(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層と、
前記液晶層を挟む二つの電極層と、
ブラックマトリクスと、
を有する表示装置であって、
前記ブラックマトリクスは光を透過させる複数の光射出点を有し、
少なくとも一つの前記光射出点で光射出点群を構成し、
前記表示装置は、前記光射出点群を投影する複数のレンズを有し、
前記複数のレンズはそれぞれ前記光射出点群の像を重なるように投影し、
前記複数のレンズにより投影され重なった光射出点群の中の光射出点の重なりを観察者の瞳に入射させることにより、前記複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめ、
前記レンズによって投影される前記光射出点の大きさが前記観察者の眼の瞳径より小さいことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ブラックマトリクスは、クロムあるいはブラックカーボンを含む樹脂材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記ブラックマトリクスの光射出点は、少なくとも三色の光を透過するカラーフィルタで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記三色がＲ、Ｇ、Ｂを含んでいることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記カラーフィルタが保護層で保護されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
異なる色のサブ情報画素で構成される情報画素を有し、
前記サブ情報画素に対応して前記レンズが設けられていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
異なる色のサブ情報画素の光射出点が前記投影像で重なるように、複数のサブ情報画素で一つの前記光射出点群を形成し、前記レンズの一つに対応させていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記情報画素が同じ繰り返しの三色の前記サブ情報画素で構成され、前記光射出点群を形成する前記サブ情報画素の数が二つ又は四つであることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記情報画素が異なる順序の三色のサブ情報画素で構成され、前記光射出点群を形成するサブ情報画素の数が三つであることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記サブ情報画素の配列が短冊状であることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記サブ情報画素の配列がデルタ状であることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記サブ情報画素の配列がダイアゴナル状であることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記光射出点の像の大きさが０．５ｍｍから２．８ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光射出点群のピッチＰｐと前記レンズのピッチＬｐが次式（１）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋ｆｂ）  ・・・（１）
ここで、
ｆｂは前記光射出点群と前記レンズとの距離、
Ｌは前記レンズと前記観察者の瞳までの距離、
である。
【請求項１５】
前記光射出点群と前記レンズの配置が同じピッチであり、
前記それぞれの光射出点群の投影像を、互いに重ねるフィールドレンズを有することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記複数のレンズがマイクロレンズアレイで構成され、前記マイクロレンズアレイがフィールドレンズの作用を有する複合マイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記マイクロレンズアレイのレンズの大きさが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
光源がＬＥＤ又はＬＤであることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２０】
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする携帯用電子機器。
【請求項２１】
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする携帯電話。
【請求項２２】
メール機能を備えることを特徴とする請求項２１に記載の携帯電話。
【請求項２３】
カメラ機能を備えることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の携帯電話。
【請求項２４】
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２５】
撮影条件を設定するスイッチが設けられたことを特徴とする請求項２４に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、並びに、それを備える電子機器、携帯用電子機器、携帯電話、及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像や文字を表示する表示装置（ディスプレイ）として、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイがある。しかし、これらの表示装置は視度の調節が出来ないという欠点がある。高齢化社会の進展に伴って老眼（老視）の高齢者が増えており、視度調節が可能な表示装置、特にフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が望まれている。特に携帯電話の普及やデジタルカメラの普及により、屋外でＦＰＤによる表示を見る機会が増えている。更に本の代わりに電子ブックの利用も増加している。このように携帯電話やデジタルカメラ等のモバイル機器のＦＰＤを見るときに、いちいち老眼鏡を掛け外しするのは非常に煩わしい。
【０００３】
携帯電話は、電話として使用するよりも、メールの使用、ゲーム等の場面でＦＰＤを見る機会が多い。デジタル一眼レフカメラには、ライブビューモニターとしてＦＰＤが用いられているが、このデジタル一眼レフカメラにおいて、遠方の被写体を見つつ、ライブビューモニターを見るのに、いちいち老眼鏡を掛けたり外したりするのは、実際的ではない。さらに、撮影モードの変更等、モニターを利用したＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェイス）を使用することが多くモニターを見る必要性は高い。
【０００４】
また、カーナビゲーションシステムのモニターを見るときは、観察者は運転中である。このため、老眼鏡を掛け外しするのは危険であり、老眼鏡の掛け外しは事実上不可能である。それ以外の場面として、パソコン（ＰＣ）の液晶画面を観察するときも、いちいち老眼鏡を掛けるのは観察者にとって煩わしい。したがって、老眼鏡を掛け外しすることなくモニターを見ることのできる電子機器が望まれている。
【０００５】
すなわち、従来、老眼鏡を掛けなくても焦点の合った画像を見ることの出来るＦＰＤは存在していなかった。また、その様なモニターを搭載した電子機器は無かった。しかるに、最近ではこのような問題は指摘されつつあり、特許文献１には、エッジ強調をした補正画像を表示する方法が提案されている。また、特許文献２にはテプリッツ行列の逆行列で生成した事前補正画像を用いる方法が提案されている。更に特許文献３にはルーペを用いる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５５２４１３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２８３５５号公報
【特許文献３】特開２００９−６３６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１によるエッジ強調の手法では、表示情報を多少見易くはするものの、デフォーカス像を回復することは不可能である。特許文献１における補正は、像がボケる原因のデフォーカスの情報を用いた補正ではないためである。
【０００８】
また、特許文献２では、眼の焦点調節不足による点広がり関数からなるテプリッツ行列を元にして補正している。この場合、補正画像データに複素数は生じないものの、その結果、特許文献１と同じエッジ強調程度の補正に留まり、実際の効果は少なく実用には至っていない。
【０００９】
更に、特許文献３では、フレネルレンズをデジタルカメラのモニターであるＦＰＤの手前に取り付け、ルーペのようにＦＰＤを覗く例が示されている。しかし、老眼の補正をする為には、フレネルレンズをＦＰＤから数ｃｍ距離はなす必要があり、実用的ではない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みて考案したもので、焦点が容易に合う表示装置、並びに、それを備える電子機器、携帯用電子機器、携帯電話、及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、液晶層と、液晶層を挟む二つの電極層と、ブラックマトリクスと、を有する表示装置であって、ブラックマトリクスは光を透過させる複数の光射出点を有し、少なくとも一つの光射出点で光射出点群を構成し、表示装置は、光射出点群を投影する複数のレンズを有し、複数のレンズはそれぞれ光射出点群の像を重なるように投影し、複数のレンズにより投影され重なった光射出点群の中の光射出点の重なりを観察者の瞳に入射させることにより、複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめ、レンズによって投影される光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さいことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る表示装置において、ブラックマトリクスは、クロムあるいはブラックカーボンを含む樹脂材料で形成されることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る表示装置において、ブラックマトリクスの光射出点は、少なくとも三色の光を透過するカラーフィルタで構成されることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る表示装置において、上述の三色はＲ、Ｇ、Ｂを含んでいることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る表示装置において、カラーフィルタは保護層で保護されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る表示装置は、異なる色のサブ情報画素で構成される情報画素を有し、サブ情報画素に対応してレンズが設けられていることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る表示装置において、異なる色のサブ情報画素の光射出点が投影像で重なるように、複数のサブ情報画素で一つの光射出点群を形成し、レンズの一つに対応させていることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る表示装置において、情報画素が同じ繰り返しの三色のサブ情報画素で構成され、光射出点群を形成するサブ情報画素の数が二つ又は四つであることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る表示装置において、情報画素が異なる順序の三色のサブ情報画素で構成され、光射出点群を形成するサブ情報画素の数が三つであることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る表示装置において、サブ情報画素の配列が短冊状であることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る表示装置において、サブ情報画素の配列がデルタ状であることが好ましい。
【００２２】
本発明に係る表示装置において、サブ情報画素の配列がダイアゴナル状であることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る表示装置において、光射出点の像の大きさが０．５ｍｍから２．８ｍｍであることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る表示装置において、光射出点群のピッチＰｐとレンズのピッチＬｐが次式（１）を満たすことが好ましい。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋ｆｂ）  ・・・（１）
ここで、
ｆｂは光射出点群とレンズとの距離、
Ｌはレンズと観察者の瞳までの距離、
である。
【００２５】
本発明に係る表示装置において、光射出点群とレンズの配置が同じピッチであり、それぞれの光射出点群の投影像を、互いに重ねるフィールドレンズを有することが好ましい。
【００２６】
本発明に係る表示装置において、複数のレンズがマイクロレンズアレイで構成され、マイクロレンズアレイがフィールドレンズの作用を有する複合マイクロレンズアレイであることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る表示装置において、マイクロレンズアレイのレンズの大きさは５０μｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
本発明に係る表示装置において、光源はＬＥＤ又はＬＤであることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る電子機器は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００３０】
本発明に係る携帯用電子機器は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００３１】
本発明に係る携帯電話は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００３２】
本発明に係る携帯電話は、メール機能を備えることが好ましい。
【００３３】
本発明に係る携帯電話は、カメラ機能を備えることが好ましい。
【００３４】
本発明に係る撮像装置は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００３５】
本発明に係る撮像装置は、撮影条件を設定するスイッチが設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、焦点が容易に合う表示装置、並びに、それを備える電子機器、携帯用電子機器、携帯電話、及び撮像装置を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の表示装置の光学系の一部を示す図である。
【図３】眼のレンズの瞳一杯に透過した光束による像と、瞳より小さい光射出点像による光束が形成する像と、を比較する図である。
【図４】第１実施形態の別の態様に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態のさらに別の態様に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図６】複数の光射出点が観察者の瞳に投影された状態を示す図である。
【図７】液晶ディスプレイの画素構成を示す斜視図である。
【図８】第１実施形態の画素構成を示す分解斜視図である。
【図９】第１実施形態のブラックマトリクスの構成を示す平面図である。
【図１０】第１実施形態のブラックマトリクスに設けた光射出点の構成を示す断面図である。
【図１１】（ａ）は複数画素に対応するブラックマトリクスと複合マイクロレンズアレイとを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の光射出点群の構成を示す平面図である。
【図１２】第２実施形態の表示装置の構成を示す図である。
【図１３】第２実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【図１４】第３実施形態の表示装置の構成を示す図である。
【図１５】第３実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【図１６】第３実施形態の別の態様に係る表示装置の構成を示す図である。
【図１７】第４実施形態の表示装置の構成を示す図である。
【図１８】第４実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【図１９】液晶ディスプレイのカラー表示のための画素配置を示す斜視図である。
【図２０】液晶ディスプレイのカラー表示のための画素配置を示す斜視図である。
【図２１】第５実施形態に係るカラー表示のためのサブ情報画素のダイアゴナル配列の例を示す図である。
【図２２】第５実施形態に係るカラー表示のためのサブ情報画素のデルタ配列の例を示す図である。
【図２３】第６実施形態に係るデジタルカメラを示す斜視図である。
【図２４】第７実施形態に係る携帯電話を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に、本発明に係る表示装置、並びに、それを備える電子機器、携帯用電子機器、携帯電話、及び撮像装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３９】
カメラではレンズの絞りを絞ると被写界深度が拡大し、手前から奥まで焦点の合った写真を撮ることが出来ることが知られている。従って、眼の瞳を人為的に絞ることにより被写界深度を拡大して、老眼では焦点の合わせにくい近点にも焦点を合わせることが出来る。本発明は等価的に眼の瞳を絞ったことになる、表示装置、並びに、それを備える電子機器、携帯用電子機器、携帯電話、及び撮像装置を提供する。
【００４０】
（実施形態の基本構成）
図１は、本実施形態に係る表示装置の表示原理を示している。図１は、本実施形態に係る表示装置の基本構成を示す斜視図である。図１において、レンズ３は表示を観察する者（観察者）の眼のレンズであり、レンズ３の開口が瞳３ａである。光射出点群１ａ、１ｂ、１ｃは、少なくとも一つの光射出点で構成されていればよい。図１では、光射出点群１ａ、１ｂ、１ｃの各々は、一つの光射出点で構成されているので、光射出点と称して説明する。この表示装置は、光射出点群（光射出点）１ａ、１ｂ、１ｃ、及び、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃで構成されている。
【００４１】
光射出点１ａ、１ｂ、１ｃから射出される光は、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃによって、観察者の眼のレンズ３の瞳３ａに、それぞれの像が重なるように投影される。光射出点１ａ、１ｂ、１ｃのピッチをＰｐ、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃのピッチをＬｐ、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃとレンズ２ａ、２ｂ、２ｃとの距離をｆｂ、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃと瞳３ａまでの距離をＬとすると、次式（１）の関係が成り立つ。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋ｆｂ）  ・・・（１）
【００４２】
瞳３ａに投影される光射出点１ａ、１ｂ、１ｃの大きさ４は、瞳３ａの径より小さく設定される。すなわち、瞳３ａを通過する光束（大きさ４）は瞳３ａより小さい。
【００４３】
また、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃは、眼のレンズ３によって、網膜５に投影され、レンズの像６ａ、６ｂ、６ｃを形成する。レンズ２ａ、２ｂ、２ｃを画素と考えると、レンズの像６ａ、６ｂ、６ｃは画素の像となる。光射出点１ａ、１ｂ、１ｃに画像の信号を与えると画像を見ることが出来る。
【００４４】
但し、老眼の人の目の場合、焦点は網膜５上に合わない。しかし、画素であるレンズ２ａ、２ｂ、２ｃの結像に関しては、瞳３ａより小さい光束（大きさ４）を用いているため、焦点深度の深い像が形成される。よって、観察者は、容易に焦点の合った画像を見ることが出来る。これに関しては図３を用いて後述する。
【００４５】
図２を用いて、光射出点１とレンズ２について、それぞれの結像関係を説明する。図２は、基本構成の表示装置の光学系の一部を示す図である。ここで、光射出点１は、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃ（図１）の一つであり、レンズ２は、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃ（図１）の一つである。
【００４６】
図２において、光射出点１は、有限の面積を持つ微小領域として示されている。この光射出点１は、レンズ２によって眼のレンズ３に投影される。光射出点１上の点９ａから射出された光は、レンズ２を通過後、光線７ａ、７ｂ（実線）で示す光線となる。これらの光線によって眼のレンズ３上に点９ａの像１０ａが形成される。
一方、光射出点１上の点９ｂから射出された光は、レンズ２を通過後、光線７ｃ、７ｄ（破線）で示す光線となる。これらの光線によって眼のレンズ３上に点９ｂの像１０ｂが形成される。
【００４７】
また、レンズ２は、眼のレンズ３により、網膜５の近傍５’に結像される。具体的には、レンズ２の点２Ｕは、光線７ａ、８ａ、７ｃ、８ｃで示されるように、網膜５の近傍５ａに結像する。また、レンズ２の点２Ｌは、光線７ｂ、８ｂ、７ｄ、８ｄで示されるように、網膜５の近傍５ｂに結像する。このように、網膜５の近傍５’にレンズ２の像６が形成される。
【００４８】
しかし、レンズ２の焦点距離は短く、観察者の眼の瞳３ａに投影される光射出点群の像４の焦点深度は深い。また、瞳３ａ上で正確に焦点が合っている必要性は低い。
【００４９】
瞳３ａより小さい光射出点の像（大きさ４）を瞳位置に形成することが瞳３ａを絞ることと同等の効果があることを、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。図３は、眼のレンズの瞳３ａ一杯に透過した光束による像と、瞳３ａより小さい光射出点像による光束が形成する像と、を比較する図である。図３（ａ）は基本構成の表示装置の光学系の一部を示す図、（ｂ）は網膜５上に形成される像を示す図、（ｃ）は瞳３ａ上の光束１１、１２を示す図である。
【００５０】
観察者が点Ａ、点Ｂを観察する場合を考える。老眼の場合、眼のレンズ３の屈折力が弱いため、網膜５上に焦点を結ぶことができない。従って、眼のレンズ３の瞳３ａ一杯に透過してきた光束１１、１２によって形成される点Ａ、点Ｂの像は、それぞれ網膜５上で円領域Ａ’、円領域Ｂ’のように広がるため、焦点の合った像を見ることが出来ない。さらに、円領域Ａ’と円領域Ｂ’は一部が重なっているので、観察者は円領域Ａ’と円領域Ｂ’を分離して認識することはできない。従って、観察者は解像された像を見ることができない。
【００５１】
一方、瞳３ａより小さい光束１３、１４によって形成される点Ａ、点Ｂの像は、それぞれ網膜５上で円領域Ａ’’、円領域Ｂ’’のように小さくなるため、円領域Ａ’と円領域Ｂ’に比べると焦点の合った像を見ることができる。さらに、円領域Ａ’’と円領域Ｂ’’はまったく重なっていないため、観察者は円領域Ａ’’と円領域Ｂ’’を分離して認識することができる。すなわち、観察者は解像された像を見ることができる。
本実施形態の表示方法は、瞳３ａより細い光束を瞳３ａに投影することにより、等価的に瞳３ａを絞った状態とすることで、被写界深度を増大させる方法である。
【００５２】
図１における光射出点１ａ、１ｂ、１ｃは、後述の第１実施形態においては、図８、図９で説明するブラックマトリクスの光透過部分（光射出点としてのカラーフィルタ３４）である。
なお、光射出点は、必ずしも点ではなく、有限の面積を有している場合も含む。また、光射出点及び光透過点は、図１のように円形が好ましいが、必ずしも丸くなくても良い。
【００５３】
本実施形態では、通常のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の画素（画素電極による画素）を、本実施形態の画素であるレンズと区別して情報画素という。この情報画素は、光射出点に一対一に対応させても良いし、一つの情報画素に複数の光射出点を設けても良い。一つの情報画素に複数の光射出点を設ける例は、図５で示す。
【００５４】
通常のＬＣＤでは、一つの情報画素をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブ情報画素で構成してカラー表示を行うことがある。光射出点１ａ、１ｂ、１ｃをサブ情報画素に対応させてＲＧＢのカラー表示が出来る。
【００５５】
なお、本実施形態の表示装置は、瞳３ａより径が小さい光束（大きさ４）を瞳３ａに入射させるので、光束径が小さい分だけ明るさが減少する。減少した明るさを補うには、情報画素、例えば液晶パネルの輝度を上げる等の対応が望ましい。バックライト光源にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、又はＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）を用いることが望ましい。
【００５６】
図４は、別の基本構成を示す斜視図である。図４において、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃは、画素であるレンズ２ａ、２ｂ、２ｃと同じピッチで配置されている。したがって、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃから射出される光は、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃによって、観察者の眼のレンズ３の瞳３ａに投影されるが、それぞれの像は重ならない。図４に示す態様では、フィールドレンズ１５を用いることによって、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれの像が眼のレンズ３の瞳３ａで重なるようにしている。このように、光射出点とレンズを同じピッチにする場合は、フィールドレンズを用いる必要がある。
【００５７】
次に、図５を用いて、複数の光射出点で光射出点群を形成する場合を説明する。図５は、別の基本構成を示す斜視図である。
【００５８】
図５に示す表示装置は、画素であるレンズ２ａ、２ｂ、２ｃと、光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、を有する。光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、それぞれ複数の光射出点１８ａ、１８ｂ、１８ｃを有する。光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、情報画素或いはサブ情報画素に該当する。光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、それぞれ、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃと一対一で対応しているようにみえるが、例えば観察者の瞳が光射出点群像１７ａの位置にある場合は、光射出点群１６ａ、１６ｂがレンズ２ｂ、２ｃに対応する。レンズのピッチはＬｐ、光射出点群のピッチはＰｐである。なお、各光射出点群に含まれる光射出点は、上述のように一つであってもよい（図１、図４）。
【００５９】
光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、レンズ２ｂによってそれぞれ投影される。これにより、光射出点群像１７ａ、１７ｂ、１７ｃがそれぞれ形成される（図５）。
また、レンズ２ａによって、光射出点群１６ａは光射出点群像１７ｂの位置に投影され、光射出点群１６ｂは光射出点群像１７ｃの位置に投影される。
また、レンズ２ｃによって、光射出点群１６ｂは光射出点群像１７ａの位置に投影され、光射出点群１６ｃは光射出点群像１７ｂの位置に投影される。
【００６０】
なお、図５に示す場合においても、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃによって、瞳３ａに、光射出点１８ａ、１８ｂ、１８ｃの像が重なるように投影される。
【００６１】
この場合も、光射出点１８ａ、１８ｂ、１８ｃのピッチをＰｐ、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃのピッチをＬｐ、光射出点１８ａ、１８ｂ、１８ｃとレンズ２ａ、２ｂ、２ｃとの距離をｆｂ、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃと瞳３ａまでの距離をＬとすると、次式（１）の関係が成り立つ。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋ｆｂ）  ・・・（１）
【００６２】
また、レンズ２ａ、２ｂ、２ｃについては、眼のレンズ３によって網膜５上にこれらの投影像１９ａ、１９ｂ、１９ｃが形成される。
なお、光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃをＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）にそれぞれ対応させれば、観察者はカラー画像を観察できる。
また、図５においては、光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃの間に隙間があるように描かれているが、説明の便宜上のもので、実際には不必要な隙間は存在しない。
【００６３】
図６は、複数の光射出点が観察者の瞳３ａに投影された状態を示す図である。図６では、図５の光射出点１８ａが投影されたものとして説明する。また、投影像２０は、瞳３ａ上における光射出点１８ａの像である。
【００６４】
図６（ａ）に示すように、瞳３ａ上の投影像２０が、観察者の眼の瞳３ａに対して適切な大きさの場合は、瞳３ａに一つの光射出点の像（瞳３ａより小さい像）が形成される。この場合、瞳３ａよりも小さい光束が入るため、被写界深度の拡大効果が生じる。図６（ａ）では、光射出点の瞳３ａ上での投影像２０が、図３における瞳３ａ上での光束１３、１４の大きさに相当するとともに、網膜５上での広がりに相当する。
【００６５】
一方、図６（ｂ）に示すように瞳３ａ上の投影像２０の大きさと配置が適切でない場合は、複数の光射出点による光束が同時に瞳３ａに入り、被写界深度の拡大効果が阻害される。図６（ｂ）では、瞳に入射する光束（瞳に形成される光射出点の投影像）の数は四つであるが、完全に入射している光束は一つであり、被写界深度の拡大効果は阻害されない。従って、瞳３ａに入射する光束の数は四つ以下になるように配置することが望ましい。
【００６６】
光射出点を投影するとき、少なくとも一つの光射出点が瞳３ａの中に投影される。被写界深度を拡大する為には、観察者の瞳３ａに入射する光束の径、すなわち投影像２０の大きさは瞳３ａの径より小さいことが望ましい。レンズによる光射出点の投影像が瞳径より小さければ、被写界深度を拡大する効果がある。通常の明るさのときの瞳３ａの径を３ｍｍ程度とすると、被写界深度を拡大するには、光束径（光射出点の像の径、大きさ）は、２．８ｍｍ以下が好ましい。
【００６７】
一方、光射出点からの光束の径が小さくなると眼の解像力が悪化する。
光束径をΦ、波長をλとすると、眼の角解像力θは、次式（２）で求められる。
θ＝λ／Φ  ・・・（２）
【００６８】
従って、光束径２ｍｍの解像力（回折限界）は、ほぼ視力１．０に相当する（波長０．５５μｍのとき）。これに対して、光束を１ｍｍに絞ると視力は０．５に低下するが、３００ｍｍ先で０．１７ｍｍ程度の解像力があるので通常は問題が無い。さらに光束径を０．５ｍｍにまで絞ると視力が０．２５相当まで低下する。このとき、３００ｍｍ先での解像力は０．３３ｍｍ程度にまで低下するが、この程度なら３ｍｍ程度の文字は何とか見ることが出来る。しかし、光束径を０．２ｍｍにまで絞ると視力は０．１相当にまで低下し、３００ｍｍ先での解像力は０．９ｍｍに低下する。従って、光束径を０．５ｍｍ程度に絞るのが下限である。
【００６９】
なお、光射出点の投影像の強度分布が回折などによってはっきりしない場合がある。また、光射出点の明るさ分布をレーザーのようなガウス分布とすることも出来る。このように投影像の境界がはっきりしない場合には、投影像の大きさを等価的に半値全幅と考えることが出来る。
【００７０】
老眼の人が物を見難い距離は、近距離が多い。そのため、３００ｍｍ程度の距離が見やすくなるように、観察者までの距離を３００ｍｍと考えて、光射出点の像を３００ｍｍ先に投影するのが好ましい。応用によってはより短距離も考えられる。被写界深度の拡大効果を得るには、光射出点の投影された大きさは、２．８ｍｍ程度、又は、２．８ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００７１】
また、レンズの径は、一つ一つが画素の大きさに相当するので、高精細の表示を行うには５００μｍ以下が好ましい。更に、視力１．０の人が３００ｍｍはなれた物体を見るときの解像力は約０．１ｍｍであり、レンズ（２ａ、２ｂ、２ｃ）の大きさ（直径、あるいは一辺の長さ）は、その半分の０．０５ｍｍ、すなわち５０μｍ程度が好ましい。一方で回折による光束の広がりも考慮する必要がある。
【００７２】
回折による広がり角ψは、開口の大きさ（直径又は一辺の長さ）をＤとしておおよそ、次式（３）で表される。
ψ＝λ／Ｄ  ・・・（３）
【００７３】
従って、距離Ｚで観察すると光束の大きさφは、次式（４）に示すように、広がることになる。
φ＝λＺ／Ｄ  ・・・（４）
【００７４】
したがって、Ｄ＝５０μｍの場合、φ＝３．３ｍｍとなり、瞳を光束で等価的に絞る効果がほとんどなくなることが分かる。このため、レンズの大きさは５０μｍ以上であることが好ましい。また、光束の大きさを瞳３ａの上で１ｍｍに保つ為のレンズの大きさは観察距離３００ｍｍのとき、１６５μｍである。以上より、レンズの大きさは５０〜５００μｍであることが望ましい。
【００７５】
（第１実施形態）
第１実施形態にかかる表示装置について説明する。実施形態の表示装置を説明するにあたり、最初に通常の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の画素構成について説明する。図７は、通常の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の情報画素構成を示す斜視図である。このＬＣＤでは、偏光板２７、ガラス基板２３、液晶層２２、ガラス基板２５、及び、偏光板２９が光の入射側から出射側へ順に配置されている。
【００７６】
ガラス基板２３の液晶層２２側の面には透明な画素電極２４が形成されている。ガラス基板２５の液晶層２２側の面には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタ３１と、共通電極２６が順に形成されており、カラー表示が可能となっている。したがって、液晶層２２は、ガラス基板２３に設けられた透明な画素電極２４と、ガラス基板２５に設けられた透明な共通電極２６と、に挟まれている。
【００７７】
画素電極２４に画像情報に応じた電圧が印加されると、液晶層２２の液晶分子の配向が変化し、偏光板２７を通過して入射する光２８（バックライト光）の偏光が変化し、偏光板２９を透過する光３０の量が変化する。
【００７８】
また、ガラス基板２５には、コントラストを向上させるためにブラックマトリクス３２が設けられている。カラーフィルタ３１においては、混色を防ぐ為に、各色のフィルタの間に色のない部分を設けてあり、この部分がブラックマトリクス３２を構成している。ブラックマトリクス３２によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各カラーフィルタ３１が直接接していないので、混色を防ぐことが出来る。
【００７９】
ブラックマトリクス３２は、混色防止のほか、黒表示のときの光漏れを防ぐ為にも役立っている。また、不要な光が、画素電極を駆動する図示していないＴＦＴ（薄膜フィルムトランジスタ）のリーク電流防止の役目も果たしている。
【００８０】
図８は、第１実施形態の表示装置における情報画素構成を示す分解斜視図である。図９は、ブラックマトリクスの構成を示す平面図である。図１０は、ブラックマトリクス３２に設けた光射出点としてのカラーフィルタ３４の構成を示す断面図である。
【００８１】
図８に示すように、第１実施形態の表示装置における情報画素は、図７に示した液晶ディスプレイと同様に、偏光板２７、ガラス基板２３、液晶層２２、ガラス基板２５、及び、偏光板２９で構成されている。そして、これらが上記の順に、光の入射側から出射側へ配置されている。
【００８２】
図１０に示すように、第１実施形態の情報画素では、ガラス基板２５上に、ブラックマトリクス３２と、光射出点となるカラーフィルタ３４と、が設けられている。ブラックマトリクス３２とカラーフィルタ３４は、保護層３５で保護され、その上に共通電極２６が設けられている。
【００８３】
ブラックマトリクス３２の材料としては、例えば、クロムやカーボンブラックを含む樹脂材料を用いる。ブラックマトリクス３２は、薄くて光遮蔽に優れたものであれば、黒以外の色であってもよい。
【００８４】
また、偏光板２９の出射側には、マイクロレンズアレイ３３のレンズが設けられている。マイクロレンズアレイ３３の各レンズはサブ情報画素に相当し、各レンズは画素電極２４に対応して配置されている。
なお、カラーフィルタ３４のＲ、Ｇ、Ｂの順序は、図１０に示す順序に限らずこれ以外の順序、配置であってもよい。
また、フィールドレンズの効果を用いる場合には、マイクロレンズアレイ３３に代えてフィールドレンズの効果を持たせた複合マイクロレンズアレイを用いる。
【００８５】
図１１（ａ）は、ブラックマトリクス３２と複合マイクロレンズアレイ３６とを示す斜視図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のブラックマトリクス３２の光射出点群の構成を示す平面図である。なお、図１１において、画素構成の詳細は省略してある。また、図１１においては、ブラックマトリクス３２の光射出点群の間に隙間があるように描かれているが、説明の便宜上のもので、実際には不必要な隙間が無い。
【００８６】
図１１に示す例では、サブ情報画素のピッチ（ブラックマトリクス３２上の光射出点のピッチ）と、複合マイクロレンズアレイ３６のピッチと、を同じにしている。ブラックマトリクス３２の情報画素は、サブ情報画素３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂで構成されている（図１１（ｂ））。サブ情報画素３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂの各々は短冊状で、Ｒ、Ｇ、Ｂの色に対応している。このような構造（並び）は、ストライプ型のカラー表示の色の並びに対応している。サブ情報画素３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂの中には、少なくとも一つの光射出点３７、３８、３９がそれぞれ設けられている。第１実施形態では、各サブ情報画素に三つの光射出点が設けられている。また、その光射出点３７、３８、３９の配置は、どのサブ情報画素も同一である。このような構成により、サブ情報画素が新たな光射出点群を形作っている。
なお、サブ情報画素のピッチとレンズのピッチを、上述の式（１）を満たすように設定すると、フィールドレンズ効果は不要となり、複合マイクロレンズアレイ３６に代えてマイクロレンズアレイを用いる。
【００８７】
通常、情報画素は正方形の場合が多く、短冊状のＲＧＢのサブ情報画素３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂは横幅が縦幅の１／３となっている。
例えば、一辺１８０μｍの情報画素を用いた場合、サブ情報画素に対応する短冊状のレンズの大きさは６０×１８０μｍとなる。短冊状のレンズによって投影される光射出点の光束径は、回折によって広がり、約２．７５ｍｍとなる。この広がりは、通常の眼の瞳径３ｍｍよりも小さいので被写界深度の拡大効果がある。
なお、色再現性を良くするためにＲ、Ｇ、Ｂにもう一色加えることも考えられる。
【００８８】
以下、第１実施形態の数値例を示す。なお、数値例におけるレンズは、図１、図４、図５の場合はレンズ２ａ、２ｂ、２ｃを指し、図１１の場合は複合マイクロレンズアレイ３６を指す。
観察者までの距離をＬ、レンズによる投影倍率をｍとすると、光射出点とレンズとの距離ｆｂは、ｆｂ＝Ｌ／ｍとなり、レンズの焦点距離Ｆは、Ｆ＝ｆｂＬ／（Ｌ＋ｆｂ）となる。
なお、ここでは、レンズと眼のレンズまでの距離、すなわち観察者までの距離がレンズと光射出点群の像までの距離Ｌと等しい、理想的な場合を想定している。
【００８９】
光射出点の大きさを２μｍとして、観察者の瞳に１ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は５００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は０．５９９ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置０．６ｍｍに置かれる。レンズの焦点距離が小さいので３００ｍｍ先に投影する場合、無限投影とほぼ同じになる。互いに最も近接する光射出点の間隔を６μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００９０】
光射出点の大きさを５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は３００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は０．９９７ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置１．０ｍｍに置かれる。互いに最も近接する光射出点の間隔を１０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００９１】
光射出点の大きさを１０μｍとして、観察者の瞳に２ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は２００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は１．４９ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置１．５ｍｍに置かれる。互いに最も近接する光射出点の間隔を１５μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００９２】
光射出点の大きさが１５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は１００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は２．９７ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置３．０ｍｍに置かれる。互いに最も近接する光射出点の間隔を３０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００９３】
光射出点の大きさを１０μｍとして、観察者の瞳に１．２５ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は１２５倍となる。観察者までの距離を２５０ｍｍとすると、レンズの焦点距離は１．９８ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置２．０ｍｍに置かれる。
【００９４】
光射出点の大きさを２０μｍとして、観察者の瞳に１ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は５０倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は５．８８ｍｍとなる。光射出点は、マイクロレンズの後側焦点位置６．０ｍｍに置かれる。
【００９５】
第１実施形態に係る表示装置、並びに、それを備える電子機器、携帯用電子機器、携帯電話、及び撮像装置は、観察者の瞳に入射する光束を瞳径より小さくすることにより、眼の焦点深度を拡大する効果がある。その結果、被写界深度が拡大して、表示位置に焦点の合わない人でも焦点の合った表示を見ることが可能となる。
【００９６】
第１実施形態に係る表示装置、並びに、それを備える電子機器、携帯用電子機器、携帯電話、及び撮像装置によれば、老眼の人でも老眼鏡を掛け外しすることなく、焦点の合った表示を見ることが出来る。さらに、老眼の観察者の眼の負担を軽減し、老眼鏡その他の光学部材を追加することなく観察することができる。従って、第１実施形態に係る表示装置を用いた、携帯電話やデジタルカメラ、電子ブック等のモバイル機器やカーナビゲーションシステム、ＰＣのモニター画面等は、老眼鏡の掛け外しすることなく、老眼の人でも焦点が合った状態でその表示を見ることが出来る。更に、遠視や近視の人でもメガネを用いることなく、焦点の合った画像（絵だけでなく文字など、表示される全ての情報のこと）を見ることが出来る。従って、通常の電子機器では表示が見づらい老眼あるいは近視、乱視等の人でも、焦点が合った表示でその表示内容を理解して、正確に機器の操作を行うことが出来る。
【００９７】
（第２実施形態）
【００９８】
最近のＬＣＤの高精細化に伴い、情報画素の大きさは一辺９０μｍ程度になっている。この場合、短冊状のサブ情報画素の大きさは３０×９０μｍである。このようなサブ情報画素に対応させてレンズを小さくすると、光射出点の投影像の回折による広がりにより、眼の瞳より小さな径の投影像を形成できないという課題が生じる。
【００９９】
この課題を解決する一例として、図１２にサブ情報画素を二つ合わせて情報画素とし、この情報画素に一つのレンズを対応させた例を示す。図１２は、第２実施形態の表示装置の構成を示す図である。図１３は、第２実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【０１００】
液晶ディスプレイの情報画素４０は、短冊状のサブ情報画素で構成されている。サブ情報画素の各々には、Ｒ、Ｇ、Ｂの色が割り当てられ、サブ情報画素Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４がこの順に並んでいる。これらのサブ情報画素は、ＲＧＢの順の繰り返しとなっているが、他の並びの繰り返しでも良い。これらのサブ情報画素上には、少なくとも一つの光射出点が設けられている。また、レンズの大きさ・形状は情報画素を構成する二つのサブ情報画素を合わせた大きさ・形状と同じにしている。
なお、光射出点がブラックマトリクスに設けられたカラーフィルタであることはすでに述べたとおりである。
【０１０１】
第２実施形態の表示装置では、二つの隣り合った、サブ情報画素Ｂ１、Ｒ２で一つの情報画素を構成し、この情報画素により一つの光射出点群を形成している。そして、この情報画素と対向する位置に、一つのレンズ４３ａを配置している。同様に、レンズ４３ｂには、サブ情報画素Ｇ２、Ｂ２が対応し、レンズ４３ｃには、サブ情報画素Ｒ３、Ｇ３が対応している。それ以外の対応は図１２のとおりである。
なお、実際にはもっと多くのサブ情報画素が二次元に配列されている。
【０１０２】
この表示装置では、レンズ４３ａ、４３ｂ、４３ｃを含むマイクロレンズアレイ４１とフィールドレンズ４２によって、光射出点の像は眼の瞳４５の近傍４４に投影される。レンズ４３ａによる投影像Ｇ２、Ｒ２、Ｂ１、Ｇ１の位置に対応して、レンズ４３ｂによって投影像Ｒ３、Ｂ２、Ｇ２、Ｒ２が、レンズ４３ｃによって投影像Ｂ３、Ｇ３、Ｒ３、Ｂ２が形成されている。すなわち、投影像は元のサブ情報画素の並びを二つずらして重ねている。
【０１０３】
この説明では、サブ情報画素単位で述べたが、実際にはサブ情報画素中にある光射出点の単位で、各色の並びを二つずつずらして重ねている。光射出点の投影像を二つずらして重ねることにより、一つの投影像の中にＲＧＢを重ねている。異なる色のサブ情報画素が投影像で重なるように二つのサブ情報画素で一つの光射出点群を形成し、一つのレンズに対応させている。従って、どの光射出点の投影像を瞳に入射させてもＲＧＢの光束が入射することとなり、観察者はカラー画像を見ることが出来る。例えば、眼の瞳４５に投影される光射出点の投影像をＲ２、Ｂ２、Ｇ３とすると、図１３で示す画像４６が網膜上で観察される。
【０１０４】
先に述べたように、網膜で観察する画素はレンズである。図１３では、レンズ４３ａ、４３ｂ、４３ｃを、それぞれＲ２、Ｂ２、Ｇ３のサブ情報画素（より詳しくは光射出点）からの光束が通過する。そのため、レンズ４３ａ、４３ｂ、４３ｃが網膜上で結像されると、そこにＲ、Ｇ、Ｂの像が形成される。すなわち、観察者はＲＧＢのカラー画像を見ることが出来る。
【０１０５】
例えば、高精細のＬＣＤの情報画素の大きさを一辺９０μｍとするとＲＧＢのサブ情報画素は３０×９０μｍであるが、これを二つ合わせると６０×９０μｍの複合画素となる。これに対応するレンズは６０×９０μｍの矩形状のレンズである。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりは２．７５ｍｍに抑えられる。
【０１０６】
なお、第２実施形態の表示装置では、観察できる画素数が半減するがレンズの径が小さくならないので明るさは減少しない。また、マイクロレンズアレイ４１にフィールドレンズの効果を持たせた複合マイクロレンズアレイを用いることが好ましい。
【０１０７】
以上により、既存のＦＰＤのＲＧＢ配列を変更することなく、回折による光射出点の投影像の広がりを抑制し、被写界深度効果を維持できる。すなわち、既存のＦＰＤを情報画素として用いることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【０１０８】
（第３実施形態）
図１４は、第３実施形態の表示装置の構成を示す図である。図１５は、第３実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【０１０９】
図１４にサブ情報画素を四つ合わせて情報画素とし、この情報画素に一つのレンズを対応させた例を示す。
液晶ディスプレイの情報画素４７は、短冊状のサブ情報画素で構成されている。サブ情報画素の各々には、Ｒ、Ｇ、Ｂの色が割り当てられ、サブ情報画素Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４が、この順に並んでいる。これらのサブ情報画素上に少なくとも一つの光射出点が設けられている。また、レンズの大きさ・形状は情報画素を構成する四つのサブ情報画素を合わせたものと同じにしている。
なお、光射出点がブラックマトリクスに設けられたカラーフィルタであることはすでに述べたとおりである。
【０１１０】
第３実施形態の表示装置では、四つのサブ情報画素Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２で一つの情報画素を構成し、この情報画素により一つの光射出点群を形成している。そして、この情報画素に対応する位置に、一つのレンズ５０ａを配置している。同様に、レンズ５０ｂには、サブ情報画素Ｇ２、Ｂ２、Ｒ３、Ｇ３が対応し、レンズ５０ｃには、サブ情報画素Ｂ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４が対応している。情報画素４７は、実際にはもっと多くのサブ情報画素が二次元に配列されている。
【０１１１】
光射出点の像は、レンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃを含むマイクロレンズアレイ４８とフィールドレンズ４９によって、眼の瞳５２の近傍５１に投影される。レンズ５０ａによる投影像Ｒ２、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１の位置に対応して、レンズ５０ｂによって投影像Ｇ３、Ｒ３、Ｂ２、Ｇ２が形成され、レンズ５０ｃによって投影像Ｂ４、Ｇ４、Ｒ４、Ｂ３が形成されている。すなわち、投影像は元のサブ情報画素の並びを四つずらして重ねている。この説明では、サブ情報画素単位で述べたが、実際にはサブ情報画素中にある光射出点の単位で、各色の並びを四つずつずらして重ねている。光射出点の投影像を四つずらして重ねることにより、一つの投影像の中にＲＧＢを重ねている。異なる色のサブ情報画素が投影像で重なるように四つのサブ情報画素で一つの光射出点群を形成し一つのレンズに対応させている。従って、どの光射出点の投影像を瞳に入射させてもＲＧＢの光束が入射することとなり、観察者はカラー画像を見ることが出来る。例えば、眼の瞳５２に投影される光射出点の投影像をＧ１、Ｂ２、Ｒ４とすると、図１５で示す画像５３が網膜上で観察される。
【０１１２】
先に述べたように網膜で観察する画素はレンズである。図１５では、レンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃを、それぞれＧ１、Ｂ２、Ｒ４のサブ情報画素（より詳しくは光射出点）からの光束が通過する。そのため、レンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃが網膜上で結像されると、そこに、Ｒ、Ｇ、Ｂの像が形成される。すなわち、観察者は、ＲＧＢのカラー画像を見ることが出来る。
【０１１３】
例えば、高精細のＬＣＤの情報画素の大きさを一辺９０μｍとするとＲＧＢのサブ情報画素は３０×９０μｍであるが、これを四つ合わせると１２０×９０μｍの複合画素となる。これに対応するレンズは１２０×９０μｍの矩形状のレンズである。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりは１．４ｍｍに抑えられる。
【０１１４】
なお、観察者は、観察できる画素数が１／４に減少するが、レンズの径が小さくならないので明るさは減少しない。また、マイクロレンズアレイ４８にフィールドレンズ４９の効果を持たせた複合マイクロレンズアレイを用いてもよい。
なお、その他の構成、作用、効果については、上述の実施形態と同様である。
【０１１５】
図１６は、第３実施形態の別の態様に係る表示装置の構成を示す図である。図１６に示す態様は、図１４、図１５の表示装置に対してフィールドレンズ４９を用いない場合である。これは、図１で示した表示装置に対して、サブ情報画素を四つ合わせて情報画素４７とし、この情報画素にレンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃのうちの一つのレンズを対応させた例である。
この表示装置による作用・効果は図１４、図１５に示す第３実施形態の表示装置と同様であるためその説明は省略する。
【０１１６】
（第４実施形態）
図１７は、第４実施形態の表示装置の構成を示す図である。図１８は、第４実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【０１１７】
図１７にサブ情報画素を三つ合わせて情報画素とし、この情報画素に一つのレンズに対応させた例を示す。
ＬＣＤの情報画素５４は、短冊状のサブ情報画素で構成されている。サブ情報画素の各々には、Ｒ、Ｇ、Ｂの色が割り当てられ、サブ情報画素Ｇ０、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ２、Ｂ３、Ｒ３、Ｇ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４が、この順に並んでいる。すなわち、隣接する情報画素のサブ情報画素の並びは異なる順序になっている。これらのサブ情報画素に少なくとも一つの光射出点が設けられている。また、レンズの大きさ・形状は情報画素を構成する三つのサブ情報画素を合わせたものと同じにしている。
なお、光射出点がブラックマトリクスに設けられたカラーフィルタであることはすでに述べたとおりである。
【０１１８】
第４実施形態の表示装置では、三つのサブ情報画素Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１で一つの情報画素を構成し、この情報画素により一つの光射出点群を形成している。そして、この情報画素に対応する位置に、一つのレンズ５７ａを配置している。同様に、レンズ５７ｂには、サブ情報画素Ｇ２、Ｂ２、Ｒ２が対応し、レンズ５７ｃには、サブ情報画素Ｂ３、Ｒ３、Ｇ３が対応している。情報画素５４は、実際にはもっと多くのサブ情報画素が二次元に配列されている。
【０１１９】
光射出点の像は、レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃを含むマイクロレンズアレイ５５とフィールドレンズ５７によって、眼の瞳５９の近傍５８に投影される。レンズ５７ａによる投影像Ｇ０、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２の位置に対応して、レンズ５７ｂによって投影像Ｂ１、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ２、Ｂ３が形成され、レンズ５７ｃによって投影像Ｒ２、Ｂ３、Ｒ３、Ｇ３、Ｒ４が形成されている。
【０１２０】
すなわち、投影像は元のサブ情報画素の並びを三つずらして重ねている。この説明では、サブ情報画素単位で述べたが、実際にはサブ情報画素中にある光射出点の単位で、各色の並びを三つずらして重ねている。光射出点の投影像を三つずらして重ねることにより、一つの投影像の中にＲＧＢを重ねている。
このとき、情報画素中のサブ情報画素がＲＧＢの同じ繰り返しの場合、同じ色が重なってしまうが、第４実施形態の表示装置では、情報画素中のサブ情報画素のＲＧＢの繰り返しを異なる順序にしているため、重なった光射出点の投影像がＲＧＢの重なりになる。また、異なる色のサブ情報画素が投影像で重なるように三つのサブ情報画素で一つの光射出点群を形成し一つのレンズに対応させている。従って、どの光射出点の投影像を瞳に入射させてもＲＧＢの光束が入射することとなり、観察者はカラー画像を見ることが出来る。例えば、眼の瞳５９に投影される光射出点の投影像をＢ１、Ｒ２、Ｇ３とすると、図１８で示す画像６０が網膜上で観察される。
【０１２１】
先に述べたように網膜で観察する画素はレンズであり、図１８では、レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃが、それぞれＢ１、Ｒ２、Ｇ３のサブ情報画素（より詳しくは光射出点）からの光束が通過する。そのため、レンズ５７ａ、５７ｂ、５７ｃが網膜上で結像されると、そこにＲ、Ｇ、Ｂの像が形成される。すなわち、観察者は、ＲＧＢのカラー画像を見ることが出来る。
【０１２２】
例えば、高精細のＬＣＤの情報画素の大きさを一辺９０μｍとするとＲＧＢのサブ情報画素は３０×９０μｍであるが、これを三つ合わせると情報画素と同じ９０×９０μｍの複合画素となる。これに対応するレンズは９０×９０μｍの矩形状のレンズである。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりは１．８ｍｍに抑えられる。
【０１２３】
なお、観察できる画素数が１／３に減少するが、レンズの径が小さくならないので明るさは減少しない。また、マイクロレンズアレイ５５にフィールドレンズ５６の効果を持たせた複合マイクロレンズアレイを用いてもよい。フィールドレンズを用いない場合は、図１６と同様になる。
なお、その他の構成、作用、効果については、上述の実施形態と同様である。
【０１２４】
（第５実施形態）
図１９は、液晶ディスプレイのカラー表示のための画素配置（ダイアゴナル配列）を示す斜視図である。図２０は、液晶ディスプレイのカラー表示のための画素配置（デルタ配列）を示す斜視図である。図１９、図２０は、通常用いられている液晶ディスプレイのカラー表示のための画素配置を示す。
図２１は、第５実施形態に係るカラー表示のためのサブ情報画素のダイアゴナル配列の例を示す図である。図２２は、第５実施形態に係るカラー表示のためのサブ情報画素のデルタ配列の例を示す図である。
【０１２５】
カラー表示の画素配置には、既に示したような短冊状のストライプ配置以外に、図２１に示すダイアゴナル配置（モザイク）や、図２２に示すデルタ配置がある。これらの場合にも、サブ情報画素を四つ合わせて、一つのレンズを対応させることにより、瞳上でＲＧＢの光束を重ねることができる。具体的には、図２１では、サブ情報画素６１ａを四つ合わせて一つの情報画素６１ｂとして一つのレンズに対応させ、図２２では、サブ情報画素６１ｃを四つ合わせて一つの情報画素６１ｄとして一つのレンズに対応させる。
従って、サブ情報画素が小さくてもレンズの開口径を大きく出来、回折による光射出点の瞳上での広がりを抑えることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、上述の実施形態と同様である。
【０１２６】
（第６実施形態）
図２３には上述の表示装置を適用した撮像装置の一例であるデジタルカメラを示している。図２３は、第６実施形態に係るデジタルカメラを示す斜視図である。
デジタルカメラ６２は、その前面に図示しない撮像レンズを備えている。レリースボタン６３、モードボタン６４、表示装置６５が設けられている。使用者（観察者）は撮像レンズを通して撮像された像を表示装置６５で確認しながらレリースボタン６３を押して撮影を行う。
【０１２７】
デジタルカメラ６２の表示装置６５には、図８で示した、マイクロレンズアレイ３３とブラックマトリクス３２を有する画素構成の液晶デバイスを用いる。これにより、老眼や近眼、乱視の人でもメガネを掛け外しすることなく、表示装置６５に表示された像を確認することができる。また、ピントや構図を確認することもできる。さらに、焦点の合った像を確認できるので、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェイス）を確認することができ、モードボタン６４で好みの撮影モードを選択して撮影することも可能となる。すなわち、老眼や遠視、近視、乱視の人でもメガネの掛け外しすることなく表示を確認できるモニター（表示装置６５）を備えてこそ本来の機能を使用することができる。なお、モードボタンとは、撮影感度や風景モード、夜景モードなど、撮影条件を設定するスイッチ類のことであり、図示しないズームレバー（ズームの操作用スイッチ）も含む。ここでは、一つしか示していないが、複数設けてもよい。
なお、表示装置のその他の構成、作用、効果については、上述の実施形態と同様である。
【０１２８】
（第７実施形態）
図２４に上述の表示装置を適用した携帯用電子機器の一例として携帯電話を示している。図２４は、第７実施形態に係る携帯電話を示す斜視図である。
携帯電話６６は、通話スイッチや文字入力用のテンキー６８や表示装置６７を備えている。携帯電話は、電話だけでなく、メールやインターネット接続による情報取得のため表示装置６７を備えている。
【０１２９】
携帯電話６６は、表示装置６７として図８で示した、マイクロレンズアレイ３３とブラックマトリクス３２を有する画素構成の液晶デバイスを用いる。これにより、老眼や近視、乱視の人でもメガネを掛け外しすることなく表示装置６７に表示された情報を焦点の合った状態で見ることが出来る。従って、通話だけでなくメールをすることができる。また、カメラモードスイッチ６９を押すことによって、携帯電話６６に一体的に設けられている図示しないカメラによって写真を撮影することも可能である。撮影においては、老眼や近視、乱視の人でも老眼鏡を掛け外しることなく、表示装置６７を用いて構図やピントを確認して写真を撮影することができる。また、老眼や近視、乱視の人でもメガネを掛け外しすることなく、表示装置６７に表示された撮影画像を焦点の合った状態で見ることが出来る。すなわち、老眼や遠視、近視、乱視の人でもメガネの掛け外しすることなく表示を確認できるモニター（表示装置６７）を備えてこそ、携帯電話に付加された機能を使用することができるのである。
なお、その他の構成、作用、効果については、上述の実施形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
以上のように、本発明に係る表示装置、並びに、それを備える電子機器、携帯用電子機器、携帯電話、及び撮像装置は、ＦＰＤを備えた携帯電話、デジタルカメラ、電子ブックなどのモバイル機器に有用である。
【符号の説明】
【０１３１】
１      光射出点
１ａ、１ｂ、１ｃ  光射出点（光射出点群）
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  レンズ
３      レンズ
３ａ    瞳
５      網膜
５’、５ａ、５ｂ  近傍
６、６ａ、６ｂ、６ｃ  像
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  光線
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  光線
１０ａ、１０ｂ  像
１１、１２、１３、１４  光束
１５    フィールドレンズ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  光射出点群
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  光射出点群像
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  光射出点
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ  投影像
２０    投影像
２２    液晶層
２３    ガラス基板
２４    画素電極
２５    ガラス基板
２６    共通電極
２７    偏光板
２８    光
２９    偏光板
３０    光
３１    カラーフィルタ
３２    ブラックマトリクス
３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂ  サブ情報画素
３３    マイクロレンズアレイ
３４    カラーフィルタ
３５    保護層
３６    複合マイクロレンズアレイ
３７、３８、３９  光射出点
４０    情報画素
４１    マイクロレンズアレイ
４２    フィールドレンズ
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ  レンズ
４４    近傍
４５    瞳
４６    画像
４７    情報画素
４８    マイクロレンズアレイ
４９    フィールドレンズ
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ  レンズ
５１    近傍
５２    瞳
５３    画像
５４    情報画素
５５    マイクロレンズアレイ
５６    フィールドレンズ
５７ａ、５７ｂ、５７ｃ  レンズ
５８    近傍
５９    瞳
６０    画像
６１ａ  サブ情報画素
６１ｂ  情報画素
６１ｃ  サブ情報画素
６１ｄ  情報画素
６２    デジタルカメラ
６３    レリースボタン
６４    モードボタン
６５    表示装置
６６    携帯電話
６７    表示装置
６８    テンキー
６９    カメラモードスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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