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WO2014122912A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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WO2014122912A1
WO2014122912A1 PCT/JP2014/000553 JP2014000553W WO2014122912A1 WO 2014122912 A1 WO2014122912 A1 WO 2014122912A1 JP 2014000553 W JP2014000553 W JP 2014000553W WO 2014122912 A1 WO2014122912 A1 WO 2014122912A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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head
display device
optical elements
curved surface
adjacent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/000553
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
藤川　卓之
安藤　浩
昌之 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to CN201480007618.9A priority Critical patent/CN104969113B/zh
Priority to US14/766,029 priority patent/US9436008B2/en
Priority to KR1020157023891A priority patent/KR101746322B1/ko
Priority to DE112014000691.2T priority patent/DE112014000691T5/de
Publication of WO2014122912A1 publication Critical patent/WO2014122912A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
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    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses

Definitions

  • the present disclosure relates to a head-up display device that projects a display image onto a projection surface of a moving body such as a vehicle and displays a virtual image of the display image so as to be visible from the room of the moving body.
  • HUD device head-up display device
  • laser light projected from a projector and incident on a screen member is diffused by a plurality of optical elements arranged in a lattice pattern.
  • the laser light thus diffused and projected onto the projection surface is visually recognized by a viewer in the moving body room as a virtual image of the display image.
  • the present disclosure has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a HUD device that suppresses luminance unevenness.
  • the present inventors have conducted intensive research on screen members that diffuse and emit laser light by each optical element. As a result, the laser beams emitted through the curved surfaces of the adjacent optical element surfaces interfere with each other to generate diffracted light with an intensity distribution that gives multiple orders of diffraction peaks according to the emission angle. Thus, the present inventors have obtained the knowledge that luminance unevenness is caused.
  • the head-up display device projects the display image onto the projection surface of the moving body, thereby removing the virtual image of the display image from the room of the moving body.
  • a head-up display device that displays in a recognizable manner, having a projector that projects laser light to be a display image, and a plurality of optical elements arranged in a grid, and is incident on the optical element from the projector
  • a screen member that diffuses the laser light and guides it to the projection surface side.
  • Each optical element has a curved surface that is either one of a convex curve and a concave curve and exhibits a common curved shape, and diffuses laser light that is emitted to the projection surface side through the curved surface.
  • the amount of sag from the surface vertex of the curved surface to the boundary between the adjacent optical elements is different.
  • the adjacent optical elements emit either laser light through the curved surface of the surface that is one of a convex curve and a concave curve and exhibits a common curved shape.
  • the intensity distribution of the diffracted light generated by the interference of the emitted light gives a plurality of orders of diffraction peaks according to the outgoing angle.
  • the amount of sag from the apex of the curved surface to the boundary between the adjacent optical elements is different, the diffraction of the diffracted light caused by one optical element between adjacent optical elements on both sides The peaks are shifted from each other.
  • the diffraction valley means a portion that is a valley between diffraction peaks in the intensity distribution of diffracted light.
  • each optical element diffuses the laser beam by reflection on the curved surface and emits the laser beam from the curved surface, and an odd number of 1 or more is defined as m. If the wavelength of the laser beam is defined as ⁇ and the difference in the sag amount between adjacent optical elements is defined as ⁇ S, then ⁇ S ⁇ m ⁇ ⁇ / 4 is established. As in this feature, when each optical element diffuses and emits laser light by reflection on a curved surface, if the difference ⁇ S in the sag amount between adjacent optical elements matches m ⁇ ⁇ / 4, The diffraction peaks of light may overlap each other.
  • each optical element diffuses laser light by reflection on the curved surface and emits it from the optical surface on the side opposite to the curved surface.
  • m the wavelength of the laser beam
  • ⁇ S the difference in sag between adjacent optical elements
  • n the refractive index of the screen member
  • the diffraction peaks of the diffracted light may overlap each other.
  • the difference ⁇ S in the sag amount between adjacent optical elements is not matched with m ⁇ ⁇ / 4 / n, it is possible to reliably avoid the overlap of diffraction peaks. Therefore, it is possible to increase the reliability of the effect of suppressing the luminance unevenness felt by the viewer.
  • the projector projects the laser beams of a plurality of colors including the green laser light that has a peak wavelength in the range of 490 to 530 nm, and the green laser light Is defined as ⁇ .
  • This feature avoids overlapping of diffraction peaks in consideration of the peak wavelength ⁇ of green laser light that appears in the range of 490 to 530 nm among laser beams of multiple colors, that is, the peak wavelength ⁇ of laser light with high visibility.
  • the effect of suppressing luminance unevenness felt by the viewer can be enhanced.
  • the projector projects the laser beams of a plurality of colors including the red laser light that appears in the peak wavelength range of 600 to 650 nm, and the red laser light Is defined as ⁇ .
  • This feature avoids overlapping of diffraction peaks in consideration of the peak wavelength ⁇ of red laser light appearing in the range of 600 to 650 nm among laser beams of a plurality of colors, that is, the peak wavelength ⁇ of laser light having a large diffraction angle.
  • the range expressed as “MIN to MAX” in this specification includes both MIN and MAX. Range, that is, a range of “MIN or more and MAX or less”.
  • the present inventors when the laser light is emitted through the boundary between the adjacent optical elements, the present inventors generate an intensity distribution in the emitted light that undulates according to the emission angle due to diffraction at the boundary. As a result, the inventors have also found that brightness unevenness is caused.
  • each optical element is formed such that the element width between the boundaries is different between adjacent elements.
  • the intensity distribution of the undulating light generated from each optical element due to the interference of the laser light emitted through the boundary between adjacent optical elements due to diffraction a difference in the element width will occur.
  • the waves of the intensity distribution are shifted from each other. According to this, since the emitted light from each adjacent optical element can be visually recognized as a virtual image by the viewer in a state where the wave of the intensity distribution is shifted, it is possible to further suppress the luminance unevenness felt by the viewer.
  • FIG. 6 is a diagram partially showing the screen member of the first embodiment, and is a schematic diagram corresponding to the VIx-VIx line cross section and the VIy-VIy line cross section of FIG. 5.
  • FIG. It is a figure which shows the screen member of a comparative example partially, Comprising: It is a schematic diagram corresponded in FIG. It is a schematic diagram for demonstrating the optical path difference of the emitted light by a comparative example. It is a characteristic view for demonstrating the intensity distribution of the diffracted light by a comparative example. It is a characteristic view for demonstrating the superimposition of the diffracted light by a comparative example. It is a schematic diagram for demonstrating the optical path difference of the emitted light by 1st embodiment. It is a characteristic view for demonstrating the intensity distribution of the diffracted light by 1st embodiment. It is a characteristic view for demonstrating the superimposition of the diffracted light by 1st embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram partially showing the screen member of the second embodiment, and is a schematic view corresponding to the XIXx-XIXx line cross section and the XIXy-XIXy line cross section of FIG. 18.
  • the HUD device 100 As shown in FIG. 1, the HUD device 100 according to the first embodiment of the present disclosure is mounted on a vehicle 1 as a “moving body” and is housed in an instrument panel 80.
  • the HUD device 100 projects a display image 71 onto a windshield 90 that is a “display member” of the vehicle 1.
  • the indoor side surface of the windshield 90 forms a projection surface 91 on which the display image 71 is projected in a curved concave shape or a flat planar shape.
  • the windshield 90 may have an angle difference for suppressing the optical path difference between the indoor side surface and the outdoor side surface, or vapor deposition for suppressing the optical path difference.
  • a film or film may be provided on the indoor side.
  • the light flux of the image 71 reflected by the projection surface 91 reaches the eye point 61 of the viewer in the room.
  • the viewer visually recognizes the virtual image 70 of the display image 71 formed in front of the windshield 90 by perceiving the light flux reaching the eye point 61.
  • the virtual image 70 can be visually recognized when the eye point 61 is positioned in the visual recognition area 60 of the viewer shown in FIG.
  • the HUD device 100 displays the virtual image 70 of the display image 71 so as to be visible from inside the vehicle 1 as shown in FIG.
  • the virtual image 70 an instruction display 70a of the traveling speed of the vehicle 1, an instruction display 70b of the traveling direction of the vehicle 1 by the navigation system, a warning display 70c related to the vehicle 1, and the like are displayed.
  • the HUD device 100 includes a laser scanner 10, a controller 29, a screen member 30, and an optical system 40 in a housing 50.
  • the laser scanner 10 that is a “projector” has a light source unit 13, a light guide unit 20, and a micro electro mechanical system (MEMS) 26.
  • MEMS micro electro mechanical system
  • the light source unit 13 includes three laser projection units 14, 15, 16 and the like.
  • Each laser projection unit 14, 15, 16 projects single-wavelength laser beams having different hues in accordance with a control signal from an electrically connected controller 29.
  • the laser projection unit 14 projects, for example, red laser light that appears in a peak wavelength range of 600 to 650 nm (preferably 640 nm).
  • the laser projection unit 15 projects blue laser light that appears in a peak wavelength range of 430 to 470 nm (preferably 450 nm).
  • the laser projection unit 16 projects, for example, green laser light that appears in a peak wavelength range of 490 to 530 nm (preferably 515 nm).
  • various colors can be reproduced by additively mixing the three colors of laser beams projected from the laser projection units 14, 15, and 16.
  • the light guide 20 includes three collimating lenses 21, dichroic filters 22, 23, 24, a condenser lens 25, and the like.
  • Each of the collimating lenses 21 is arranged at an interval of, for example, 0.5 mm on the laser light projection side with respect to the corresponding laser projection unit 14, 15, 16.
  • Each collimating lens 21 collimates the laser light into parallel light by refracting the laser light from the corresponding laser projection unit 14, 15, 16.
  • the dichroic filters 22, 23, and 24 are arranged on the projection side of the laser projection units 14, 15, and 16 with an interval of, for example, 4 mm with respect to the corresponding collimating lens 21.
  • Each dichroic filter 22, 23, 24 reflects a laser beam having a specific wavelength and transmits a laser beam having a wavelength other than the laser beam that has passed through the corresponding collimator lens 21.
  • the dichroic filter 22 disposed on the projection side of the laser projection unit 14 transmits red laser light and reflects laser light of other colors.
  • the dichroic filter 23 disposed on the projection side of the laser projection unit 15 reflects blue laser light and transmits laser light of other colors.
  • the dichroic filter 24 arranged on the projection side of the laser projection unit 16 reflects green laser light and transmits laser beams of other colors.
  • the dichroic filter 23 is disposed on the green laser beam reflection side of the dichroic filter 24 with an interval of, for example, 6 mm.
  • the dichroic filter 22 is disposed at an interval of, for example, 6 mm on the blue laser light reflection side and the green laser light transmission side by the dichroic filter 23.
  • a condensing lens 25 is disposed, for example, at an interval of 4 mm on the transmission side of the red laser light and the reflection side of the blue laser light and the green laser light by the dichroic filter 22.
  • the condensing lens 25 is a plano-convex lens having a flat entrance surface and a convex exit surface.
  • the condenser lens 25 focuses the incident laser beam on the incident surface by refraction. As a result, the laser light that has passed through the condenser lens 25 is emitted toward the MEMS 26.
  • the MEMS 26 includes a horizontal scanning mirror 27, a vertical scanning mirror 28, and driving units (not shown) for the scanning mirrors 27 and 28.
  • a thin reflective surface 27b is formed on the surface of the horizontal scanning mirror 27 facing the condenser lens 25 with an interval of, for example, 5 mm at the center by aluminum metal deposition or the like.
  • a thin film-like reflecting surface 28b is formed by metal deposition of aluminum or the like.
  • the drive unit of the MEMS 26 individually drives the scanning mirrors 27 and 28 around the rotation shafts 27a and 28a in accordance with a control signal from an electrically connected controller 29.
  • the central part of the vertical scanning mirror 28 constituting the final stage of the laser scanner 10 is arranged with a spacing of, for example, 100 mm with respect to the scanning surface 31 of the screen member 30.
  • the laser light sequentially incident on the scanning mirrors 27 and 28 from the condenser lens 25 is sequentially reflected by the reflecting surfaces 27b and 28b and projected onto the scanning surface 31.
  • the controller 29 is a control circuit composed of a processor and the like.
  • the controller 29 intermittently pulse-projects the laser light by outputting a control signal to each laser projection unit 14, 15, 16.
  • the controller 29 outputs a control signal to the drive units of the scanning mirrors 27 and 28, thereby changing the projection direction of the laser light onto the scanning surface 31 in the direction of the arrow in FIG. 4 along the plurality of scanning lines LN.
  • the display image 71 is drawn by moving the region O on which the laser beam is projected in a circular spot shape on the scanning surface 31 as shown in FIG. That is, the laser light projected from the laser scanner 10 becomes a display image 71 by scanning the scanning surface 31 in the horizontal direction x and the vertical direction y.
  • the display image 71 is formed on the scanning plane 31 as 60 frames per second as an image having 480 pixels in the horizontal direction x and 240 pixels in the vertical direction y.
  • the horizontal direction x of the scanning surface 31 coincides with the horizontal direction of the vehicle 1.
  • the vertical direction y of the scanning surface 31 may be inclined with respect to the vertical direction of the vehicle 1 as shown in FIG. 2 or may coincide with the vertical direction.
  • the reflective screen member 30 is formed by evaporating aluminum on the surface of a resin base material or a glass base material.
  • the screen member 30 is disposed above the laser scanner 10 in the vehicle 1 (see FIGS. 1 and 2).
  • the screen member 30 is formed by arranging a plurality of optical elements 32 as micromirrors in a grid pattern in the horizontal direction x and the vertical direction y, and the surfaces of the optical elements 32 (specifically, a curved surface 33 described in detail later). ) Constitutes the scanning surface 31.
  • the surface of each optical element 32 reflects the laser light projected on the scanning surface 31 to diffuse and emit the laser light.
  • each optical element 32 the diameter ⁇ o of the projection area O onto which the laser light is projected on the scanning surface 31 is the element width W of each optical element 32 (preferably, the small element width Wb described in detail later). Set to half or more.
  • Each optical element 32 may be formed as a single unit as shown in FIG. 6, or may be formed separately and held on a common substrate.
  • the optical system 40 includes a concave mirror 42 and a drive unit (not shown) for the concave mirror 42.
  • the concave mirror 42 is formed by evaporating aluminum on the surface of a resin substrate or a glass substrate.
  • the concave mirror 42 reflects the laser light diffused on the scanning surface 31 by the reflecting surface 42 a, thereby guiding the laser light toward the projection surface 91 and projecting the display image 71.
  • the reflective surface 42a is formed as a smooth curved surface having a concave central portion in a direction away from the scanning surface 31 and the projection surface 91, so that the display image 71 can be enlarged and projected.
  • the drive unit of the optical system 40 drives the concave mirror 42 to swing around the swing shaft 42b of FIG. 1 in accordance with a control signal from the controller 29 electrically connected.
  • the visual recognition area 60 is also moved up and down as the imaging position of the virtual image 70 of the projected display image 71 is moved up and down.
  • the position of the visual recognition area 60 is defined in consideration of the eyelips 62.
  • the iris 62 represents a space area where the eye point 61 can exist when an arbitrary viewer seated in the driver's seat is assumed in the vehicle 1. In view of this, it is assumed that the visual recognition area 60 that moves up and down in response to the swing of the concave mirror 42 enters at least a part of the iris 62 within the range of the swing.
  • the optical system 40 may be provided with optical elements other than the concave mirror 42 instead of or in addition to the concave mirror 42. Further, the laser beam diffused by each optical element 32 may be projected directly onto the projection surface 91 without providing the optical system 40 (concave mirror 42).
  • each optical element 32 forms a curved surface 33 such as a circular arc surface by exhibiting a convex curved shape that curves in a convex shape as a common curved shape.
  • the curved surface 33 on the surface of each optical element 32 protrudes to the side facing the laser scanner 10 and the optical system 40 in the direction z orthogonal to the directions x and y (see also FIG. 2), with the most protruding point as the surface vertex 34. Yes. That is, the curved surface 33 on the surface of each optical element 32 is formed on the scanning surface 31 on the side facing the laser scanner 10 and the optical system 40 among both sides sandwiching the screen member 30 in the thickness direction (that is, the direction z in this case). Is formed. With this configuration, the laser light projected from the laser scanner 10 to the scanning surface 31 is reflected by the curved surface 33 on the surface of the optical element 32, and is diffused from the curved surface 33 and emitted toward the optical system 40 side.
  • the optical elements 32 adjacent to each other in the directions x and y form the boundary 35 between each other by overlapping the outer edges (contours) of the curved surfaces 33 with each other.
  • the depth that is the amount of deviation from the reference surface vertex 34 to the boundary (inflection point in the longitudinal section) 35 in the direction z is set. , Defined as a sag amount S.
  • a sag amount S In FIG. 5, only a part of the reference numerals are shown for easy understanding.
  • the present inventors have conducted intensive research on the screen member 30 that diffuses and emits the laser beam by each of the optical elements 32. As a result, the laser beams emitted through the curved surface 33 on the surface of the adjacent optical element 32 interfere with each other, thereby generating diffracted light having an intensity distribution that gives a diffraction peak of a plurality of orders according to the emission angle.
  • the present inventors have obtained the knowledge that luminance unevenness is caused by the above.
  • the sag amount S is set to be equal between the adjacent optical elements 132.
  • the optical path length difference ⁇ L between the laser beams that are emitted from the curved surface 133 of the surface of the adjacent optical element 132 at the emission angle ⁇ (in this comparative example, ⁇ of FIG. 9 as the reflection angle) and interfere with each other.
  • the optical path length difference ⁇ L is an approximation of sin ⁇ [rad], Represented by 1.
  • the angle difference ⁇ of the emission angle ⁇ where the optical path length difference ⁇ L changes by the wavelength ⁇ that is, the angle difference ⁇ of the emission angle ⁇ where the order of the diffraction peak changes by 1
  • ⁇ L P ⁇ ⁇ (Formula 1)
  • ⁇ ⁇ / P (Formula 2)
  • the intensity distribution corresponds to the angle difference ⁇ of the emission angle ⁇ .
  • the diffraction peaks generated by one optical element 132 between adjacent elements 132 on both sides thereof are generated centering on the emission angle ⁇ from 0 to ⁇ ⁇ , and thus overlap each other to strengthen the intensity.
  • the diffraction valley that is generated between the adjacent elements 132 on both sides by one optical element 132 is generated centering around the output angle ⁇ from ⁇ / 2 to ⁇ and the output angle ⁇ from ⁇ / 2 to ⁇ . Even if they overlap each other, it is difficult to strengthen the strength.
  • the sag amount S different between the adjacent optical elements 32 is set over the entire scanning surface 31.
  • the sag amount S of the first embodiment two types of large and small sag amounts Sa and Sb are set, and the optical element 32 having the large sag amount Sa and the optical element 32 having the small sag amount Sb are in any direction. They are alternately arranged in x and y. With this arrangement, the adjacent optical elements 32 form a step in the direction z according to the difference between the sag amounts Sa and Sb (Sa ⁇ Sb).
  • the optical path length difference ⁇ L between each other occurs, for example, as shown in FIG.
  • the optical path length difference ⁇ L is a peak pitch P sufficiently larger than ⁇ S based on the approximation of sin ⁇ [rad] (FIG. 5). , 6), and is expressed by the following formula 3 or formula 4.
  • Expression 3 is established between one optical element 32 having a large sag amount Sa and an optical element 32 having a small sag amount Sb adjacent to one side (for example, the right side in FIG. 6).
  • Expression 4 is established between one optical element 32 of the large sag amount Sa and the optical element 32 of the small sag amount Sb adjacent to the opposite side (for example, the left side in FIG. 6).
  • the angle difference ⁇ of the emission angle ⁇ at which the optical path length difference ⁇ L changes by the wavelength ⁇ that is, the angle difference ⁇ of the emission angle ⁇ at which the order of the diffraction peak generated by the interference between laser beams changes by 1 is the case of the comparative example.
  • the diffraction peak generated between one optical element 32 of the large sag amount Sa and the one-side adjacent element 32 of the small sag amount Sb according to Equations 3 and 5 is 2 ⁇ ⁇ S ⁇ ⁇ / ⁇ .
  • An emission angle ⁇ every ⁇ ⁇ is generated at the center from the shifted zero-order diffraction angle ⁇ 0 (solid line in the graph).
  • the diffraction peak generated by one optical element 32 of the large sag amount Sa and the opposite adjacent element 32 of the small sag amount Sb according to equations 4 and 5 is ⁇ 2 ⁇ ⁇ S ⁇ ⁇ / From the 0th-order diffraction angle ⁇ 0 shifted by ⁇ , an emission angle ⁇ every ⁇ ⁇ is generated at the center (indicated by a one-dot chain line in the graph).
  • the points A to G attached to the solid line in the graph of FIG. 12 correspond to the directions A to G of the diffracted light that generate the optical path length differences ⁇ L illustrated in FIG.
  • the diffraction peaks of the diffracted light generated between the optical element 32 and the adjacent elements 32 on both sides thereof are shifted from each other by being generated around the different emission angles ⁇ .
  • a diffraction peak generated between one optical element 32 and one of the adjacent elements 32 overlaps with a diffraction valley generated between one optical element 32 and the other adjacent element 32. Therefore, it is difficult to strengthen each other.
  • the intensity difference ⁇ I is small between the outgoing angle ⁇ ( ⁇ from each of ⁇ 0 and ⁇ 0) and the outgoing angle ⁇ between them.
  • the intensity difference ⁇ I can be reduced with the angle ⁇ . Therefore, luminance unevenness felt by the viewer can be suppressed according to the small intensity difference ⁇ I.
  • the first embodiment employs a configuration in which each optical element 32 diffuses and emits laser light by reflection on the curved surface 33.
  • each optical element 32 diffuses and emits laser light by reflection on the curved surface 33.
  • an arbitrary odd number of 1 or more is defined as m
  • ⁇ S m ⁇ ⁇ / 4
  • the sag amount difference ⁇ S between the adjacent optical elements 32 is set to a value that satisfies the following Expression 6. Further, as long as Expression 6 is satisfied, the sag amount difference ⁇ S is preferably set to a value that satisfies Expression 7 below, and in particular, may be set to a value that satisfies Expression 8 below. More preferred.
  • the wavelength ⁇ in the equations 6, 7, and 8 is assumed for at least one color of laser beam.
  • the wavelength ⁇ in the equations 6, 7, and 8 is assumed for at least one color of laser beam.
  • the peak wavelength of green laser light with high visibility or the peak wavelength of red laser light with a large diffraction angle as the wavelength ⁇ is preferable to assume the peak wavelength of green laser light with high visibility or the peak wavelength of red laser light with a large diffraction angle as the wavelength ⁇ .
  • Expressions 6, 7, and 8 can be established by setting different m for each color.
  • the sag amount difference ⁇ S [unit: nm] is expressed by Formula 12 based on Formula 6, preferably Formula 13 based on Formula 7, and more preferably Formula 8.
  • the present inventors when the laser light is emitted through the boundary 35 between the adjacent optical elements 32, the present inventors generate an intensity distribution in the emitted light that undulates according to the emission angle due to diffraction at the boundary 35.
  • brightness unevenness is caused by diffraction (aperture diffraction).
  • the element width W between the boundaries 35 in the longitudinal section passing through the surface vertex 34 is equal to the adjacent element 32 in any direction x, y of the entire scanning surface 31.
  • Each optical element 32 is formed so as to be different from each other.
  • the element width W of the first embodiment two types of element widths Wa and Wb are set, and the optical element 32 having the large element width Wa and the optical element 32 having the small element width Wb are in any direction. They are alternately arranged in x and y.
  • each optical element 32 has a size relationship of the element width W compared to the adjacent optical element 32 in the horizontal direction x and a size relationship of the element width W compared to the adjacent optical element 32 in the vertical direction y. , Have been matched.
  • the wave of the intensity distribution according to the emission angle ⁇ from each optical element 32 is as shown in FIG. 15 in the case of the optical element 32 having a large element width Wa (solid line in the graph).
  • the optical element 32 having a small element width Wb in the graph, the alternate long and short dash line
  • the amount of undulation in the vicinity of the emission angle ⁇ b corresponding to the boundary 35 becomes small. Can be suppressed according to the amount of waviness.
  • the element widths Wa and Wb are ⁇ 3. 3 with respect to the peak pitch P (in the present embodiment, the average value of the element widths Wa and Wb). It is preferable for setting the luminance to be within a range of 5% to ⁇ 5% in order to suppress luminance unevenness.
  • a large element width Wa is set in the optical element 32 having a large sag amount Sa and an optical element having a small sag amount Sb.
  • a small element width Wb is set for the element 32.
  • the curved surface 33 of the surface of each optical element 32 is set with the same radius of curvature R in the longitudinal section passing through the surface vertex 34.
  • each optical element 32 has a peak pitch P equal to each other as the distance between the surface vertices 34 of the adjacent optical elements 32 in any direction x, y in the entire scanning surface 31. Is set.
  • the double value of the peak pitch P is set equal to the sum (Wa + Wb) of the large element width Wa and the small element width Wb.
  • the optical element 32 with the small sag amount Sb is square when viewed from the direction z as shown in FIG. 5, so that it is adjacent to the four elements 32 with the large sag amount Sa via the linear boundary 35. ing. Accordingly, in the optical element 32 having the small sag amount Sb, the inner angle ⁇ b of each corner is 90 ° as shown in FIG.
  • the optical element 32 having the large sag amount Sa has a substantially octagonal shape in which the four corners of the square shape are cut as viewed from the direction z as shown in FIG. It is not only adjacent to the four elements 32 but also adjacent to another four elements 32 having a large sag amount Sa. Therefore, in the optical element 32 having the large sag amount Sa, the inner angle ⁇ a of each corner is 135 ° as shown in FIG.
  • the adjacent optical elements 32 emit laser light through the curved surface 33 having a common convex curved shape, so that the intensity distribution of the diffracted light generated by the interference of the emitted light is at the emission angle.
  • a corresponding multiple order diffraction peak is given.
  • one optical element 32 is adjacent to the adjacent elements on both sides thereof. The diffraction peaks of the diffracted light that are generated with respect to 32 are shifted from each other.
  • the diffraction peak of diffracted light generated between one optical element 32 and one adjacent element 32 is diffracted by the diffraction light generated between one optical element 32 and the adjacent element 32 on the opposite side.
  • the valley By overlapping the valley, it is possible to suppress luminance unevenness felt by a viewer who visually recognizes the diffracted light as a virtual image 70.
  • the different sag amounts S between the adjacent optical elements 32 in the entire scanning surface 31 on the side of forming the curved surface 33 of the surface of each optical element 32 in the screen member 30. (Sa, Sb) is realized. According to this, the effect of shifting the diffraction peak is exhibited regardless of the element position on the scanning surface 31, and the effect of suppressing the high luminance unevenness felt by the viewer can be achieved.
  • the difference ⁇ S between the sag amounts S (Sa, Sb) between the adjacent optical elements 32 is not matched with m ⁇ ⁇ / 4. Overlapping of diffraction peaks can be reliably avoided. Therefore, it is possible to increase the reliability of the effect of suppressing the luminance unevenness felt by the viewer.
  • the diffraction peaks are overlapped.
  • the peak wavelength ⁇ of the green laser light appearing in the range of 490 to 530 nm among the laser beams of a plurality of colors that is, the peak wavelength ⁇ of the laser light having high visibility
  • the diffraction peaks are overlapped.
  • the waves of the intensity distribution are shifted from each other according to the difference in the element width W (Wa, Wb). According to this, since the emitted light from each adjacent optical element 32 can be visually recognized as a virtual image 70 by the viewer in a state where the wave of the intensity distribution is shifted, it is possible to further suppress the luminance unevenness felt by the viewer. .
  • an incident loss and a ghost at the eye point 61 are generated due to laser light diffraction at the boundary 35. Can be suppressed.
  • the second embodiment of the present disclosure is a modification of the first embodiment.
  • the element width W of each optical element 2032 is set to be equal to each other and the same value as the peak pitch P in any direction x, y in the entire scanning surface 31. That is, the optical elements 2032 having a uniform width W are adjacent to each other in the horizontal direction x and the vertical direction y that realize the peak pitch P.
  • Each optical element 2032 of the second embodiment has sag amounts S that are different from each other as in the first embodiment, specifically, two types of sag amounts Sa and Sb sandwiching the difference ⁇ S. , It is set over the entire scanning plane 31. Further, in any direction x, y of the entire scanning surface 31, the curvature surfaces 2033 of the optical elements 2032 are set to have the same radius of curvature R in the longitudinal section passing through the surface vertex 2034. In addition, regarding the curved surface 2033 on the surface of each optical element 2032 in the second embodiment, the depth which is the deviation amount from the reference surface vertex 2034 to the boundary (inflection point in the longitudinal section) 2035 in the direction z is sag The quantity S is defined.
  • the optical element 2032 having the large sag amount Sa has a square shape when viewed from the direction z as shown in FIG. 18, and thus the four elements having the small sag amount Sb via the stepped surface boundary 2035 as shown in FIG. It is adjacent to the element 2032.
  • the optical element 2032 having the small sag amount Sb has a square shape when viewed from the direction z as shown in FIG. 18, and thus, the four elements 2032 having the large sag amount Sa via the stepped surface boundary 2035 as shown in FIG. And is adjacent.
  • the boundary 2035 between the adjacent optical elements 2032 has a stepped surface shape, and the relative positions of the surface vertices 2034 of these optical elements 2032 are shifted, so that different brightness can be suppressed.
  • the sag amount S (Sa, Sb) can be reliably ensured.
  • variation in the diffusion range of the laser light by each of the optical elements 2032 is reduced.
  • the incident loss to the eye point 61 can be suppressed.
  • the third embodiment of the present disclosure is a modification of the second embodiment.
  • the setting of the radius of curvature R is different from that of the second embodiment for each optical element 3032 in which the element width W is the same as the peak pitch P and equal to each other and the sag amounts S (Sa, Sb) are different.
  • the curvature radius R in the longitudinal section passing through the surface vertex 3034 is set to be different between adjacent elements 3032.
  • each optical element 3032 has a magnitude relationship between the curvature radius R compared to the adjacent optical element 3032 in the horizontal direction x and a magnitude relationship between the curvature radius R compared to the adjacent optical element 3032 in the vertical direction y.
  • the small curvature radius Ra is set for the optical element 3032 having the large sag amount Sa
  • the large curvature radius Rb is set for the optical element 3032 having the small sag amount Sb.
  • the optical element 3032 having the large sag amount Sa has a square shape (not shown) when viewed from the direction z, and thus has four elements having the small sag amount Sb via the linear boundary 3035. 3032 is adjacent. Further, the optical element 3032 having the small sag amount Sb is adjacent to the four elements 3032 having the large sag amount Sa through the linear boundary 3035 by exhibiting a square shape (not shown) when viewed from the direction z.
  • the curvature radii R of the adjacent optical elements 3032 are made different from each other, and the relative positions of the surface vertices 3034 of the respective optical elements 3032 are shifted, whereby different brightness can be suppressed.
  • the sag amount S (Sa, Sb) can be reliably ensured.
  • an incident loss and a ghost to the eye point 61 are generated due to laser light diffraction at the boundary 3035. Can be suppressed.
  • the fourth embodiment of the present disclosure is a modification of the first embodiment.
  • the surface of each optical element 4032 has a concave curved shape that is concavely curved as a common curved shape, thereby forming a curved surface 4033 such as an arc surface.
  • the curved surface 4033 is recessed from the side facing the laser scanner 10 and the optical system 40 in the direction z orthogonal to the directions x and y, and the most recessed point is a surface vertex 4034.
  • the curved surface 4033 on the surface of each optical element 4032 is formed on the scanning surface 31 on the side facing the laser scanner 10 and the optical system 40 on both sides of the screen member 30 sandwiched in the thickness direction (that is, the direction z in this case). Is formed.
  • the laser light projected from the laser scanner 10 to the scanning surface 31 is reflected by the curved surface 4033 on the surface of the optical element 4032, so that it diffuses from the curved surface 4033 and is emitted toward the optical system 40 side.
  • the height that is the amount of deviation from the surface vertex 4034 serving as the reference in the direction z to the boundary (inflection point in the longitudinal section) 4035 has a height. , Sag amount S.
  • the fifth embodiment of the present disclosure is a modification of the first embodiment.
  • the curved surface 5033 protrudes to the opposite side to the side facing the laser scanner 10 and the optical system 40 in the direction z orthogonal to the directions x and y, and the most protruding point is the surface.
  • a vertex 5034 is set. That is, the curved surface 5033 on the surface of each optical element 5032 is the optical surface 5036 on the side facing the laser scanner 10 and the optical system 40 among the both sides sandwiching the screen member 30 in the thickness direction (that is, the direction z in this case). Is formed on the opposite scanning surface 5031.
  • the laser light projected from the laser scanner 10 onto the optical surface 5036 passes through the screen member 30 and enters the curved surface 5033 on the surface of the optical element 5032.
  • the laser light is reflected by the curved surface 5033 on the surface of the optical element 5032 and transmitted through the screen member 30, thereby diffusing from the optical surface 5036 and exiting to the optical system 40 side. Is done.
  • adjacent optical elements 5032 form the boundary 5035 between each other by overlapping the outer edges (contours) of the respective curved surfaces 5033. is doing. Also, for the curved surface 5033 on the surface of each optical element 5032, the height that is the amount of deviation from the reference surface vertex 5034 to the boundary (inflection point in the longitudinal section) 5035 in the direction z is defined as the sag amount S. Is done.
  • different sag amounts S according to the first embodiment that is, two types of sag amounts Sa and Sb
  • the adjacent optical elements 5032 have different element widths W in the longitudinal section passing through the surface vertex 5034 according to the first embodiment, that is, two kinds of element widths Wa and Wb of the scanning surface 5031. It is set in the whole area.
  • the optical path length difference ⁇ L between the interfering laser beams is reflected by the curved surface 5033 on the surface of each adjacent optical element 5032 and emitted from the optical surface 5036 at the emission angle ⁇ .
  • the optical path length difference ⁇ L is defined as the difference ⁇ S between the sag amounts Sa and Sb between the adjacent elements 5032, it can be expressed by Expression 3 or Expression 4 similar to the first embodiment.
  • the angle difference ⁇ of the emission angle ⁇ at which the optical path length difference ⁇ L changes by the wavelength ⁇ can be expressed by Expression 5 similar to the first embodiment.
  • the diffraction peak of the diffracted light generated by one optical element 5032 between the adjacent elements 5032 on both sides thereof has a different emission angle ⁇ according to the same principle as in the first embodiment. Deviation from each other occurs at the center. As a result of this shifting action, a diffraction peak generated between one optical element 5032 and one adjacent element 5032 overlaps with a diffraction valley generated between one optical element 5032 and the other adjacent element 5032. Therefore, it is difficult to strengthen each other. Therefore, although not shown, in the intensity distribution obtained by superimposing the diffracted light generated by one optical element 5032 between the adjacent elements 5032, the emission angle ⁇ at the center of each diffraction peak and the emission angle ⁇ therebetween are The intensity difference is reduced. Therefore, luminance unevenness felt by the viewer can be suppressed according to a small intensity difference.
  • the fifth embodiment employs a configuration in which each optical element 5032 diffuses laser light by reflection on the curved surface 5033 and emits it from the optical surface 5036 opposite to the curved surface 5033. ing.
  • the sag difference ⁇ S between the adjacent optical elements 5032 is m ⁇ ⁇ / 4 / n. Assume a match. In this case, the diffraction peaks generated between one optical element 5032 and the adjacent elements 5032 on both sides thereof may overlap each other.
  • the sag amount difference ⁇ S between the adjacent optical elements 5032 is set to a value that satisfies the following Expression 15. Further, as long as Expression 15 is satisfied, the sag amount difference ⁇ S is preferably set to a value that satisfies Expression 16 below, and in particular, may be set to a value that satisfies Expression 17 below. More preferred. As a result of establishment of any one of these formulas 15, 16, and 17, in the fifth embodiment, the difference ⁇ S between the sag amounts S (Sa, Sb) between the adjacent optical elements 5032 is not matched with m ⁇ ⁇ / 4 / n. Thus, overlapping of diffraction peaks can be reliably avoided.
  • the sag amount difference ⁇ S [unit: nm] is expressed by Formula 21 based on Formula 15, preferably Formula 22 based on Formula
  • the adjacent optical elements 32, 4032, and 5032 have different radii of curvature R (where Ra> Rb). ) May be set according to the third embodiment.
  • FIG. 24 has shown the modification 1 applied to 1st embodiment.
  • different curvature radii R (provided that Ra> Rb) between adjacent optical elements 2032 may be set according to the third embodiment. Good.
  • different element widths W (Wa, Wb) between adjacent optical elements 2032 are set according to the first embodiment. Also good.
  • FIGS. 27 and 28 As modification 4 regarding the second, third, and fifth embodiments, as shown in FIGS. 27 and 28, curved surfaces 2033, 3033, and 5033 having a concave curved shape that curves in a concave shape according to the fourth embodiment, It may be adopted.
  • 27 shows a fourth modification applied to the second embodiment
  • FIG. 28 shows a fourth modification applied to the fifth embodiment.
  • optical elements 32, 4032 and 5032 having a large sag amount Sa having a substantially octagonal shape are arranged on a plane portion 37 (FIG. 29). It may be adjacent to another four elements 32, 4032 and 5032 having a large sag amount Sa via a lattice-shaped hatch portion. In this case, the optical elements 32, 4032 and 5032 having the small sag amount Sb are also adjacent to the other four elements 32, 4032 and 5032 having the small sag amount Sb via the plane portion 37.
  • FIG. 29 has shown the modification 5 applied to 1st embodiment.
  • the sag amount between adjacent optical elements 32, 2032, 3032, 4032, and 5032 on a part of the scanning surfaces 31 and 5031 may be set to be equal in the remaining part of the same surfaces 31 and 5031.
  • FIG. 30 shows a sixth modification applied to the first embodiment.
  • the element width W of each optical element 5032 may be set to be equal over the entire scanning surface 5031 according to the second and third embodiments.
  • a modified example 8 relating to the first to fifth embodiments as shown in FIG. 30, a part of the scanning surfaces 31 and 5031 is formed between adjacent optical elements 32, 2032, 3032, 4032, and 5032. While making the element widths W different, the element widths W of the adjacent elements may be set to be equal in the remaining portions of the same surfaces 31 and 5031. Note that FIG. 30 also shows Modification 8 applied to the first embodiment.
  • element widths W (Wa or Wb) differing in the horizontal direction x and the vertical direction y with respect to the same optical element 32, 2032, 3032, 4032, 5032. May be set.
  • the same radius of curvature R (Ra or Ra) in the horizontal direction x and the vertical direction y with respect to the same optical element 32, 2032, 3032, 4032, 5032. Rb) may be set.
  • three or more types of sag amounts S may be set.
  • three or more element widths W may be set.
  • the curved surfaces 33, 2033, and 3033 that transmit the laser light projected on the scanning surfaces 31 and 5031 to diffuse and emit the laser light. , 4033, 5033 may be formed on the surfaces of the optical elements 32, 2032, 3032, 4032, 5032 as microlenses.
  • a single scanning mirror that can rotate about two axes may be employed as the MEMS 26 of the laser scanner 10 that is a “projector”.
  • an element other than the windshield 90 may be adopted for the “display member” that forms the projection surface 91 of the vehicle 1, for example, the chamber of the windshield 90 You may employ
  • the present disclosure may be applied to various moving bodies (transportation devices) such as ships or airplanes other than the vehicle 1.

Landscapes

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Abstract

　ＨＵＤ装置（１００）は、表示画像（７１）となるレーザ光を投射するレーザスキャナ（１０）と、格子状に配列される複数の光学素子（３２）を、有し、レーザスキャナ（１０）から光学素子（３２）に入射されるレーザ光を拡散して投影面（９１）側に導くスクリーン部材（３０）とを、備える。各光学素子（３２）は、共通の湾曲形態として凸状湾曲形態を呈する湾曲面（３３）を、表面に形成し、当該湾曲面（３３）を通じて投影面（９１）側に出射させるレーザ光を、拡散し、隣接する光学素子（３２）同士にて湾曲面（３３）の面頂点（３４）から相互間の境界（３５）までのサグ量（Ｓ）は、相異なる。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置 関連出願の相互参照
　本開示は、２０１３年２月６日に出願された日本出願番号２０１３－２１７２９号および２０１３年９月２０日出願された日本出願番号２０１３－１９５８５７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、車両等の移動体の投影面に表示画像を投影することにより、当該表示画像の虚像を移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置に、関する。
　従来から、表示画像となるレーザ光をスクリーン部材で拡散して投影面側に導くことにより、表示画像の虚像表示を実現するヘッドアップディスプレイ装置（以下、「ＨＵＤ装置」という）が知られている。
　例えば、特許文献１に開示されるＨＵＤ装置は、投射器から投射されてスクリーン部材に入射されるレーザ光を、格子状配列の複数の光学素子により拡散させている。こうして拡散されて投影面に投影されるレーザ光は、表示画像の虚像として、移動体室内の視認者により視認されることになる。
特開２００９－１２８６５９号公報
　しかし、格子状配列により規則性をもった光学素子のパターンに、コヒーレンス性の高いレーザ光が入射されて拡散すると、当該レーザ光を虚像として視認する視認者の感じる輝度には、ムラが生じてしまう。
　本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、輝度ムラを抑制するＨＵＤ装置を、提供することにある。
　本発明者らは、各光学素子によりレーザ光を拡散して出射させるスクリーン部材に関して、鋭意研究を行なってきた。その結果、隣接する光学素子表面の湾曲面を通じて出射されたレーザ光同士が干渉し合うことで、出射角に応じて複数次数の回折ピークを与える強度分布の回折光が生じ、そうした多重回折に起因して輝度ムラが惹起されるという知見を、本発明者らは得た。
　そこで、こうした知見に基づいて創作された本開示の第一の態様によれば、ヘッドアップディスプレイ装置は移動体の投影面に表示画像を投影することにより、表示画像の虚像を移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、表示画像となるレーザ光を投射する投射器と、格子状に配列される複数の光学素子を、有し、投射器から光学素子に入射されるレーザ光を拡散して投影面側に導くスクリーン部材とを、備える。各光学素子は、凸状湾曲及び凹状湾曲のうちのいずれか一方であり互いに共通の湾曲形態を呈する湾曲面を、表面に形成し、当該湾曲面を通じて投影面側に出射させるレーザ光を、拡散し、隣接する光学素子同士にて湾曲面の面頂点から相互間の境界までのサグ量は、相異なる。
　第一の態様におけるヘッドアップディスプレイ装置において、隣接する光学素子同士は、凸状湾曲及び凹状湾曲のうちのいずれか一方であり互いに共通の湾曲形態を呈する表面の湾曲面を通じてレーザ光を出射させるので、出射光の干渉により生じる回折光の強度分布は、出射角に応じた複数次数の回折ピークを与えるものとなる。しかし、隣接する光学素子同士にて湾曲面の面頂点から相互間の境界までのサグ量が相異なることによると、一光学素子がその両側の隣接光学素子との間で生じさせる回折光の回折ピークは、互いにずらされる。このずらし作用を利用して、一光学素子と片側の隣接光学素子との間で生じる回折光の回折ピークを、一光学素子と逆側の隣接光学素子との間で生じる回折光の回折バレーと重ねることによれば、それら回折光を虚像として視認する視認者の感じる輝度ムラを、抑制できる。尚、回折バレーとは、回折光の強度分布において回折ピーク間の谷間となる部分を、意味する。
　本開示の第二の態様によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、各光学素子は、湾曲面での反射により、レーザ光を拡散して当該湾曲面から出射し、１以上の奇数をｍと定義し、レーザ光の波長をλと定義し、隣接する光学素子同士のサグ量の差をΔＳと定義すると、ΔＳ≠ｍ・λ／４が成立する。この特徴のように、湾曲面での反射により各光学素子がレーザ光を拡散して出射する構成の場合、隣接する光学素子同士のサグ量の差ΔＳがｍ・λ／４と一致すると、回折光の回折ピークは、互いに重なる恐れがある。しかし、隣接する光学素子同士のサグ量の差ΔＳをｍ・λ／４と一致させないことによれば、回折ピークの重なりを確実に回避し得る。したがって、視認者の感じる輝度ムラの抑制効果の信頼性を高めることが、可能となる。
　本開示の第三の態様によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、各光学素子は、湾曲面での反射により、レーザ光を拡散して湾曲面とは反対側の光学面から出射し、１以上の奇数をｍと定義し、レーザ光の波長をλと定義し、隣接する光学素子同士のサグ量の差をΔＳと定義し、スクリーン部材の屈折率をｎと定義すると、ΔＳ≠ｍ・λ／４／ｎが成立する。この特徴のように、湾曲面での反射により各光学素子がレーザ光を拡散して当該湾曲面とは反対側の光学面から出射する構成の場合、隣接する光学素子同士のサグ量の差ΔＳがｍ・λ／４／ｎと一致すると、回折光の回折ピークは、互いに重なる恐れがある。しかし、隣接する光学素子同士のサグ量の差ΔＳをｍ・λ／４／ｎと一致させないことによれば、回折ピークの重なりを確実に回避し得る。したがって、視認者の感じる輝度ムラの抑制効果の信頼性を高めることが、可能となる。
　本開示の第四の態様によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、投射器は、ピーク波長が４９０～５３０ｎｍの範囲に現れる緑色レーザ光を含んだ複数色のレーザ光を、投射し、緑色レーザ光のピーク波長をλと定義する。この特徴では、複数色のレーザ光のうち４９０～５３０ｎｍの範囲に現れる緑色レーザ光のピーク波長λ、即ち視感度の高いレーザ光のピーク波長λを考慮して、回折ピークの重なりを回避することで、視認者の感じる輝度ムラの抑制効果を高めることができる。
　本開示の第五の態様によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、投射器は、ピーク波長が６００～６５０ｎｍの範囲に現れる赤色レーザ光を含んだ複数色のレーザ光を、投射し、赤色レーザ光のピーク波長をλと定義する。この特徴では、複数色のレーザ光のうち６００～６５０ｎｍの範囲に現れる赤色レーザ光のピーク波長λ、即ち回折角の大きなレーザ光のピーク波長λを考慮して、回折ピークの重なりを回避することで、当該大回折角では目立ち易くなる輝度ムラを抑制できる。
　尚、下限の数値又は数式をＭＩＮと定義し、上限の数値又は数式をＭＡＸと定義したとき、本明細書の記載において「ＭＩＮ～ＭＡＸ」と表される範囲は、ＭＩＮ及びＭＡＸの双方が含まれる範囲、即ち「ＭＩＮ以上、ＭＡＸ以下」の範囲を意味する。
　さて、本発明者らは、隣接する光学素子間の境界を通じてレーザ光が出射される際、当該境界での回折により、出射角に応じて波打つ強度分布が出射光に生じ、そうした境界回折に起因して輝度ムラが惹起されるという知見も得た。
　そこで、本開示の第六の態様によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、各光学素子は、隣接するもの同士にて境界間の素子幅が相異なるように、形成される。この特徴では、隣接する光学素子間の境界を通じて出射されるレーザ光が回折により干渉し合うことで、それら各光学素子からの出射光に波打つ強度分布が生じても、素子幅の差に応じて強度分布の波が互いにずれることになる。これによれば、隣接する各光学素子からの出射光は、強度分布の波がずれた状態で視認者により虚像として視認され得るので、視認者の感じる輝度ムラのさらなる抑制効果を発揮できる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第一実施形態によるＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す模式図である。 第一実施形態によるＨＵＤ装置の概略構成を示す斜視図である。 第一実施形態によるＨＵＤ装置の表示状態を示す正面図である。 第一実施形態によるＨＵＤ装置の具体的構成を示す模式図である。 第一実施形態のスクリーン部材を部分的に示す平面図である。 第一実施形態のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図５のVIｘ－VIｘ線断面及びVIｙ－VIｙ線断面に対応する模式図である。 比較例のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図６に相当する模式図である。 比較例による出射光の光路差について説明するための模式図である。 比較例による回折光の強度分布について説明するための特性図である。 比較例による回折光の重ね合わせについて説明するための特性図である。 第一実施形態による出射光の光路差について説明するための模式図である。 第一実施形態による回折光の強度分布について説明するための特性図である。 第一実施形態による回折光の重ね合わせについて説明するための特性図である。 第一実施形態におけるサグ量差の設定について説明するための特性図である。 第一実施形態による出射光の強度分布について説明するための特性図である。 第一実施形態による出射光の重ね合わせについて説明するための特性図である。 図５に示されたスクリーン部材の要部を拡大して示す平面図である。 第二実施形態のスクリーン部材を部分的に示す平面図である。 第二実施形態のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図１８のXIXｘ－XIXｘ線断面及びXIXｙ－XIXｙ線断面に対応する模式図である。 第三実施形態のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図１９に相当する模式図である。 第四実施形態のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図６に相当する模式図である。 第五実施形態のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図６に相当する模式図である。 第五実施形態による出射光の光路差について説明するための特性図である。 第一実施形態に適用した変形例１のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図６に相当する模式図である。 第二実施形態に適用した変形例２のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図１９に相当する模式図である。 第二実施形態に適用した変形例３のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図１９に相当する模式図である。 第二実施形態に適用した変形例４のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図１９に相当する模式図である。 第五実施形態に適用した変形例４のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図２２に相当する模式図である。 第一実施形態に適用した変形例５のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図１７に相当する模式図である。 第一実施形態に適用した変形例６，８のスクリーン部材を部分的に示す図であって、図６に相当する模式図である。
　以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
　（第一実施形態）
　図１に示すように、本開示の第一実施形態によるＨＵＤ装置１００は、「移動体」としての車両１に搭載され、インストルメントパネル８０内に収容されている。ＨＵＤ装置１００は、車両１の「表示部材」であるウインドシールド９０へ表示画像７１を投影する。ここで車両１において、ウインドシールド９０の室内側の面は、表示画像７１が投影される投影面９１を、湾曲する凹面状又は平坦な平面状等に形成している。また、車両１においてウインドシールド９０は、室内側の面と室外側の面とで、光路差を抑制するための角度差を有するものであってもよいし、あるいは当該光路差抑制のために蒸着膜乃至はフィルム等を室内側の面に設けたものであってもよい。
　表示画像７１が投影面９１に投影される車両１では、その室内において、投影面９１により反射した当該画像７１の光束が視認者のアイポイント６１に到達する。視認者は、アイポイント６１への到達光束を知覚することで、ウインドシールド９０の前方に結像された表示画像７１の虚像７０を視認する。このとき虚像７０の視認は、図２に示す視認者の視認領域６０内にアイポイント６１が位置することで、可能となる。
　以上、投影面９１への表示画像７１の投影によりＨＵＤ装置１００は、図３に示すように、表示画像７１の虚像７０を車両１の室内から視認可能に表示することとなる。尚、虚像７０としては、車両１の走行速度の指示表示７０ａや、ナビゲーションシステムによる車両１の進行方向の指示表示７０ｂ、車両１に関するウォーニング表示７０ｃ等が表示される。
　（ＨＵＤ装置の全体的特徴）
　以下、ＨＵＤ装置１００の全体的な特徴を説明する。図１に示すようにＨＵＤ装置１００は、レーザスキャナ１０、コントローラ２９、スクリーン部材３０及び光学系４０を、ハウジング５０内に備えている。
　図４に示すように、「投射器」であるレーザスキャナ１０は、光源部１３、導光部２０、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems；ＭＥＭＳ）２６を有している。
　光源部１３は、三つのレーザ投射部１４，１５，１６等から構成されている。各レーザ投射部１４，１５，１６は、電気接続されたコントローラ２９からの制御信号に従って、互いに異なる色相の単一波長レーザ光をそれぞれ投射する。具体的にレーザ投射部１４は、例えばピーク波長が６００～６５０ｎｍの範囲（好ましくは６４０ｎｍ）に現れる赤色レーザ光を、投射する。レーザ投射部１５は、例えばピーク波長が４３０～４７０ｎｍの範囲（好ましくは４５０ｎｍ）に現れる青色レーザ光を、投射する。レーザ投射部１６は、例えばピーク波長が４９０～５３０ｎｍの範囲（好ましくは５１５ｎｍ）に現れる緑色のレーザ光を、投射する。このように各レーザ投射部１４，１５，１６から投射される三色のレーザ光を加色混合することで、種々の色の再現が可能となる。
　導光部２０は、三つのコリメートレンズ２１、ダイクロイックフィルタ２２，２３，２４及び集光レンズ２５等から構成されている。各コリメートレンズ２１は、それぞれ対応するレーザ投射部１４，１５，１６に対して、レーザ光の投射側に例えば０．５ｍｍの間隔をあけて配置されている。各コリメートレンズ２１は、対応するレーザ投射部１４，１５，１６からのレーザ光を屈折させることで、当該レーザ光を平行光にコリメートする。
　各ダイクロイックフィルタ２２，２３，２４は、それぞれ対応するコリメートレンズ２１に対して、各レーザ投射部１４，１５，１６の投射側に例えば４ｍｍの間隔をあけて配置されている。各ダイクロイックフィルタ２２，２３，２４は、対応するコリメートレンズ２１を通過したレーザ光のうち、特定波長のレーザ光を反射し且つそれ以外の波長のレーザ光を透過する。具体的には、レーザ投射部１４の投射側に配置されるダイクロイックフィルタ２２は、赤色レーザ光を透過し、それ以外の色のレーザ光を反射する。レーザ投射部１５の投射側に配置されるダイクロイックフィルタ２３は、青色レーザ光を反射し、それ以外の色のレーザ光を透過する。レーザ投射部１６の投射側に配置されるダイクロイックフィルタ２４は、緑色レーザ光を反射し、それ以外の色のレーザ光を透過する。
　ここで、ダイクロイックフィルタ２４による緑色レーザ光の反射側には、ダイクロイックフィルタ２３が例えば６ｍｍの間隔をあけて配置されている。また、ダイクロイックフィルタ２３による青色レーザ光の反射側且つ緑色レーザ光の透過側には、ダイクロイックフィルタ２２が例えば６ｍｍの間隔をあけて配置されている。さらに、ダイクロイックフィルタ２２による赤色レーザ光の透過側且つ青色レーザ光及び緑色レーザ光の反射側には、集光レンズ２５が例えば４ｍｍの間隔をあけて配置されている。これらの配置形態により、ダイクロイックフィルタ２２を透過した赤色レーザ光と、それぞれダイクロイックフィルタ２３，２４による反射後にダイクロイックフィルタ２２で反射された青色レーザ光及び緑色のレーザ光とは、集光レンズ２５に入射されることで混色される。
　集光レンズ２５は、平面状の入射面及び凸面状の出射面を有する平凸レンズである。集光レンズ２５は、入射面へ入射のレーザ光を屈折よって集束させる。その結果、集光レンズ２５を通過したレーザ光は、ＭＥＭＳ２６に向かって出射される。
　ＭＥＭＳ２６は、水平走査ミラー２７及び垂直走査ミラー２８、並びにそれら走査ミラー２７，２８の駆動部（図示しない）等から構成されている。水平走査ミラー２７において中心部が例えば５ｍｍの間隔をあけて集光レンズ２５と対向する面には、薄膜状の反射面２７ｂがアルミニウムの金属蒸着等により形成されている。また、垂直走査ミラー２８において中心部が例えば１ｍｍの間隔をあけて水平走査ミラー２７と対向する面には、薄膜状の反射面２８ｂがアルミニウムの金属蒸着等により形成されている。ＭＥＭＳ２６の駆動部は、電気的に接続されたコントローラ２９からの制御信号に従って、各走査ミラー２７，２８をそれぞれ回転軸２７ａ，２８ａまわりに個別に回転駆動する。
　レーザスキャナ１０の最終段を構成する垂直走査ミラー２８の中心部は、スクリーン部材３０の走査面３１に対して、例えば１００ｍｍの間隔をあけて配置されている。かかる配置形態により、集光レンズ２５から走査ミラー２７，２８に順次入射されたレーザ光は、反射面２７ｂ，２８ｂによって順次反射されることで、走査面３１に投射される。
　コントローラ２９は、プロセッサ等から構成される制御回路である。コントローラ２９は、各レーザ投射部１４，１５，１６に制御信号を出力することで、レーザ光を断続的にパルス投射する。それと共にコントローラ２９は、走査ミラー２７，２８の駆動部に制御信号を出力することで、走査面３１に対するレーザ光の投射方向を複数の走査線ＬＮに沿って図４の矢印方向に変化させる。これらの制御により、図５の如くレーザ光が円形スポット状に投射される領域Ｏを走査面３１にて移動させることで、表示画像７１が描画される。即ち、レーザスキャナ１０から投射されるレーザ光は、走査面３１を水平方向ｘと垂直方向ｙとに走査することで、表示画像７１となる。ここで、例えば表示画像７１は、水平方向ｘに４８０画素且つ垂直方向ｙに２４０画素を有する画像として、走査面３１に毎秒６０フレーム形成される。尚、図２に示すように走査面３１の水平方向ｘは、車両１の水平方向と一致している。一方、走査面３１の垂直方向ｙは、図２に示すように車両１の鉛直方向に対して傾いていてもよいし、あるいは鉛直方向と一致していてもよい。
　図５，６に示すように反射型のスクリーン部材３０は、樹脂基材乃至はガラス基材の表面にアルミニウムを蒸着させること等によって、形成されている。スクリーン部材３０は、車両１においてレーザスキャナ１０よりも上方に配置されている（図１，２参照）。スクリーン部材３０は、マイクロミラーとしての複数の光学素子３２を水平方向ｘと垂直方向ｙとに格子状配列してなり、それら光学素子３２の表面（具体的には、後に詳述する湾曲面３３）により走査面３１を構成している。各光学素子３２の表面は、走査面３１に投射されたレーザ光を反射することで、当該レーザ光を拡散させて出射する。ここで図５に示すように、走査面３１にてレーザ光が投射される投射領域Ｏの直径φｏは、各光学素子３２の素子幅Ｗ（好ましくは、後に詳述する小素子幅Ｗｂ）の半値以上に、設定される。尚、各光学素子３２は、図６に示すように全て一体物として形成されていてもよいし、あるいは別体に形成されて共通基材に保持されていてもよい。
　図１，２に示すように光学系４０は、凹面鏡４２及びそれの駆動部（図示しない）を有している。凹面鏡４２は、樹脂基材乃至はガラス基材の表面にアルミニウムを蒸着させること等によって、形成されている。凹面鏡４２は、走査面３１にて拡散されたレーザ光を反射面４２ａによって反射することで、当該レーザ光を投影面９１側へと導いて表示画像７１を投影する。反射面４２ａは、走査面３１及び投影面９１から遠ざかる方向に中心部が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されることで、表示画像７１を拡大して投影可能となっている。
　光学系４０の駆動部は、電気的に接続されたコントローラ２９からの制御信号に従って、凹面鏡４２を図１の揺動軸４２ｂまわりに揺動駆動する。かかる揺動により、投影された表示画像７１の虚像７０の結像位置が上下するのに応じて、視認領域６０も上下する。ここで視認領域６０の位置は、アイリプス６２を考慮して規定されている。具体的にアイリプス６２とは、車両１の室内のうち、運転席に着座した任意の視認者を想定したときにアイポイント６１が存在可能な空間領域を、表している。そこで、凹面鏡４２の揺動に応じて上下する視認領域６０は、当該揺動の範囲では少なくとも一部がアイリプス６２内へ入るように、想定されている。
　尚、光学系４０については、凹面鏡４２以外の光学要素を凹面鏡４２に代えて、又は加えて設けてもよい。また、光学系４０（凹面鏡４２）を設けないで、各光学素子３２により拡散されたレーザ光を、直接に投影面９１へ投射してもよい。
　（光学素子の詳細特徴）
　次に、第一実施形態による光学素子３２の詳細な特徴を説明する。
　図５，６に示すように各光学素子３２の表面は、互いに共通の湾曲形態として凸状に湾曲する凸状湾曲形態を呈することで、円弧面状等の湾曲面３３を形成している。各光学素子３２表面において湾曲面３３は、方向ｘ，ｙとの直交方向ｚ（図２も参照）のうち、レーザスキャナ１０及び光学系４０と向き合う側へ突出し、最突出点を面頂点３４としている。即ち、各光学素子３２表面の湾曲面３３は、スクリーン部材３０を厚さ方向（即ち、ここでは方向ｚ）に挟んだ両側のうち、レーザスキャナ１０及び光学系４０と向き合う側の走査面３１に、形成されている。かかる構成により、レーザスキャナ１０から走査面３１へ投射されるレーザ光は、光学素子３２表面の湾曲面３３により反射されることで、当該湾曲面３３から拡散して光学系４０側へと出射される。
　各方向ｘ，ｙにおいて隣接する光学素子３２同士は、それぞれの湾曲面３３の外縁（輪郭）を互いに重ねることで、相互間に境界３５を形成している。ここで、第一実施形態における各光学素子３２表面の湾曲面３３については、方向ｚにて基準となる面頂点３４から境界（縦断面における変曲点）３５までのずれ量である深さを、サグ量Ｓと定義する。尚、図５では、理解を容易にするために、一部の符号のみを付して示している。
　このような各光学素子３２によりレーザ光を拡散して出射させるスクリーン部材３０に関して、本発明者らは鋭意研究を行なってきた。その結果、隣接する光学素子３２表面の湾曲面３３を通じて出射されたレーザ光同士が干渉し合うことで、出射角に応じて複数次数の回折ピークを与える強度分布の回折光が生じ、そうした多重回折に起因して輝度ムラが惹起されるという知見を、本発明者らは得た。
　具体的に、特許文献１のＨＵＤ装置に準じた構成の比較例では、図７に示すように、隣接する各光学素子１３２同士にてサグ量Ｓが互いに等しく設定されている。こうした比較例において、隣接する光学素子１３２表面の湾曲面１３３から出射角θ（本比較例では、反射角としての図９のθ）にて出射されて干渉し合うレーザ光同士の光路長差ΔＬは、例えば図８の如く発生する。ここで、隣接する光学素子１３２同士の面頂点１３４間の距離をピークピッチＰ（図７参照）と定義したとき、光路長差ΔＬは、ｓｉｎθ≒θ［ｒａｄ］の近似の元、下記の式１により表される。また、レーザ光の波長をλと定義したとき、光路長差ΔＬが当該波長λ分変化する出射角θの角度差α、即ち回折ピークの次数が１変化する出射角θの角度差αは、ｓｉｎα≒αの近似の元、ピークピッチＰを用いた下記の式２により表される。
ΔＬ＝Ｐ・θ　…（式１）
α＝λ／Ｐ　…（式２）
　これら式１，２に基づいて、比較例での光路長差ΔＬが０，±λとなるとき、即ち回折ピークの次数が０，±１となるときの強度分布を考えてみると、図９の如く出射角θの角度差αに応じた強度分布となることが分かる。かかる強度分布では、一光学素子１３２がその両側の隣接素子１３２との間で生じさせる回折ピークは、０から±α毎の出射角θを中心に生じるため、互いに重なって強度を強め合う。さらに、一光学素子１３２が両側隣接素子１３２との間で生じさせる回折バレーは、α／２からα毎の出射角θと－α／２から－α毎の出射角θとを中心に生じるため、互いに重なっても強度を強め合い難い。
　以上より、一光学素子１３２が両側隣接素子１３２との間で生じさせる回折光（グラフ中、二点鎖線）を重ね合わせた図１０の強度分布（グラフ中
、実線）では、回折ピークの中心の重なる出射角θ（０から±α毎）と、回折バレーの中心の重なる出射角θ（α／２からα毎、－α／２から－α毎）とで、強度差ΔＩが大きくなる。故に、回折光を虚像７０として視認する視認者は、大きな強度差ΔＩに応じて輝度ムラを感じることになる。
　これに対し、図６に示すように第一実施形態では、隣接する光学素子３２同士にて相異なるサグ量Ｓが、走査面３１の全域で設定されている。特に第一実施形態のサグ量Ｓとしては、大小二種類のサグ量Ｓａ，Ｓｂが設定されており、大サグ量Ｓａの光学素子３２と小サグ量Ｓｂの光学素子３２とは、いずれの方向ｘ，ｙにおいても交互に配列されている。かかる配列形態により、隣接する光学素子３２同士は、サグ量Ｓａ，Ｓｂの差（Ｓａ－Ｓｂ）に応じて、方向ｚの段差を形成している。
　こうした第一実施形態において、隣接する各光学素子３２表面の湾曲面３３から出射角θ（第一実施形態では、反射角としての図１２のθ）にて出射されることで干渉し合うレーザ光同士の光路長差ΔＬは、例えば図１１の如く発生する。ここで、隣接素子３２同士のサグ量Ｓａ，Ｓｂの差をΔＳと定義したとき、光路長差ΔＬは、ｓｉｎθ≒θ［ｒａｄ］の近似の元、当該ΔＳより十分大きなピークピッチＰ（図５，６参照）を用いて下記の式３又は式４により表される。具体的に式３は、大サグ量Ｓａの一光学素子３２と、その片側（例えば図６の右側）に隣接する小サグ量Ｓｂの光学素子３２との間で成立する。また一方で式４は、大サグ量Ｓａの一光学素子３２と、その逆側（例えば図６の左側）に隣接する小サグ量Ｓｂの光学素子３２との間で成立する。さらに、光路長差ΔＬが波長λ分変化する出射角θの角度差α、即ちレーザ光同士の干渉によって発生する回折ピークの次数が１変化する出射角θの角度差αは、比較例の場合と同様に、ピークピッチＰを用いた下記の式５により表される。
ΔＬ＝Ｐ・θ－２・ΔＳ　…（式３）
ΔＬ＝Ｐ・θ＋２・ΔＳ　…（式４）
α＝λ／Ｐ　…（式５）
　これら式３，４，５に基づいて、第一実施形態での光路長差ΔＬが０，±λとなるとき、即ち回折ピークの次数が０，±１となるときの強度分布を考えてみると、図１２の如く出射角θの角度差αに応じた強度分布となることが分かる。かかる強度分布では、式３，５に従って大サグ量Ｓａの一光学素子３２が小サグ量Ｓｂの片側隣接素子３２との間で生じさせる回折ピークは、０に対して２・ΔＳ・α／λ分ずれた０次回折角θ０から±α毎の出射角θを、中心に生じる（グラフ中、実線）。また一方で、式４，５に従って大サグ量Ｓａの一光学素子３２が小サグ量Ｓｂの逆側隣接素子３２との間で生じさせる回折ピークは、０に対して－２・ΔＳ・α／λ分ずれた０次回折角－θ０から±α毎の出射角θを、中心に生じる（グラフ中、一点鎖線）。尚、図１２は、ΔＳ＝λ／８と設定したことにより、回折ピークがθ０＝α／４及び－θ０＝－α／４の各々から±α毎に生じている例を、示している。また、図１２のグラフの実線に付されたポイントＡ～Ｇは、図１１に例示した各光路長差ΔＬを発生する回折光の方向Ａ～Ｇに、それぞれ対応している。
　このように第一実施形態では、一光学素子３２がその両側の隣接素子３２との間で生じさせる回折光の回折ピークは、相異なる出射角θを中心に生じることで、互いにずれる。このずらし作用の結果、一光学素子３２といずれか一方の隣接素子３２との間で生じる回折ピークは、一光学素子３２といずれか他方の隣接素子３２との間で生じる回折バレーと重なることになるので、強度を強め合い難い。
　以上より、一光学素子３２が両側隣接素子３２との間で生じさせる回折光（グラフ中、二点鎖線）を重ね合わせた図１３の強度分布（グラフ中、実線）では、各回折ピーク中心の出射角θ（θ０，－θ０の各々から±α毎）と、その間の出射角θとで、強度差ΔＩが小さくなる。例えば、図１２と同様にΔＳ＝λ／８とした図１３の場合には、α／４，－α／４の各々から±α毎の出射角θと、０から±α／２毎の出射角θとで、強度差ΔＩを小さくできる。故に、視認者の感じる輝度ムラを、小さな強度差ΔＩに応じて抑制し得る。
　さて、上述したように第一実施形態では、湾曲面３３での反射により各光学素子３２がレーザ光を拡散して出射する構成を、採用している。こうした構成において、１以上の任意の奇数をｍと定義したとき、隣接する光学素子３２同士のサグ量の差ΔＳがｍ・λ／４と一致すると、一光学素子３２がその両側の隣接素子３２との間で生じさせる回折ピークは、図１４の如く互いに重なる恐れがある。これは、ΔＳ＝ｍ・λ／４の場合（図１４の例は、ΔＳ＝λ／４の場合）、回折ピークがθ０＝α／２且つ－θ０＝－α／２の各々から±α毎に生じるためである。
　そこで、第一実施形態において隣接する光学素子３２同士のサグ量差ΔＳは、下記の式６を成立させる値に設定される。さらに、式６が成立する限りにてサグ量差ΔＳは、下記の式７を成立させる値に設定されることが好ましく、その中でも特に、下記の式８を成立させる値に設定されることがより好ましい。
ΔＳ≠ｍ・λ／４　…（式６）
（２ｍ－１）・λ／１６＜ΔＳ＜（２ｍ＋１）・λ／１６　…（式７）
ΔＳ＝ｍ・λ／８　…（式８）
　尚、複数色のレーザ光を使用する第一実施形態では、式６，７，８の波長λは、少なくとも一色のレーザ光に対して想定される。例えば一色のレーザ光に対してのみ想定する場合、視感度の高い緑色レーザ光のピーク波長、あるいは回折角の大きな赤色レーザ光のピーク波長を、波長λとして想定することが好ましい。また、二色以上のレーザ光に対して想定する場合には、各色毎に相異なるｍを設定することで、式６，７，８の成立が可能となる。
　ここで特に、緑色レーザ光のピーク波長を、波長λとして想定する場合にサグ量差ΔＳ［単位ｎｍ］は、式６に基づく式９、好ましくは式７に基づく式１０、さらに好ましくは式８に基づく式１１を成立させる値に、設定される。
ΔＳ≠４９０・ｍ／４～５３０・ｍ／４　…（式９）
４９０・（２ｍ－１）／１６＜ΔＳ＜５３０・（２ｍ＋１）／１６　…（式１０）
ΔＳ＝４９０・ｍ／８～５３０・ｍ／８　…（式１１）
　また特に、赤色レーザ光のピーク波長を、波長λとして想定する場合にサグ量差ΔＳ［単位ｎｍ］は、式６に基づく式１２、好ましくは式７に基づく式１３、さらに好ましくは式８に基づく式１４を成立させる値に、設定される。
ΔＳ≠６００・ｍ／４～６５０・ｍ／４　…（式１２）
６００・（２ｍ－１）／１６＜ΔＳ＜６５０・（２ｍ＋１）／１６　…（式１３）
ΔＳ＝６００・ｍ／８～６５０・ｍ／８　…（式１４）
　以上、式６，７，８（式９～１４を含む）のいずれかを成立させる第一実施形態では、少なくとも一色のレーザ光について、隣接する光学素子３２同士のサグ量差ΔＳがｍ・λ／４からずれて、回折ピークの重なりが確実に回避され得る。尚、図６では、理解を容易にするために、サグ量差ΔＳを実際よりも大きく示している。
　さて、本発明者らは、隣接する光学素子３２間の境界３５を通じてレーザ光が出射される際、当該境界３５での回折により、出射角に応じて波打つ強度分布が出射光に生じ、そうした境界回折（開口回折）に起因して輝度ムラが惹起されるという知見も得た。
　そこで、図５，６に示すように第一実施形態では、走査面３１全域のいずれの方向ｘ，ｙにおいても、面頂点３４を通る縦断面での境界３５間の素子幅Ｗが隣接素子３２同士にて相異なるように、各光学素子３２が形成されている。特に第一実施形態の素子幅Ｗとしては、大小二種類の素子幅Ｗａ，Ｗｂが設定されており、大素子幅Ｗａの光学素子３２と小素子幅Ｗｂの光学素子３２とは、いずれの方向ｘ，ｙにおいても交互に配列されている。かかる配列形態により各光学素子３２は、水平方向ｘにおいて隣接する光学素子３２と比較した素子幅Ｗの大小関係と、垂直方向ｙにおいて隣接する光学素子３２と比較した素子幅Ｗの大小関係とにつき、一致させられている。
　こうした第一実施形態の場合、各光学素子３２からの出射角θに応じた強度分布の波は、図１５に示すように、大素子幅Ｗａの光学素子３２の場合（グラフ中、実線）と小素子幅Ｗｂの光学素子３２（グラフ中、一点鎖線）の場合とで、互いにずれてピーク強度を強め合い難い。故に、それら各素子幅Ｗａ，Ｗｂの光学素子３２から出射されるレーザ光を重ね合わせた図１６の強度分布では、境界３５に対応する出射角θｂ付近での波打ち量が小さくなるため、視認者の感じる輝度ムラが当該波打ち量に応じて抑制され得る。ここで特に、本発明者らの鋭意研究によれば、ピークピッチＰ（本実施形態では、素子幅Ｗａ，Ｗｂの平均値と一致する）に対して、各素子幅Ｗａ，Ｗｂが±３．５％～±５％の範囲内となるように設定されることが、輝度ムラの抑制に好ましい。
　そして、ここまで説明の特徴を全て実現するために第一実施形態では、図６に示すように、大サグ量Ｓａの光学素子３２に大素子幅Ｗａが設定され、且つ小サグ量Ｓｂの光学素子３２に小素子幅Ｗｂが設定されている。また、走査面３１全域のいずれの方向ｘ，ｙにおいても各光学素子３２表面の湾曲面３３には、面頂点３４を通る縦断面にて互いに等しい曲率半径Ｒが、設定されている。さらに図５，６に示すように、走査面３１全域のいずれの方向ｘ，ｙにおいても各光学素子３２には、隣接する光学素子３２同士の面頂点３４間の距離として、互いに等しいピークピッチＰが設定されている。またさらに、いずれの方向ｘ，ｙにおいてもピークピッチＰの二倍値は、大素子幅Ｗａ及び小素子幅Ｗｂの和（Ｗａ＋Ｗｂ）と等しく設定されている。
　これらの設定下、小サグ量Ｓｂの光学素子３２は、図５の如く方向ｚから見て正方形状を呈することで、線状の境界３５を介して大サグ量Ｓａの四素子３２と隣接している。したがって、小サグ量Ｓｂの光学素子３２において各角部の内角ψｂは、図１７の如く９０°となる。また一方、大サグ量Ｓａの光学素子３２は、図５の如く方向ｚから見て正方形状の四隅をカットした略八角形状を呈することで、線状の境界３５を介して小サグ量Ｓｂの四素子３２と隣接しているのみならず、大サグ量Ｓａの別の四素子３２とも隣接している。したがって、大サグ量Ｓａの光学素子３２において各角部の内角ψａは、図１７の如く１３５°となる。
　（作用効果）
　以下、上述した第一実施形態の作用効果を説明する。
　第一実施形態において隣接する光学素子３２同士は、共通の凸状湾曲形態を呈する表面の湾曲面３３を通じてレーザ光を出射させるので、出射光の干渉により生じる回折光の強度分布は、出射角に応じた複数次数の回折ピークを与えるものとなる。しかし、隣接する光学素子３２同士にて湾曲面３３の面頂点３４から相互間の境界３５までのサグ量Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ）が相異なることによると、一光学素子３２がその両側の隣接素子３２との間で生じさせる回折光の回折ピークは、互いにずらされる。このずらし作用を利用して、一光学素子３２と片側の隣接素子３２との間で生じる回折光の回折ピークを、一光学素子３２と逆側の隣接素子３２との間で生じる回折光の回折バレーと重ねることによれば、それら回折光を虚像７０として視認する視認者の感じる輝度ムラを、抑制できる。
　ここで特に第一実施形態では、スクリーン部材３０のうち各光学素子３２表面の湾曲面３３を形成する側となる走査面３１の全域にて、隣接する光学素子３２同士での相異なるサグ量Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ）が実現されている。これによれば、回折ピークのずらし作用を走査面３１での素子位置によらず発揮して、視認者の感じる輝度ムラの高い抑制効果を達成可能となる。
　また、式６，７，８のいずれかの成立により第一実施形態では、隣接する光学素子３２同士のサグ量Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ）の差ΔＳをｍ・λ／４と一致させないことで、回折ピークの重なりを確実に回避し得る。したがって、視認者の感じる輝度ムラの抑制効果の信頼性を高めることが、可能となる。
　さらに第一実施形態では、複数色のレーザ光のうち４９０～５３０ｎｍの範囲に現れる緑色レーザ光のピーク波長λ、即ち視感度の高いレーザ光のピーク波長λを考慮して、回折ピークの重なりを回避することで、視認者の感じる輝度ムラの抑制効果を高め得る。あるいは第一実施形態では、複数色のレーザ光のうち６００～６５０ｎｍの範囲に現れる赤色レーザ光のピーク波長λ、即ち回折角の大きなレーザ光のピーク波長λを考慮して、回折ピークの重なりを回避することで、当該大回折角では目立ち易くなる輝度ムラを抑制できる。
　加えて第一実施形態では、隣接する光学素子３２間の境界３５を通じて出射されるレーザ光が回折により干渉し合うことで、それら各光学素子３２からの出射光に波打つ強度分布が生じても、素子幅Ｗ（Ｗａ，Ｗｂ）の差に応じて強度分布の波が互いにずれることになる。これによれば、隣接する各光学素子３２からの出射光は、強度分布の波がずれた状態で視認者により虚像７０として視認され得るので、視認者の感じる輝度ムラのさらなる抑制効果を発揮できる。
　また加えて、光学素子３２同士を線状の境界３５を介して隣接させる第一実施形態によれば、当該境界３５でのレーザ光回折に起因してアイポイント６１への入射ロス及びゴーストが発生するのを、抑制できる。
　（第二実施形態）
　図１８，１９に示すように、本開示の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態では、走査面３１全域のいずれの方向ｘ，ｙにおいても各光学素子２０３２の素子幅Ｗは、互いに等しく且つピークピッチＰと同一値に設定されている。即ち、ピークピッチＰを実現する水平方向ｘと垂直方向ｙとにおいて、均一幅Ｗの光学素子２０３２同士が互いに隣接している。
　こうした第二実施形態の各光学素子２０３２には、第一実施形態と同様に隣接するもの同士で相異なるサグ量Ｓ、具体的には差分ΔＳを挟んだ大小二種類のサグ量Ｓａ，Ｓｂが、走査面３１全域にて設定されている。また、走査面３１全域のいずれの方向ｘ，ｙにおいても各光学素子２０３２の湾曲面２０３３には、面頂点２０３４を通る縦断面にて互いに等しい曲率半径Ｒが、設定されている。尚、第二実施形態における各光学素子２０３２表面の湾曲面２０３３については、方向ｚにおいて基準となる面頂点２０３４から境界（縦断面における変曲点）２０３５までのずれ量である深さが、サグ量Ｓと定義される。
　これらの設定下、大サグ量Ｓａの光学素子２０３２は、図１８の如く方向ｚから見て正方形状を呈することで、図１９の如き段差面状の境界２０３５を介して小サグ量Ｓｂの四素子２０３２と隣接している。それと共に、小サグ量Ｓｂの光学素子２０３２は、図１８の如く方向ｚから見て正方形状を呈することで、図１９の如き段差面状の境界２０３５を介して大サグ量Ｓａの四素子２０３２と隣接している。
　このような第二実施形態では、隣接する光学素子２０３２間の境界２０３５を段差面状にして、それら各光学素子２０３２の面頂点２０３４の相対位置をずらすことで、輝度ムラを抑制可能な相異なるサグ量Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ）を確実に確保し得る。また同時に、湾曲面２０３３の曲率半径Ｒ及び境界２０３５間の素子幅Ｗをいずれの光学素子２０３２でも等しくする第二実施形態によれば、それら各光学素子２０３２によるレーザ光の拡散範囲のばらつきを低減して、アイポイント６１への入射ロスを抑制できる。
　（第三実施形態）
　図２０に示すように、本開示の第三実施形態は第二実施形態の変形例である。第三実施形態では、素子幅ＷがピークピッチＰと同一で互いに等しく且つサグ量Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ）が相異なる各光学素子３０３２につき、曲率半径Ｒの設定が第二実施形態とは異なっている。具体的に、走査面３１全域において各光学素子３０３２の湾曲面３０３３には、面頂点３０３４を通る縦断面での曲率半径Ｒが、隣接素子３０３２同士で相異なるように設定されている。特に第三実施形態の曲率半径Ｒとしては、大小二種類の曲率半径Ｒａ，Ｒｂが設定されており、小曲率半径Ｒａの光学素子３０３２と大曲率半径Ｒｂの光学素子３０３２とは、いずれの方向ｘ，ｙにおいても交互に配列されている。かかる配列形態により各光学素子３０３２は、水平方向ｘにおいて隣接する光学素子３０３２と比較した曲率半径Ｒの大小関係と、垂直方向ｙにおいて隣接する光学素子３０３２と比較した曲率半径Ｒの大小関係とにつき、一致させられている。尚、第三実施形態では、大サグ量Ｓａの光学素子３０３２に小曲率半径Ｒａが設定され、且つ小サグ量Ｓｂの光学素子３０３２に大曲率半径Ｒｂが設定されている。
　これらの設定下にあっても、大サグ量Ｓａの光学素子３０３２は、方向ｚから見て正方形状（図示しない）を呈することで、線状の境界３０３５を介して小サグ量Ｓｂの四素子３０３２と隣接している。また、小サグ量Ｓｂの光学素子３０３２は、方向ｚから見て正方形状（図示しない）を呈することで、線状の境界３０３５を介して大サグ量Ｓａの四素子３０３２と隣接している。
　このような第三実施形態では、隣接する光学素子３０３２同士の曲率半径Ｒを相異ならせて、それら各光学素子３０３２の面頂点３０３４の相対位置をずらすことで、輝度ムラを抑制可能な相異なるサグ量Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ）を確実に確保し得る。また同時に、光学素子３０３２同士を線状の境界３０３５を介して隣接させる第三実施形態によれば、当該境界３０３５でのレーザ光回折に起因してアイポイント６１への入射ロス及びゴーストが発生するのを、抑制できる。
　（第四実施形態）
　図２１に示すように、本開示の第四実施形態は第一実施形態の変形例である。第四実施形態において各光学素子４０３２の表面は、互いに共通の湾曲形態として凹状に湾曲する凹状湾曲形態を呈することで、円弧面状等の湾曲面４０３３を形成している。各光学素子４０３２表面において湾曲面４０３３は、方向ｘ，ｙとの直交方向ｚのうち、レーザスキャナ１０及び光学系４０と向き合う側から反対側へ凹陥し、最凹陥点を面頂点４０３４としている。即ち、各光学素子４０３２表面の湾曲面４０３３は、スクリーン部材３０を厚さ方向（即ち、ここでは方向ｚ）に挟んだ両側のうち、レーザスキャナ１０及び光学系４０と向き合う側の走査面３１に、形成されている。かかる構成により、レーザスキャナ１０から走査面３１へ投射されるレーザ光は、光学素子４０３２表面の湾曲面４０３３により反射されることで、当該湾曲面４０３３から拡散して光学系４０側へと出射される。
　各方向ｘ，ｙにおいて隣接する光学素子４０３２同士は、それぞれの湾曲面４０３３の外縁（輪郭）を互いに重ねることで、相互間に境界４０３５を形成している。ここで、第四実施形態における各光学素子４０３２表面の湾曲面４０３３については、方向ｚにて基準となる面頂点４０３４から境界（縦断面における変曲点）４０３５までのずれ量である高さが、サグ量Ｓと定義される。
　以上説明の特徴を除いて第一実施形態と同様の特徴を備える第四実施形態によれば、第一実施形態と同様の作用効果を発揮することが、可能となる。
　（第五実施形態）
　図２２に示すように、本開示の第五実施形態は第一実施形態の変形例である。第五実施形態の各光学素子５０３２表面において湾曲面５０３３は、方向ｘ，ｙとの直交方向ｚのうち、レーザスキャナ１０及び光学系４０と向き合う側とは反対側へ突出し、最突出点を面頂点５０３４としている。即ち、各光学素子５０３２表面の湾曲面５０３３は、スクリーン部材３０を厚さ方向（即ち、ここでは方向ｚ）に挟んだ両側のうち、レーザスキャナ１０及び光学系４０と向き合う側の光学面５０３６とは反対側の走査面５０３１に、形成されている。かかる構成により、レーザスキャナ１０から光学面５０３６へ投射されるレーザ光は、スクリーン部材３０内を透過して、光学素子５０３２表面の湾曲面５０３３に入射する。その結果としてレーザ光は、図２３に示すように、光学素子５０３２表面の湾曲面５０３３により反射されてスクリーン部材３０内を透過することで、光学面５０３６から拡散して光学系４０側へと出射される。
　第五実施形態の各方向ｘ，ｙにおいても、図２２に示すように隣接する光学素子５０３２同士は、それぞれの湾曲面５０３３の外縁（輪郭）を互いに重ねることで、相互間に境界５０３５を形成している。また、各光学素子５０３２表面の湾曲面５０３３についても、方向ｚにて基準となる面頂点５０３４から境界（縦断面における変曲点）５０３５までのずれ量である高さが、サグ量Ｓと定義される。ここで、隣接する光学素子５０３２同士には、第一実施形態に準じて相異なるサグ量Ｓ、即ち大小二種類のサグ量Ｓａ，Ｓｂが、走査面５０３１の全域にて設定されている。それと共に、隣接する光学素子５０３２同士には、第一実施形態に準じて面頂点５０３４を通る縦断面での相異なる素子幅Ｗ、即ち大小二種類の素子幅Ｗａ，Ｗｂが、走査面５０３１の全域にて設定されている。
　第五実施形態では、隣接する各光学素子５０３２表面の湾曲面５０３３により反射されれて、光学面５０３６から出射角θにて出射されることで、干渉し合うレーザ光同士の光路長差ΔＬは、例えば図２３の如く発生する。ここで光路長差ΔＬは、隣接素子５０３２同士のサグ量Ｓａ，Ｓｂの差ΔＳと定義したとき、第一実施形態と同様な式３又は式４により表すことができる。また、光路長差ΔＬが波長λ分変化する出射角θの角度差αは、第一実施形態と同様な式５により表すことができる。
　このような第五実施形態においても、一光学素子５０３２がその両側の隣接素子５０３２との間で生じさせる回折光の回折ピークは、第一実施形態と同様の原理により、相異なる出射角θを中心に生じることで、互いにずれる。このずらし作用の結果、一光学素子５０３２といずれか一方の隣接素子５０３２との間で生じる回折ピークは、一光学素子５０３２といずれか他方の隣接素子５０３２との間で生じる回折バレーと重なることになるので、強度を強め合い難い。したがって、図示はしないが、一光学素子５０３２が両側隣接素子５０３２との間で生じさせる回折光を重ね合わせた強度分布では、各回折ピーク中心の出射角θと、その間の出射角θとで、強度差が小さくなる。故に、視認者の感じる輝度ムラを、小さな強度差に応じて抑制し得る。
　また、上述したように第五実施形態では、湾曲面５０３３での反射により各光学素子５０３２がレーザ光を拡散して当該湾曲面５０３３とは反対側の光学面５０３６から出射する構成を、採用している。こうした構成において、１以上の任意の奇数をｍと定義し且つスクリーン部材３０の屈折率をｎと定義したとき、隣接する光学素子５０３２同士のサグ量の差ΔＳがｍ・λ／４／ｎと一致する場合を想定する。この場合、一光学素子５０３２がその両側の隣接素子５０３２との間で生じさせる回折ピークは、互いに重なる恐れがある。これは、ΔＳ＝ｍ・λ／４／ｎの場合、回折ピークがθ０＝α／２／ｎ且つ－θ０＝－α／２／ｎの各々から±α毎に生じるためである。
　そこで、第五実施形態において隣接する光学素子５０３２同士のサグ量差ΔＳは、下記の式１５を成立させる値に設定される。さらに、式１５が成立する限りにてサグ量差ΔＳは、下記の式１６を成立させる値に設定されることが好ましく、その中でも特に、下記の式１７を成立させる値に設定されることがより好ましい。これら式１５，１６，１７のうちいずれかの成立により第五実施形態では、隣接する光学素子５０３２同士のサグ量Ｓ（Ｓａ，Ｓｂ）の差ΔＳをｍ・λ／４／ｎと一致させないことで、回折ピークの重なりを確実に回避し得る。したがって、視認者の感じる輝度ムラの抑制効果の信頼性を高めることが、可能となる。
ΔＳ≠ｍ・λ／４／ｎ　…（式１５）
（２ｍ－１）・λ／１６／ｎ＜ΔＳ＜（２ｍ＋１）・λ／１６／ｎ　…（式１６）
ΔＳ＝ｍ・λ／８／ｎ　…（式１７）
　尚、第五実施形態においても、第一実施形態と同様に、複数色のレーザ光を使用することから、式１５，１６，１７の波長λは、少なくとも一色のレーザ光に対して想定される。例えば一色のレーザ光に対してのみ想定する場合、緑色レーザ光、あるいは赤色レーザ光のピーク波長を、波長λとして想定することが好ましい。また、二色以上のレーザ光に対して想定する場合には、各色毎に相異なるｍを設定することで、式１５，１６，１７の成立が可能となる。
　ここで特に、緑色レーザ光のピーク波長を、波長λとして想定する場合にサグ量差ΔＳ［単位ｎｍ］は、式１５に基づく式１８、好ましくは式１６に基づく式１９、さらに好ましくは式１７に基づく式２０を成立させる値に、設定される。
ΔＳ≠４９０・ｍ／４／ｎ～５３０・ｍ／４／ｎ　…（式１８）
４９０・（２ｍ－１）／１６／ｎ＜ΔＳ＜５３０・（２ｍ＋１）／１６／ｎ　…（式１９）
ΔＳ＝４９０・ｍ／８／ｎ～５３０・ｍ／８／ｎ　…（式２０）
　また特に、赤色レーザ光のピーク波長を、波長λとして想定する場合にサグ量差ΔＳ［単位ｎｍ］は、式１５に基づく式２１、好ましくは式１６に基づく式２２、さらに好ましくは式１７に基づく式２３を成立させる値に、設定される。
ΔＳ≠６００・ｍ／４／ｎ～６５０・ｍ／４／ｎ　…（式２１）
６００・（２ｍ－１）／１６／ｎ＜ΔＳ＜６５０・（２ｍ＋１）／１６／ｎ　…（式２２）
ΔＳ＝６００・ｍ／８／ｎ～６５０・ｍ／８／ｎ　…（式２３）
　以上説明の特徴を除いて第一実施形態と同様の特徴を備える第五実施形態によれば、第一実施形態と同様の作用効果を発揮することが、可能となる。
　（他の実施形態）
　以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
　具体的に、第一、第四及び第五実施形態に関する変形例１としては、図２４に示すように、隣接する光学素子３２，４０３２，５０３２同士で相異なる曲率半径Ｒ（但し、Ｒａ＞Ｒｂ）を、第三実施形態に準じて設定してもよい。尚、図２４は、第一実施形態に適用した変形例１を、示している。
　第二実施形態に関する変形例２としては、図２５に示すように、隣接する光学素子２０３２同士で相異なる曲率半径Ｒ（但し、Ｒａ＞Ｒｂ）を、第三実施形態に準じて設定してもよい。あるいはまた、第二実施形態に関する変形例３としては、図２６に示すように、隣接する光学素子２０３２同士で相異なる素子幅Ｗ（Ｗａ，Ｗｂ）を、第一実施形態に準じて設定してもよい。
　第二、第三及び第五実施形態に関する変形例４としては、図２７，２８に示すように、第四実施形態に準じて凹状に湾曲する凹状湾曲形態の湾曲面２０３３，３０３３，５０３３を、採用してもよい。尚、図２７は、第二実施形態に適用した変形例４を、示しており、図２８は、第五実施形態に適用した変形例４を、示している。
　第一、第四及び第五実施形態に関する変形例５としては、図２９に示すように、略八角形状を呈する大サグ量Ｓａの光学素子３２，４０３２，５０３２を、平面部３７（図２９の格子状ハッチ部分）を介して大サグ量Ｓａの別の四素子３２，４０３２，５０３２と隣接させてもよい。この場合、小サグ量Ｓｂの光学素子３２，４０３２，５０３２も、小サグ量Ｓｂの別の四素子３２，４０３２，５０３２に対して、平面部３７を介して隣接する。尚、図２９は、第一実施形態に適用した変形例５を、示している。
　第一～第五実施形態に関する変形例６としては、図３０に示すように、走査面３１，５０３１のうち一部にて、隣接する光学素子３２，２０３２，３０３２，４０３２，５０３２同士のサグ量Ｓが相異なっていれば、同面３１，５０３１のうち残部にて、当該隣接素子同士のサグ量Ｓを等しく設定してもよい。尚、図３０は、第一実施形態に適用した変形例６を、示している。
　第五実施形態に関する変形例７としては、第二及び第三実施形態に準じて各光学素子５０３２の素子幅Ｗを、走査面５０３１全域にて等しく設定してもよい。また、第一～第五実施形態に関する変形例８としては、図３０に示すように、走査面３１，５０３１のうち一部にて、隣接する光学素子３２，２０３２，３０３２，４０３２，５０３２同士の素子幅Ｗを相異ならせる一方、同面３１，５０３１のうち残部にて、当該隣接素子同士の素子幅Ｗを等しく設定してもよい。尚、図３０は、第一実施形態に適用した変形例８も、同時に示している。
　第一～第五実施形態に関する変形例９としては、同一の光学素子３２，２０３２，３０３２，４０３２，５０３２に対して、水平方向ｘと垂直方向ｙとで相異なる素子幅Ｗ（Ｗａ又はＷｂ）を設定してもよい。また、第一～第五実施形態に関する変形例１０としては、同一の光学素子３２，２０３２，３０３２，４０３２，５０３２に対して、水平方向ｘと垂直方向ｙとで相異なる曲率半径Ｒ（Ｒａ又はＲｂ）を設定してもよい。
　第一～第五実施形態に関する変形例１１としては、三種類以上のサグ量Ｓを設定してもよい。また、第一、第四及び第五実施形態に関する変形例１２としては、三種類以上の素子幅Ｗを設定してもよい。さらにまた、第一～第五実施形態に関する変形例１３としては、走査面３１，５０３１に投射されたレーザ光を透過することで、当該レーザ光を拡散させて出射する湾曲面３３，２０３３，３０３３，４０３３，５０３３を、マイクロレンズとしての光学素子３２，２０３２，３０３２，４０３２，５０３２の表面に形成してもよい。
　第一～第五実施形態に関する変形例１４としては、「投射器」であるレーザスキャナ１０のＭＥＭＳ２６として、二軸まわりに回転可能な一つの走査ミラーを採用してもよい。また、第一～第五実施形態に関する変形例１５としては、車両１の投影面９１を形成する「表示部材」にウインドシールド９０以外の要素を採用してもよく、例えば、ウインドシールド９０の室内側の面に貼りつけた又はウインドシールド９０とは別体に形成されたコンバイナ等を、採用してもよい。さらにまた、第一～第五実施形態に関する変形例１６としては、車両１以外の船舶乃至は飛行機等の各種移動体（輸送機器）に、本開示を適用してもよい。

Claims (27)

  1. 　移動体（１）の投影面（９１）に表示画像（７１）を投影することにより、前記表示画像の虚像（７０）を前記移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　前記表示画像となるレーザ光を投射する投射器（１０）と、
    　格子状に配列される複数の光学素子（３２，２０３２，３０３２，４０３２，５０３２）を、有し、前記投射器から前記光学素子に入射される前記レーザ光を拡散して前記投影面側に導くスクリーン部材（３０）とを、備え、
    　各前記光学素子は、凸状湾曲及び凹状湾曲のうちのいずれか一方であり互いに共通の湾曲形態を呈する湾曲面（３３，２０３３，３０３３，４０３３，５０３３）を、表面に形成し、当該湾曲面を通じて前記投影面側に出射させる前記レーザ光を、拡散し、
    　隣接する前記光学素子同士にて前記湾曲面の面頂点（３４，２０３４，３０３４，４０３４，５０３４）から相互間の境界（３５，２０３５，３０３５，４０３５，５０３５）までのサグ量（Ｓ，Ｓａ，Ｓｂ）は、相異なるヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 　各前記光学素子（３２，２０３２，３０３２，４０３２）は、前記湾曲面（３３，２０３３，３０３３，４０３３）での反射により、前記レーザ光を拡散して当該湾曲面から出射し、
    　１以上の奇数をｍと定義し、前記レーザ光の波長をλと定義し、隣接する前記光学素子同士の前記サグ量の差をΔＳと定義すると、
    　ΔＳ≠ｍ・λ／４　が成立する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 　（２ｍ－１）・λ／１６＜ΔＳ＜（２ｍ＋１）・λ／１６　が成立する請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 　ΔＳ＝ｍ・λ／８　が成立する請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 　各前記光学素子（５０３２）は、前記湾曲面（５０３３）での反射により、前記レーザ光を拡散して当該湾曲面とは反対側の光学面（５０３６）から出射し、
    　１以上の奇数をｍと定義し、前記レーザ光の波長をλと定義し、隣接する前記光学素子同士の前記サグ量の差をΔＳと定義し、前記スクリーン部材の屈折率をｎと定義すると、
    　ΔＳ≠ｍ・λ／４／ｎ　が成立する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  6. 　（２ｍ－１）・λ／１６／ｎ＜ΔＳ＜（２ｍ＋１）・λ／１６／ｎ　が成立する請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  7. 　ΔＳ＝ｍ・λ／８／ｎ　が成立する請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  8. 　前記投射器は、ピーク波長が４９０～５３０ｎｍの範囲に現れる緑色レーザ光を含んだ複数色の前記レーザ光を、投射し、
    　前記緑色レーザ光のピーク波長を前記λと定義する請求項２～７のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  9. 　前記投射器は、ピーク波長が６００～６５０ｎｍの範囲に現れる赤色レーザ光を含んだ複数色の前記レーザ光を、投射し、
    　前記赤色レーザ光のピーク波長を前記λと定義する請求項２～７のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  10. 　各前記光学素子（３２，２０３２，３０３２，４０３２）は、前記湾曲面（３３，２０３３，３０３３，４０３３）での反射により、前記レーザ光を拡散して当該湾曲面から出射し、
    　１以上の奇数をｍと定義し、隣接する前記光学素子同士の前記サグ量の差をΔＳ［単位ｎｍ］と定義すると、
    　ΔＳ≠４９０・ｍ／４～５３０・ｍ／４　が成立する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  11. 　４９０・（２ｍ－１）／１６＜ΔＳ＜５３０・（２ｍ＋１）／１６　が成立する請求項１０に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  12. 　ΔＳ＝４９０・ｍ／８～５３０・ｍ／８　が成立する請求項１１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  13. 　各前記光学素子（３２，２０３２，３０３２，４０３２）は、前記湾曲面（３３，２０３３，３０３３，４０３３）での反射により、前記レーザ光を拡散して当該湾曲面から出射し、
    　１以上の奇数をｍと定義し、隣接する前記光学素子同士の前記サグ量の差をΔＳ［単位ｎｍ］と定義すると、
    　ΔＳ≠６００・ｍ／４～６５０・ｍ／４　が成立する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  14. 　６００・（２ｍ－１）／１６＜ΔＳ＜６５０・（２ｍ＋１）／１６　が成立する請求項１３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  15. 　ΔＳ＝６００・ｍ／８～６５０・ｍ／８　が成立する請求項１４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  16. 　各前記光学素子（５０３２）は、前記湾曲面（５０３３）での反射により、前記レーザ光を拡散して当該湾曲面とは反対側の光学面（５０３６）から出射し、
    　１以上の奇数をｍと定義し、隣接する前記光学素子同士の前記サグ量の差をΔＳ［単位ｎｍ］と定義し、前記スクリーン部材の屈折率をｎと定義すると、
    　ΔＳ≠４９０・ｍ／４／ｎ～５３０・ｍ／４／ｎ　が成立する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  17. 　４９０・（２ｍ－１）／１６／ｎ＜ΔＳ＜５３０・（２ｍ＋１）／１６／ｎ　が成立する請求項１６に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  18. 　ΔＳ＝４９０・ｍ／８／ｎ～５３０・ｍ／８／ｎ　が成立する請求項１７に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  19. 　各前記光学素子（５０３２）は、前記湾曲面（５０３３）での反射により、前記レーザ光を拡散して当該湾曲面とは反対側の光学面（５０３６）から出射し、
    　１以上の奇数をｍと定義し、隣接する前記光学素子同士の前記サグ量の差をΔＳ［単位ｎｍ］と定義し、前記スクリーン部材の屈折率をｎと定義すると、
    　ΔＳ≠６００・ｍ／４／ｎ～６５０・ｍ／４／ｎ　が成立する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  20. 　６００・（２ｍ－１）／１６／ｎ＜ΔＳ＜６５０・（２ｍ＋１）／１６／ｎ　が成立する請求項１９に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  21. 　ΔＳ＝６００・ｍ／８／ｎ～６５０・ｍ／８／ｎ　が成立する請求項２０に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  22. 　各前記光学素子（３２，４０３２，５０３２）は、隣接するもの同士にて前記境界（３５，４０３５，５０３５）間の素子幅（Ｗ，Ｗａ，Ｗｂ）が相異なるように、形成される請求項１～２１のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  23. 　前記光学素子（３２，３０３２，４０３２，５０３２）同士は、線状の前記境界（３５，３０３５，４０３５，５０３５）を介して隣接する請求項１～２２のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  24. 　前記光学素子（２０３２）同士は、段差面状の前記境界（２０３５）を介して隣接する請求項１～２２のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  25. 　各前記光学素子（３０３２）は、隣接するもの同士にて前記湾曲面（３０３３）の曲率半径（Ｒ，Ｒａ，Ｒｂ）が相異なるように、形成される請求項１～２４のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  26. 　前記光学素子（２０３２）同士は、段差面状の前記境界（２０３５）を介して隣接し、
    　各前記光学素子は、前記湾曲面（２０３３）の曲率半径（Ｒ）及び前記境界間の素子幅（Ｗ）が等しくなるように、形成される請求項１～２１のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  27. 　隣接する前記光学素子（３２，２０３２，３０３２，４０３２，５０３２）同士の前記サグ量は、前記スクリーン部材のうち各前記光学素子表面の前記湾曲面を形成する側の面（３１，５０３１）の全域において、相異なる請求項１～２６のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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