to reduce the size of the entire apparatus.

そこで、発明者は、鋭意検討の末、表示画像の明るさと視野角の確保と小型化を実現できるＨＵＤ装置として、本実施形態のＨＵＤ装置１００を開発した。 Therefore, the inventor has developed the HUD device 100 according to the present embodiment as a HUD device capable of securing the brightness and the viewing angle of the display image and realizing the miniaturization after extensive studies.

ＨＵＤ装置１００では、反射ミラーとして小型の平面鏡を用いている（図１参照）。そして、凹面ミラー４０の大型化を抑制するために、スクリーンに工夫が凝らされている。以下では、本実施形態のスクリーンの幾つかの実施例について説明する。 In the HUD device 100, a small plane mirror is used as a reflection mirror (see FIG. 1). In order to prevent the concave mirror 40 from being enlarged, the screen is devised. Hereinafter, some examples of the screen of the present embodiment will be described.

《実施例１》
図９（Ａ）、図９（Ｂ）には、それぞれ実施例１のスクリーン３０ａの平面図、断面図が示されている。実施例１のスクリーン３０ａは、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されるように、入射側の面（一面）にマイクロレンズアレイ（以下「ＭＬＡ」と略称する）が形成され、出射側の面（他面）にマイクロプリズムアレイ（以下「ＭＰＡ」と略称する）が形成された透明基板から成る。すなわち、スクリーン３０ａは、透過スクリーンである。ＭＬＡの複数のマイクロレンズとＭＰＡの複数のマイクロプリズムは、１対１で対応している。 << Example 1 >>
FIGS. 9A and 9B are a plan view and a cross-sectional view of the screen 30a of the first embodiment, respectively. As shown in FIGS. 9A and 9B, the screen 30a according to the first embodiment has a microlens array (hereinafter abbreviated as “MLA”) formed on a surface (one surface) on the incident side and emits light. It is composed of a transparent substrate having a microprism array (hereinafter abbreviated as “MPA”) formed on the side surface (the other surface). That is, the screen 30a is a transmissive screen. The plurality of microlenses of the MLA and the plurality of microprisms of the MPA have a one-to-one correspondence.

ＭＬＡの各マイクロレンズのサイズは、出力する画像の画質や解像度に合わせて調整される。ＭＬＡにおいて、レンズピッチは１０４ｕｍ、レンズ形状・配置は六角形状レンズの六方配置、レンズ面の曲率半径は１０４ｕｍとされている。透明基板の材質は光学用の樹脂材料で屈折率は１．５１である。各マイクロレンズの焦点距離は、該樹脂材料内で約５３０ｕｍとされ、透明基板の厚さも約５３０ｕｍとされている。各マイクロレンズのレンズ面（マイクロレンズ面）は、凸面である。 The size of each micro lens of the MLA is adjusted according to the image quality and resolution of the output image. In MLA, the lens pitch is 104 μm, the lens shape and arrangement are hexagonal arrangement of hexagonal lenses, and the radius of curvature of the lens surface is 104 μm. The material of the transparent substrate is an optical resin material and has a refractive index of 1.51. The focal length of each micro lens is about 530 um in the resin material, and the thickness of the transparent substrate is also about 530 um. The lens surface (microlens surface) of each microlens is convex.

ＭＰＡでは、図１０に示されるように、各マイクロプリズムのプリズム面がブレーズド構造（鋸歯状構造）の格子面となっている。すなわち、ＭＰＡは、ブレーズド回折格子である。 In the MPA, as shown in FIG. 10, the prism surface of each microprism has a blazed structure (sawtooth structure) lattice surface. That is, MPA is a blazed diffraction grating.

図９（Ｂ）、図１０に示されるように、ＭＰＡでは、プリズム面の傾斜角ｔが中心部のマイクロプリズムから最外周部のマイクロプリズムにかけて徐々に大きくなっている。ここでは、傾斜角ｔは、図１１に示されるように、中心部のマイクロプリズムのプリズム面では０°、最外周部のマイクロプリズムのプリズム面では約２５°であり、両者の間では連続的に変化している。 As shown in FIGS. 9B and 10, in the MPA, the inclination angle t of the prism surface gradually increases from the central microprism to the outermost microprism. Here, as shown in FIG. 11, the inclination angle t is 0 ° on the prism surface of the central microprism and about 25 ° on the prism surface of the outermost microprism. Has changed.

また、ＭＰＡとＭＬＡは、複数のマイクロプリズムのプリズム面が対応する複数のマイクロレンズの焦点位置近傍に位置するように位置決めされている。このため、各プリズム面で光の透過する領域が限定されている。すなわち、図９（Ｂ）では、鋸歯状構造の緩斜面ａが光を透過、屈折させるプリズム面であり、急斜面ｂが、光が照射されない、プリズム面間の境界領域である。この場合、プリズム面である緩斜面ａの面精度が確保できれば屈折角を所望の角度にできるため、加工対象のエリアを限定でき、加工が容易になる。 Further, the MPA and the MLA are positioned such that the prism surfaces of the plurality of microprisms are located near the focal positions of the corresponding plurality of microlenses. For this reason, the area through which light is transmitted on each prism surface is limited. That is, in FIG. 9B, the gentle slope a of the sawtooth structure is a prism surface that transmits and refracts light, and the steep slope b is a boundary region between the prism surfaces where light is not irradiated. In this case, if the surface accuracy of the gentle slope a, which is the prism surface, can be secured, the refraction angle can be set to a desired angle, so that the area to be processed can be limited and the processing can be facilitated.

以上のように構成されるスクリーン３０ａは、金型を用いた樹脂成形により製造することができる。 The screen 30a configured as described above can be manufactured by resin molding using a mold.

次に、比較例のスクリーン（透過スクリーン）の作用を説明する。図１２（Ａ）には、右図に比較例のスクリーン３０´の中心付近を通過する光の光路が示され、左図に比較例のスクリーン３０´の周辺部を通過する光の光路が示されている。 Next, the operation of the screen (transmission screen) of the comparative example will be described. FIG. 12A shows the optical path of light passing near the center of the screen 30 'of the comparative example in the right diagram, and the optical path of light passing around the periphery of the screen 30' of the comparative example in the left diagram. Have been.

比較例では、反射ミラーとしての凹面鏡からの全体的な拡散が抑制された光がスクリーン３０´に対してＭＬＡ側から照射される。このとき、各マイクロレンズ面に入射した光は、該マイクロレンズ面で集光され、裏面（平坦面）で屈折され、約±１９度の範囲に拡散される。スクリーン３０´の外周部に対して入射する光はマイクロレンズの光軸に対して１３度傾いており、拡散光は外側に拡散する。この場合、スクリーン３０´を透過後の光の広がりは最大で３２度程度になる。十分なアイボックスを確保するためには、スクリーン３０´からのすべての光を凹面ミラー４０（投影ミラー）に入射させ反射させる必要があり、比較例では凹面ミラー４０の大型化を余儀なくされる。 In the comparative example, light whose overall diffusion from the concave mirror as the reflection mirror is suppressed is emitted to the screen 30 ′ from the MLA side. At this time, the light incident on each microlens surface is condensed on the microlens surface, refracted on the back surface (flat surface), and diffused in a range of about ± 19 degrees. The light incident on the outer periphery of the screen 30 'is inclined by 13 degrees with respect to the optical axis of the microlens, and the diffused light diffuses outward. In this case, the spread of the light after passing through the screen 30 'is about 32 degrees at the maximum. In order to secure a sufficient eye box, it is necessary to make all the light from the screen 30 'incident on the concave mirror 40 (projection mirror) and reflect it, and in the comparative example, the size of the concave mirror 40 must be increased.

図１２（Ｂ）には、右図に実施例１のスクリーン３０ａの中心付近を通過する光の光路が示され、左図に実施例１のスクリーン３０ａの周辺部を通過する光の光路が示されている。 FIG. 12B shows the optical path of light passing near the center of the screen 30a of the first embodiment in the right diagram, and the optical path of light passing around the periphery of the screen 30a of the first embodiment in the left diagram. Have been.

実施例１では、反射ミラーとしての平面鏡からの全体的に拡散する光がスクリーン３０ａに対してＭＬＡ側から入射される。このとき、各マイクロレンズ面に入射した光は、該マイクロレンズ面でＭＰＡの対応するプリズム面に集光され、該プリズム面によりアイボックス形成に適した方向に屈折され拡散しながら、全体としては広がり（拡散）が抑制された状態で、凹面ミラー４０に入射される。 In the first embodiment, light that is totally diffused from a plane mirror as a reflection mirror is incident on the screen 30a from the MLA side. At this time, the light incident on each microlens surface is condensed on the corresponding prism surface of the MPA at the microlens surface, and is refracted and diffused by the prism surface in a direction suitable for forming an eye box, and as a whole, The light enters the concave mirror 40 in a state where the spread (diffusion) is suppressed.

このように、実施例１のスクリーン３０ａは、視野角やアイボックスの確保のための拡散板の機能と凹面鏡のような光の全体的な広がりを抑制する機能を併せ持つ。 As described above, the screen 30a according to the first embodiment has both a function of a diffusion plate for securing a viewing angle and an eye box and a function of suppressing overall spread of light such as a concave mirror.

以上のように、実施例１のスクリーン３０ａでは、入射側の面に形成されたＭＬＡの複数のマイクロレンズの焦点位置に、ＭＰＡの対応する複数のマイクロプリズムのプリズム面が形成されているため、反射ミラーとして比較的大きな凹面鏡を使わない場合でも適切な拡散光の分布を実現可能であるとともに、プリズム面の形成範囲が限定され、かつＭＬＡとＭＰＡとのアライメント精度が緩和されるため作製が容易になる。 As described above, in the screen 30a of the first embodiment, since the prism surfaces of the plurality of microprisms corresponding to the MPA are formed at the focal positions of the plurality of microlenses of the MLA formed on the incident side surface, Even if a relatively large concave mirror is not used as the reflection mirror, appropriate diffusion light distribution can be realized, the range of forming the prism surface is limited, and the alignment accuracy between the MLA and the MPA is eased. become.

《実施例２》
図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）には、それぞれ実施例２のスクリーン３０ｂのI型〜III型が示されている。 << Example 2 >>
FIGS. 13A to 13C show the screens 30b according to the second embodiment of the types I to III, respectively.

実施例２の各スクリーンは、ＭＬＡを一面に有する第１の基板とＭＰＡを一面に有する第２の基板を作製した後、両者を接合することで製造される。 Each screen of Example 2 is manufactured by preparing a first substrate having MLA on one surface and a second substrate having MPA on one surface, and then joining them.

スクリーンI型では、図１３（Ａ）に示されるように、ＭＰＡとＭＰＡが互いに対向するように第１及び第２の透明基板の縁部（接合部）が接合されている。この場合、ＭＬＡとＭＰＦの間隔は、各透明基板の接合部の厚みにより設定されている。スクリーンI型によれば、微細構造であるＭＬＡとＭＰＡが外部に露出していないため、異物の付着を防止でき、ひいては集光機能及び屈折機能を安定して精度良く発揮できる。 In the screen I type, as shown in FIG. 13A, the edges (joining portions) of the first and second transparent substrates are joined so that MPA and MPA face each other. In this case, the distance between the MLA and the MPF is set by the thickness of the joint between the transparent substrates. According to the screen I type, since the microstructures MLA and MPA are not exposed to the outside, it is possible to prevent the attachment of foreign substances, and to stably and accurately exhibit the light collecting function and the refraction function.

スクリーンII型では、図１３（Ｂ）に示されるように、入射側の面にＭＬＡが形成され、出射側の面が平坦な第１の透明基板と、入射側の面にＭＰＡが形成され、出射側の面が平坦な第２の透明基板とが縁部（接合部）で接合されている。この場合、ＭＬＡとＭＰＦの間隔は、第１の透明基板の厚さと第２の透明基板の接合部の厚みにより設定されている。スクリーンII型によれば、スクリーン微細構造であるＭＰＡが外部に露出していないため、異物の付着を防止でき、屈折機能を安定して精度良く発揮できる。 In the screen II type, as shown in FIG. 13 (B), an MLA is formed on the incident side surface, a first transparent substrate having a flat exit side surface, and an MPA is formed on the incident side surface, The second transparent substrate having a flat emission surface is joined at an edge (joining portion). In this case, the distance between the MLA and the MPF is set by the thickness of the first transparent substrate and the thickness of the joint between the second transparent substrate. According to the screen II type, since the screen microstructure MPA is not exposed to the outside, adhesion of foreign matter can be prevented, and the refraction function can be stably and accurately exhibited.

スクリーンIII型では、図１３（Ｃ）に示されるように、入射側の面が平坦であり、出射側の面にＭＬＡが形成された第１の基板と、入射側の面が平坦であり、出射側の面にＭＰＡが形成された第２の基板とが外周部（接合部）で接合されている。この場合、ＭＬＡとＭＰＦの間隔は、第１の透明基板の接合部の厚みと第２の透明基板の厚さにより設定されている。スクリーンIII型によれば、スクリーン微細構造であるＭＬＡが外部に露出していないため、異物の付着を防止でき、集光機能を安定して精度良く発揮できる。 In the screen type III, as shown in FIG. 13 (C), the surface on the incident side is flat, the first substrate having the MLA formed on the surface on the output side, and the surface on the incident side are flat, The second substrate having the MPA formed on the emission side surface is joined at the outer peripheral portion (joining portion). In this case, the distance between the MLA and the MPF is set based on the thickness of the joint of the first transparent substrate and the thickness of the second transparent substrate. According to the screen type III, since the MLA, which is the screen fine structure, is not exposed to the outside, it is possible to prevent the attachment of foreign matter and to stably and accurately exhibit the light collecting function.

スクリーンI型〜III型のいずれを用いるかは、必要に応じて（保護したい面に応じて）決めることができる。 Which one of the screens I to III is used can be determined as needed (depending on the surface to be protected).

《実施例３》
図１４には、実施例３のスクリーン３０ｃの断面図が示されている。上記実施例１、２ではスクリーンとして透過型のものが用いられているが、実施例３のスクリーン３０ｃは、反射型とされている。 << Example 3 >>
FIG. 14 is a cross-sectional view of the screen 30c according to the third embodiment. In the first and second embodiments, a transmission type screen is used, but the screen 30c of the third embodiment is a reflection type.

詳述すると、実施例３のスクリーン３０ｃは、図１４に示されるように、透明基板の光が照射される側の面（一面）にＭＰＡが形成され、該透明基板の反対側の面（他面）にマイクロミラーアレイ（以下で「ＭＭＡ」と略称する）が形成され、該透明基板の縁部が、ＭＭＡの全域に対応する凹部を有する支持基板に支持、固定されている。ＭＰＡの複数のマイクロプリズムとＭＭＡの複数のマイクロミラーは、１対１で対応している。各マイクロミラーのミラー面（マイクロミラー面）は、凹面である。なお、スクリーン３０ｃにおいて、支持基板は、必須ではない。 More specifically, as shown in FIG. 14, in the screen 30c of the third embodiment, an MPA is formed on a surface (one surface) of the transparent substrate on which light is irradiated, and an opposite surface of the transparent substrate (other surface) is formed. A micromirror array (hereinafter abbreviated as “MMA”) is formed on the surface of the transparent substrate, and an edge of the transparent substrate is supported and fixed on a supporting substrate having a concave portion corresponding to the entire area of the MMA. The plurality of microprisms of MPA and the plurality of micromirrors of MMA correspond one-to-one. The mirror surface (micromirror surface) of each micromirror is concave. In the screen 30c, the support substrate is not essential.

スクリーン３０ｃは、例えば、反射ミラーとしての小型の平面鏡の設置位置に該反射ミラーに代えて設置しても良いし、反射ミラーとしての小型の平面鏡で反射された光の光路上に設置されても良い。 The screen 30c may be installed, for example, at the installation position of a small plane mirror as a reflection mirror, instead of the reflection mirror, or may be installed on the optical path of light reflected by the small plane mirror as a reflection mirror. good.

この場合、ＭＰＡの各マイクロプリズムに入射した光は、スクリーン３０ｃ内を直進し、ＭＭＡの対応するマイクロミラーに入射し、入射方向と反対方向に反射され、対応するマイクロプリズムのプリズム面に入射する。プリズム面に入射した光は、該プリズム面への入射角に応じた屈折角（入射角が大きいほど大きい屈折角）で屈折され、スクリーン３０ｃへの直進入射光と反対方向に射出される（図１５参照）。 In this case, the light that has entered each microprism of the MPA travels straight through the screen 30c, enters the corresponding micromirror of the MMA, is reflected in the direction opposite to the incident direction, and enters the prism surface of the corresponding microprism. . The light incident on the prism surface is refracted at a refraction angle corresponding to the angle of incidence on the prism surface (the larger the incident angle, the larger the refraction angle), and is emitted in the opposite direction to the straight incident light on the screen 30c (FIG. 15).

すなわち、スクリーン３０ｃは、光路折り返し機能と全体的な広がりを抑制する機能と拡散板の拡散機能を併有している。 That is, the screen 30c has both the function of turning back the optical path, the function of suppressing the overall spread, and the function of diffusing the diffusion plate.

実施例３でも、実施例１、２と同様に、１枚の透明基板の両面にそれぞれＭＬＡとＭＭＡ（鏡面加工を施す）を形成しても良いし、第１の基板にＭＬＡを形成し、第２の基板にＭＭＡを形成し、第１及び第２の基板を接合しても良い。 In the third embodiment, similarly to the first and second embodiments, MLA and MMA (mirror-finished) may be formed on both surfaces of one transparent substrate, or MLA may be formed on the first substrate. MMA may be formed on the second substrate, and the first and second substrates may be joined.

以上説明した本実施形態のスクリーン（実施例１〜３のスクリーン３０ａ〜３０ｃ）は、複数の集光面（マイクロレンズ面やマイクロミラー面）を含む第１の光学面と、第１の光学面を介した光が入射される第２の光学面と、を備え、第２の光学面は、複数の集光面に対応し、対応する集光面を介した、光の一部（光部分）を屈折させる複数の屈折面（プリズム面）を含む。 The screen of the present embodiment described above (screens 30a to 30c of Examples 1 to 3) includes a first optical surface including a plurality of light-collecting surfaces (microlens surfaces and micromirror surfaces), and a first optical surface. And a second optical surface on which the light passing through the second light-receiving surface is incident. The second optical surface corresponds to the plurality of light-collecting surfaces, and a part of the light (light portion) through the corresponding light-collecting surfaces. ) Is included.

この場合、光を部分毎に集光面で集光させ、該集光面を介した光部分を対応する屈折面に入射させることで、該光部分の進行方向（出射角）を制御しつつ該光部分を拡散させることができる。 In this case, light is condensed on a light-condensing surface for each portion, and the light portion passing through the light-condensing surface is incident on a corresponding refraction surface, thereby controlling the traveling direction (emission angle) of the light portion. The light portion can be diffused.

この結果、所望の視野角を確保でき、かつ該視野角全域で明るさを確保できる。 As a result, a desired viewing angle can be secured, and brightness can be secured over the entire viewing angle.

一方、特許文献１には、中間像が形成されるスクリーンにマイクロレンズアレイを利用し、レンズ形状を調整することでアイボックスサイズを所望の大きさにコントロールする方法が開示されている。 On the other hand, Patent Literature 1 discloses a method in which a microlens array is used for a screen on which an intermediate image is formed, and the eyebox size is controlled to a desired size by adjusting the lens shape.

詳述すると、特許文献１では、マイクロレンズの曲率半径を中心付近で大きくし、外周部分で小さくすることで、正面方向から観察する場合には明るさを確保し、アイボックスの端部付近では輝度は低下するが画像の確認が可能になるようにしている。この方法では正面方向での明るさを保ったまま、アイボックスサイズを確保できるが、アイボックス端での輝度低下が大きくなる。すなわち、所望の視野角を確保し、かつ該視野角全域で明るさを確保することができない。 More specifically, in Patent Document 1, by increasing the radius of curvature of the microlens near the center and decreasing it at the outer periphery, brightness is secured when observing from the front, and near the end of the eye box. The brightness is reduced, but the image can be confirmed. With this method, the size of the eye box can be secured while maintaining the brightness in the front direction, but the decrease in luminance at the end of the eye box becomes large. That is, a desired viewing angle cannot be ensured, and brightness cannot be ensured over the entire viewing angle.

また、屈折面が、対応する集光面の焦点位置近傍に位置している場合には、加工精度が要求される屈折面を小さく設計でき、ひいては加工が容易となる。 In addition, when the refracting surface is located near the focal position of the corresponding light-collecting surface, the refracting surface that requires processing accuracy can be designed to be small, and processing becomes easier.

すなわち、本実施形態では、マイクロレンズアレイやマイクロミラーアレイを利用したスクリーンにおいて、マイクロレンズやマイクロミラーの焦点位置付近に微小なプリズム構造を配置したことを特徴としている。ＨＵＤ装置の小型化において、スクリーン上にプリズム構造を設けることでスクリーンからの出射角を補正することは有効な手段であるが、プリズム構造加工する際、境界部分を高精度に作製することは困難である。また、マイクロレンズ面とプリズム面のアライメントにも高精度が求められる。プリズム位置をマイクロレンズの焦点位置付近とすることで、プリズム面で光の透過する領域が縮小するため、境界部分の加工精度の余裕やマイクロレンズとプリズムのアライメントの余裕を確保でき、スクリーンの作製が容易になる。 That is, the present embodiment is characterized in that a micro prism structure is arranged near a focal position of a micro lens or a micro mirror in a screen using a micro lens array or a micro mirror array. To reduce the size of the HUD device, it is effective to correct the exit angle from the screen by providing a prism structure on the screen, but it is difficult to manufacture the boundary part with high precision when processing the prism structure. It is. Also, high precision is required for alignment between the microlens surface and the prism surface. By setting the position of the prism near the focal position of the microlens, the area through which light is transmitted on the prism surface is reduced, so that a margin of processing accuracy at the boundary and a margin of alignment between the microlens and the prism can be secured, and a screen is manufactured. Becomes easier.

また、第２の光学面が、第１の光学面を介した光の全体的な広がりを抑制する場合には、明るさの低下を抑制することができ、かつスクリーンを介した光が入射される光学部材（例えば凹面ミラー４０）の大型化を抑制できる。 Further, when the second optical surface suppresses the overall spread of light through the first optical surface, it is possible to suppress a decrease in brightness and to allow light through the screen to enter. Optical member (for example, concave mirror 40) can be suppressed from becoming large.

また、屈折面が、対応する集光面の中心に斜入射した、全体的に拡散する光の一部（光部分）を該集光面の光軸側に屈折させる場合には、該集光面からの光部分の進行方向（出射角）を全体的な拡散を抑制する方向に制御することができる。 Further, when the refracting surface refracts a part (light portion) of the light that is obliquely incident on the center of the corresponding condensing surface and diffuses as a whole toward the optical axis side of the condensing surface, The traveling direction (outgoing angle) of the light portion from the surface can be controlled in a direction that suppresses overall diffusion.

また、屈折面が、対応する集光面の中心に斜入射した、全体的に拡散する光の一部（光部分）を該集光面の光軸に平行な方向に屈折させる場合には、該集光面からの光部分の進行方向（出射角）を理想的な方向に制御することができる。 Further, when the refracting surface refracts a part (light portion) of light that is obliquely incident on the center of the corresponding light-collecting surface and diffuses as a whole in a direction parallel to the optical axis of the light-collecting surface, The traveling direction (outgoing angle) of the light portion from the light-collecting surface can be controlled in an ideal direction.

また、第１の光学面は基板の一面に形成され、第２の光学面は該基板の他面に形成されている場合には、単一の部品で構成されるため、スクリーン組み付け時に第１の光学面と第２の光学面の位置合わせの必要が無い。 When the first optical surface is formed on one surface of the substrate and the second optical surface is formed on the other surface of the substrate, the first optical surface is formed of a single component. There is no need to align the optical surface with the second optical surface.

また、第１の光学面が形成された第１の基板と第２の光学面が形成された第２の基板が、第１及び第２の光学面が向き合うように配置されている場合には、微細構造が形成された第１及び第２の光学面を異物などの付着から保護できる。 Further, when the first substrate on which the first optical surface is formed and the second substrate on which the second optical surface is formed are arranged such that the first and second optical surfaces face each other. In addition, the first and second optical surfaces on which the fine structure is formed can be protected from adhesion of foreign matter and the like.

また、第１の光学面が一面に形成された第１の基板と第２の光学面が形成された第２の基板とが、第１の基板の他面と第２の光学面が向き合うように固定されている場合には、微細構造が形成された第２の光学面を異物などの付着から保護できる。 Also, the first substrate on which the first optical surface is formed on one surface and the second substrate on which the second optical surface is formed face the other surface of the first substrate and the second optical surface. When it is fixed to the second optical surface, the second optical surface on which the fine structure is formed can be protected from adhesion of foreign matter and the like.

また、第１の光学面が形成された第１の基板と第２の光学面が一面に形成された第２の基板とが、第１の光学面と第２の基板の他面が向き合うように固定されている場合には、微細構造が形成された第１の光学面を異物などの付着から保護できる。 In addition, the first substrate on which the first optical surface is formed and the second substrate on which the second optical surface is formed on one surface are arranged such that the first optical surface and the other surface of the second substrate face each other. When it is fixed to the first optical surface, the first optical surface on which the fine structure is formed can be protected from adhesion of foreign matter and the like.

また、集光面がマイクロレンズ面であり、全体的に拡散する光が第１の光学面側から照射されるように設置される場合には、所望の視野角を確保でき、かつ該視野角全域で明るさを確保できる透過型のスクリーンを提供できる。 When the light-collecting surface is a microlens surface and the light is diffused as a whole from the first optical surface, the desired viewing angle can be ensured and the viewing angle can be secured. It is possible to provide a transmissive screen that can ensure brightness over the entire area.

また、集光面はマイクロミラー面であり、全体的に拡散する光が第２の光学面側から照射されるように設置される場合には、所望の視野角を確保でき、かつ該視野角全域で明るさを確保できる反射型のスクリーンを提供できる。 In addition, the light-collecting surface is a micromirror surface, and when installed so that light that diffuses as a whole is irradiated from the second optical surface side, a desired viewing angle can be secured and the viewing angle can be secured. It is possible to provide a reflection type screen that can secure brightness in the whole area.

また、屈折面は、ブレーズド回折格子の格子面である場合には、樹脂成形により高密度配置が可能である。 When the refraction surface is a grating surface of a blazed diffraction grating, high-density arrangement is possible by resin molding.

また、屈折面（格子面）の傾斜角は、第２の光学面の中心側から外周側にかけて単調増加する（徐々に大きくなる）ため、該屈折面による屈折角を全体的に拡散する光の部分毎の入射角に応じた大きさとすることができる。 Further, since the inclination angle of the refraction surface (grating surface) monotonically increases (increases gradually) from the center side to the outer periphery side of the second optical surface, the refraction angle of the refraction surface is diffused by the light. The size can be set according to the incident angle for each part.

また、本実施形態のＨＵＤ装置１００は、光により画像を形成する画像形成手段（光走査手段）と、前記画像を形成した光が照射される本実施形態のスクリーンと、を備えているため、所望のアイボックスサイズを確保でき、かつアイボックス全域で明るさを確保でき、ひいては視認性の良い画像（虚像）を表示できる。 Further, the HUD device 100 of the present embodiment includes an image forming unit (optical scanning unit) that forms an image by light, and the screen of the present embodiment to which the light that forms the image is irradiated. A desired eye box size can be ensured, and brightness can be ensured over the entire eye box, and an image (virtual image) with good visibility can be displayed.

また、反射ミラーとして大型の凹面鏡に代えて小型の平面鏡を用いたり、反射ミラー自体を省略できるため、装置の小型化が可能になる。 Further, a small flat mirror can be used instead of a large concave mirror as the reflection mirror, or the reflection mirror itself can be omitted, so that the device can be downsized.

また、画像形成手段は、画像情報に応じて変調されたレーザ光を出射する光源部１１と、光源部１１からのレーザ光を偏向する光偏向器１５と、を含む。 The image forming unit includes a light source unit 11 that emits a laser beam modulated according to image information, and an optical deflector 15 that deflects the laser beam from the light source unit 11.

この場合、高輝度で高精細な画像を表示できる。 In this case, a high-resolution and high-definition image can be displayed.

また、本実施形態のＨＵＤ装置１００が、光偏向器１５で偏向されたレーザ光をスクリーンに導く光学系を更に含む場合には、該光学系に光の全体的な広がりを抑制するための凹面鏡や凸レンズのような大型の光学部材を用いる必要がなく、小型の平面鏡を用いることができる。なお、凹面鏡や凸レンズは曲率によって光の広がりを抑制する度合いが決まるが、所望の曲率を確保する必要があるため、同じ大きさの反射面を形成するのに平面鏡よりも大型化する傾向にある。 When the HUD device 100 of the present embodiment further includes an optical system for guiding the laser beam deflected by the optical deflector 15 to the screen, a concave mirror for suppressing the entire spread of the light in the optical system. There is no need to use a large optical member such as a lens or a convex lens, and a small plane mirror can be used. The degree to which the concave mirror or convex lens suppresses the spread of light is determined by the curvature, but since it is necessary to secure a desired curvature, it tends to be larger than a plane mirror to form a reflective surface of the same size. .

また、光偏向器１５で偏向されたレーザ光がスクリーンに直接照射される場合には、光の全体的な広がりを抑制するための凹面鏡や凸レンズのような大型の光学部材を設置する必要がなく、小型化を図ることができる。 In addition, when the screen is directly irradiated with the laser light deflected by the optical deflector 15, there is no need to install a large optical member such as a concave mirror or a convex lens for suppressing the entire spread of the light. In addition, the size can be reduced.

すなわち、ＨＵＤ装置１００によれば、本実施形態のスクリーンを備えているので、アイボックスの確保とアイボックス全体の明るさを確保しつつ装置の小型化を図ることができる。 That is, since the HUD device 100 includes the screen of the present embodiment, the size of the device can be reduced while securing the eye box and the brightness of the entire eye box.

また、ＨＵＤ装置１００は、スクリーンを介した光を透過反射部材（フロントウインドシールド５０）に向けて投射する凹面ミラー４０（投光部）を更に備える。 In addition, the HUD device 100 further includes a concave mirror 40 (light projection unit) that projects light passing through the screen toward the transmission / reflection member (front windshield 50).

この場合、スクリーンを介した光を透過反射部材の所望の領域に照射することができる。 In this case, light passing through the screen can be applied to a desired area of the transmission / reflection member.

また、ＨＵＤ装置１００と、該ＨＵＤ装置１００が搭載される移動体と、を備える移動体装置では、移動体の操縦者に対して視認性の良い画像（虚像）を表示できる。 In addition, a mobile device including the HUD device 100 and a mobile device on which the HUD device 100 is mounted can display an image (virtual image) with good visibility for a driver of the mobile device.

なお、上記実施形態では、屈折面としてブレーズド回折格子の格子面（ブレーズド構造の緩斜面）を用いているが、これに限られない。例えば、ブレーズド構造（鋸歯状構造）の急斜面を用いても良いし、鋸歯の頂部に丸み持たせたような構造の斜面を用いても良いし、鋸歯状構造の頂部を平面で切断して得られる台形の傾斜した上面や斜面を用いても良いし、鋸歯状構造の急斜面を曲面とした構造の緩斜面を用いても良い。すなわち、屈折面としてブレーズド回折格子以外の回折格子の格子面を用いても良い。 In the above embodiment, the grating surface of the blazed diffraction grating (a gentle slope of the blazed structure) is used as the refraction surface, but the present invention is not limited to this. For example, a steep slope having a blazed structure (sawtooth structure) may be used, a slope having a structure in which the top of the sawtooth is rounded may be used, or the top of the sawtooth structure may be cut by a plane. Alternatively, a trapezoidal inclined upper surface or slope may be used, or a gentle slope having a structure in which a steep slope having a sawtooth structure is curved may be used. That is, a grating surface of a diffraction grating other than the blazed diffraction grating may be used as the refraction surface.

また、上記実施形態では、ＭＰＡにおいて、屈折面（格子面）の傾斜角ｔを中心側から外周側にかけて徐々に（連続的に）大きくしているが、これに限られない。例えば、傾斜角ｔを中心側から外側にかけて段階的に大きくしても良い。 Further, in the above embodiment, in the MPA, the inclination angle t of the refraction surface (lattice surface) is gradually (continuously) increased from the center side to the outer periphery side, but is not limited thereto. For example, the inclination angle t may be increased stepwise from the center side to the outside.

また、上記実施形態において、第１の光学面が一面に形成された第１の基板と第２の光学面が一面に形成された第２の基板とが、第１の基板の他面と第２の基板の他面が向き合うように固定されていても良い。具体的には、第１及び第２の基板の他面同士を接合しても良い。 Further, in the above embodiment, the first substrate having the first optical surface formed on one surface and the second substrate having the second optical surface formed on one surface correspond to the other surface of the first substrate and the second substrate. The other surfaces of the two substrates may be fixed to face each other. Specifically, the other surfaces of the first and second substrates may be joined.

また、上記実施形態では、画像形成手段として、光走査手段を用いているが、例えばＤＭＤパネルや液晶パネル等のパネル方式を用いて良い。この場合も、パネルからの全体的に拡散する光を本実施形態のスクリーンに照射することで、上記実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。 In the above-described embodiment, the optical scanning unit is used as the image forming unit, but a panel system such as a DMD panel or a liquid crystal panel may be used. Also in this case, by irradiating the screen of the present embodiment with light that is diffused from the panel as a whole, the same operation and effect as in the above embodiment can be obtained.

また、上記実施形態のＨＵＤ装置において、投光部は、凹面ミラー４０（凹面鏡）から構成されているが、これに限らず、例えば、凸面鏡から構成されても良い。 Further, in the HUD device of the above embodiment, the light projecting unit is configured by the concave mirror 40 (concave mirror), but is not limited thereto, and may be configured by, for example, a convex mirror.

また、上記実施形態では、光源としてＬＤ（端面発光レーザ）を用いているが、例えば面発光レーザ等の他のレーザ等を用いても良い。 In the above embodiment, an LD (edge emitting laser) is used as a light source, but another laser such as a surface emitting laser may be used.

また、上記実施形態では、スクリーンの材料に透明基板を用いているが、要は、透光性を有する基板を用いることが好ましい。 In the above embodiment, a transparent substrate is used as the material of the screen. In short, it is preferable to use a transparent substrate.

また、上記実施形態におけるマイクロレンズやマイクロミラーの形状、配置、数は、適宜変更可能であり、該変更に応じてマクロプリズムの形状、配置、数も適宜変更可能である。 In addition, the shape, arrangement, and number of the microlenses and micromirrors in the above embodiment can be appropriately changed, and the shape, arrangement, and number of the macroprisms can be appropriately changed according to the change.

また、上記実施形態では、全体的に拡散する光がスクリーンに照射されているが、全体的に収束する光がスクリーンに照射されても良い。この場合、スクリーンの小型化を図ることができる。そして、この場合、光の全体的な狭まりを抑制するようにＭＰＡを構成することが好ましい。具体的には、ＭＰＡの各プリズム面の傾斜方向を上記実施形態とは逆にすれば良い。この際、ＭＰＡにおいて各プリズム面の傾斜角を中心側から外周側にかけて単調減少するように設定することが好ましい。 Further, in the above-described embodiment, the screen is irradiated with light that diffuses entirely, but light that converges entirely may be irradiated on the screen. In this case, the size of the screen can be reduced. In this case, it is preferable to configure the MPA so as to suppress the overall narrowing of light. Specifically, the inclination direction of each prism surface of the MPA may be reversed from that in the above embodiment. At this time, it is preferable that the inclination angle of each prism surface in the MPA is set so as to decrease monotonously from the center side to the outer periphery side.

また、上記実施形態では、画像表示装置としてのＨＵＤ装置は、カラー画像に対応するように構成されているが、モノクロ画像に対応するように構成されても良い。 Further, in the above embodiment, the HUD device as the image display device is configured to support a color image, but may be configured to support a monochrome image.

また、透過反射部材は、移動体のフロントウインドシールドに限らず、例えばサイドウインドシールド、リアウインドシールド等であっても良く、要は、透過反射部材は、虚像を視認する視認者が搭乗する移動体に設けられ、該視認者が移動体の外部を視認するための窓部材（ウインドシールド）であることが好ましい。 In addition, the transmission / reflection member is not limited to the front windshield of the moving body, and may be, for example, a side windshield, a rear windshield, or the like. Preferably, the window member (wind shield) is provided on the body and allows the viewer to visually recognize the outside of the moving body.

また、上記実施形態では、画像表示装置（ＨＵＤ装置）は、例えば車両、航空機、船舶、産業用ロボット等の移動体に搭載されるものを一例として説明したが、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。 In the above embodiment, the image display device (HUD device) is described as an example mounted on a moving body such as a vehicle, an aircraft, a ship, or an industrial robot, but the image display device (HUD device) is mounted on an object. Anything is fine. In addition, the "object" includes not only a moving object but also a permanently installed object and a transportable object.

また、本発明の画像表示装置は、ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）のみならず、例えば、プロジェクタ装置、ヘッドマウントディスプレイ装置、プロンプタ装置等の画像や虚像を表示する他の装置への応用も可能である。例えばプロジェクタに適用する場合には、凹面ミラー４０から投影用のスクリーンや壁面等に光を投射するようにしても良い。 The image display device of the present invention can be applied not only to a head-up display device (HUD device) but also to other devices that display images and virtual images, such as a projector device, a head-mounted display device, and a prompter device. It is. For example, when applied to a projector, light may be projected from the concave mirror 40 onto a projection screen, wall surface, or the like.

また、上記実施形態に記載した具体的な数値、形状等は、一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Further, specific numerical values, shapes, and the like described in the above-described embodiment are merely examples, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

１１…光源部、１５…光偏向器、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…スクリーン、４０…凹面ミラー（投光部）、５０…フロントウインドシールド（透過反射部材）、１００…ＨＵＤ装置（画像表示装置）。 11: light source unit, 15: optical deflector, 30a, 30b, 30c: screen, 40: concave mirror (light emitting unit), 50: front windshield (transmission / reflection member), 100: HUD device (image display device).

特開２０１３−０４７７０５JP 2013-047705

本発明は、光学システム、画像表示装置及び物体装置に関する。 The present invention relates to an optical system , an image display device, and an object device.

しかしながら、レンズアレイを有するスクリーンを含む従来の光学システムでは、小型化を図ることが困難であった。 However, it has been difficult to reduce the size of a conventional optical system including a screen having a lens array .

本発明は、画像表示装置に用いられる光学システムであって、前記光学システムは、光源部と、該光源部から照射された光を偏向する光偏向器と、該光偏向器により偏向された光を反射する平面鏡と、該平面鏡により反射された光が導かれるスクリーンと、を有し、前記スクリーンは、複数の集光面を含む第１の光学面と、前記第１の光学面を介した光が入射され、前記複数の集光面に対応し、対応する前記集光面を介した、前記光の一部を屈折させる複数の屈折面を含む第２の光学面と、を備えることを特徴とする光学システムである。 The present invention is an optical system used for an image display device, wherein the optical system includes a light source unit, an optical deflector that deflects light emitted from the light source unit, and a light deflected by the optical deflector. And a screen through which light reflected by the plane mirror is guided, and the screen includes a first optical surface including a plurality of light-collecting surfaces, and a first optical surface including a plurality of light-collecting surfaces. And a second optical surface including a plurality of refraction surfaces for refracting a part of the light, through which light is incident and corresponding to the plurality of light-collecting surfaces, and via the corresponding light-collecting surfaces. The optical system is a feature.

本発明によれば、小型化を図ることができる。 According to the present invention, downsizing can be achieved .

Claims

複数の集光面を含む第１の光学面と、
前記第１の光学面を介した光が入射され、前記複数の集光面に対応し、対応する前記集光面を介した、前記光の一部を屈折させる複数の屈折面を含む第２の光学面と、を備えることを特徴とするスクリーン。 A first optical surface including a plurality of light-collecting surfaces;
A second light including a plurality of refraction surfaces that are incident on the first optical surface and correspond to the plurality of light collection surfaces and refract a part of the light through the corresponding light collection surfaces; A screen comprising: an optical surface;

前記屈折面は、対応する前記集光面の焦点位置近傍に位置していることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。 The screen according to claim 1, wherein the refraction surface is located near a focal position of the corresponding light-collecting surface.

前記第２の光学面は、前記第１の光学面を介した前記光の拡散又は収束を抑制することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーン。 The screen according to claim 1, wherein the second optical surface suppresses diffusion or convergence of the light via the first optical surface.

前記屈折面は、対応する前記集光面の中心に斜入射した、前記光の一部を該集光面の光軸側に屈折させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクリーン。 The refracting surface according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of the light obliquely incident on the center of the corresponding light collecting surface is refracted toward the optical axis of the light collecting surface. Screen.

前記屈折面は、対応する前記集光面の中心に斜入射した、前記光の一部を該集光面の光軸に平行な方向に屈折させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリーン。 5. The refracting surface according to claim 1, wherein a part of the light obliquely incident on the center of the corresponding light collecting surface is refracted in a direction parallel to an optical axis of the light collecting surface. A screen according to claim 1.

前記第１の光学面は基板の一面に形成され、前記第２の光学面は前記基板の他面に形成され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スクリーン。 The screen according to any one of claims 1 to 5, wherein the first optical surface is formed on one surface of a substrate, and the second optical surface is formed on another surface of the substrate. .

前記第１の光学面が形成された第１の基板と、前記第２の光学面が形成された第２の基板が、前記第１及び第２の光学面が向き合うように固定され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スクリーン。 The first substrate on which the first optical surface is formed and the second substrate on which the second optical surface is formed are fixed such that the first and second optical surfaces face each other. The screen according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:

前記第１の光学面が一面に形成された第１の基板と前記第２の光学面が形成された第２の基板とが、前記第１の基板の他面と前記第２の光学面が向き合うように固定され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スクリーン。 The first substrate on which the first optical surface is formed on one surface and the second substrate on which the second optical surface is formed are different from the other surface of the first substrate and the second optical surface. The screen according to claim 1, wherein the screen is fixed to face each other.

前記第１の光学面が形成された第１の基板と前記第２の光学面が一面に形成された第２の基板とが、前記第１の光学面と前記第２の基板の他面が向き合うように固定され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スクリーン。 The first substrate on which the first optical surface is formed and the second substrate on which the second optical surface is formed on one surface are the same as the first optical surface and the other surface of the second substrate. The screen according to claim 1, wherein the screen is fixed to face each other.

前記集光面はマイクロレンズ面であり、
前記光が前記第１の光学面側から照射されるように設置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のスクリーン。 The light-collecting surface is a microlens surface,
The screen according to any one of claims 1 to 9, wherein the screen is installed so that the light is emitted from the first optical surface side.

前記集光面はマイクロミラー面であり、
前記光が前記第２の光学面側から照射されるように設置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のスクリーン。 The light-collecting surface is a micro-mirror surface,
The screen according to any one of claims 1 to 9, wherein the screen is installed so that the light is emitted from the second optical surface side.

前記屈折面の傾斜角は、前記第２の光学面の中心側から外周側にかけて単調増加又は単調減少することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のスクリーン。 The screen according to any one of claims 1 to 11, wherein the inclination angle of the refraction surface monotonically increases or monotonically decreases from a center side to an outer periphery side of the second optical surface.

前記屈折面は、ブレーズド回折格子の格子面であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のスクリーン。 13. The screen according to claim 1, wherein the refraction surface is a grating surface of a blazed diffraction grating.

光により画像を形成する画像形成手段と、
前記画像を形成した光が照射される請求項１〜１３のいずれか一項に記載のスクリーンと、を備える画像表示装置。 Image forming means for forming an image by light,
An image display device comprising: the screen according to any one of claims 1 to 13, which is irradiated with light on which the image is formed.

前記画像形成手段は、
画像情報に応じて変調されたレーザ光を出射する光源部と、
前記光源部からのレーザ光を偏向する光偏向器と、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装置。 The image forming unit includes:
A light source unit that emits a laser beam modulated according to image information,
The image display device according to claim 14, further comprising: an optical deflector that deflects a laser beam from the light source unit.

前記光偏向器で偏向されたレーザ光を前記スクリーンに導く光学系を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。 The image display device according to claim 15, further comprising an optical system for guiding the laser beam deflected by the optical deflector to the screen.

前記光偏向器で偏向されたレーザ光が前記スクリーンに直接照射されることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。 16. The image display device according to claim 15, wherein the laser beam deflected by the optical deflector is directly applied to the screen.

前記スクリーンを介したレーザ光を透過反射部材に向けて投射する投光部を更に備えることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の画像表示装置。 The image display device according to any one of claims 14 to 17, further comprising a light projecting unit that projects the laser beam through the screen toward a transmission / reflection member.

請求項１８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。 An image display device according to claim 18,
An object on which the image display device is mounted.

前記物体は、移動体であることを特徴とする請求項１９に記載の物体装置。
20. The object device according to claim 19, wherein the object is a moving object.