(57)【要約】【課題】比較的小さな対象物の、高精度の立体像を、高解像度で、しかも明るく表示する。【解決手段】表示素子（ＤＥ＜ａ、ｂ＞）と投映光学素子（ＰＯ＜ａ、ｂ＞）とを含む複数のマイクロプロジェクタ（ＭＰ＜ａ、ｂ＞）と、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）とを備え、各マイクロプロジェクタ（ＭＰ＜ａ、ｂ＞）は表示素子（ＤＥ＜ａ、ｂ＞）が表示する表示像を、投映光学素子（ＰＯ＜ａ、ｂ＞）を通して、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）へ投映し、表示素子（ＤＥ＜ａ、ｂ＞）は、駆動回路基板と、上記駆動回路基板の一方側の面に形成された複数のマイクロ発光素子とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロプロジェクタと、光学部材とを含む立体表示装置であって、
上記複数のマイクロプロジェクタの各々は、表示素子と、上記表示素子が表示する表示像を、上記光学部材に向けて、投映する投映光学素子とを含み、
上記表示素子は、駆動回路基板と、上記駆動回路基板の一方側の面に形成された複数のマイクロ発光素子とを含むことを特徴とする立体表示装置。
【請求項２】
上記複数のマイクロ発光素子中の少なくとも一部の上には、収束部が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項３】
上記複数のマイクロ発光素子が配置されている複数の画素領域は、発光しないバッファ領域によって、互いに隔てられていることを特徴とする請求項１または２に記載の立体表示装置。
【請求項４】
上記バッファ領域には、発光しないダミー素子が配置されており、
上記発光しないダミー素子は、上記画素領域に配置されているマイクロ発光素子と同一構造を有することを特徴とする請求項３に記載の立体表示装置。
【請求項５】
上記バッファ領域には、上記画素領域に配置されているマイクロ発光素子と同一構造のマイクロ発光素子が配置されており、上記バッファ領域のマイクロ発光素子は非発光であることを特徴とする請求項３に記載の立体表示装置。
【請求項６】
上記複数のマイクロ発光素子が配置されている複数の画素領域には、上記表示像を形成する複数の画素が配置されており、各画素は赤色サブ画素と、青色サブ画素と、緑色サブ画素とを含み、
上記赤色サブ画素と上記青色サブ画素と上記緑色サブ画素は、それぞれ、少なくとも１個のマイクロ発光素子を含むことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の立体表示装置。
【請求項７】
上記青色サブ画素に含まれるマイクロ発光素子は、窒化物半導体層を含み、
上記青色サブ画素は、上記窒化物半導体層からの青色光を出すことを特徴とする請求項６に記載の立体表示装置。
【請求項８】
上記赤色サブ画素に含まれるマイクロ発光素子は、窒化物半導体層を含み、
上記赤色サブ画素に含まれるマイクロ発光素子上には、第１波長変換層が備えられており、
上記赤色サブ画素は、上記窒化物半導体層からの青色光を、上記第１波長変換層により、赤色光に変換して出すことを特徴とする請求項６または７に記載の立体表示装置。
【請求項９】
上記緑色サブ画素に含まれるマイクロ発光素子は、窒化物半導体層を含み、
上記緑色サブ画素に含まれるマイクロ発光素子上には、第２波長変換層が備えられており、
上記緑色サブ画素は、上記窒化物半導体層からの青色光を、上記第２波長変換層により、緑色光に変換して出すことを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の立体表示装置。
【請求項１０】
上記マイクロプロジェクタの、投映光学素子による、上記表示像の拡大倍率は１倍以上であることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の立体表示装置。
【請求項１１】
上記投映光学素子の開口径は、上記表示像の大きさより大きいことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の立体表示装置。
【請求項１２】
上記光学部材は、複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の立体表示装置。
【請求項１３】
上記マイクロレンズアレイに備えられた各マイクロレンズには、上記表示素子の上記表示像を形成する領域である画素領域中のＮ（Ｎは１以上の自然数）個の画素が表示する像が投映され、
（１０００／Ｎ）ｃｄ／ｍ２より大きい輝度を有することを特徴とする請求項１２に記載の立体表示装置。
【請求項１４】
上記マイクロレンズアレイと、上記複数のマイクロプロジェクタの各々の投映光学素子が上記表示像を投映して形成する投映面との間には、上記マイクロレンズの境界を区切る隔壁が備えられており、
上記隔壁は、光吸収材を含む材料であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の立体表示装置。
【請求項１５】
上記立体表示装置が生成した立体像を、空中に表示する反射光学素子を備えたことを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の立体表示装置。
【請求項１６】
上記複数のマイクロプロジェクタの各々は、曲面基板上に配置され、
上記曲面基板上に配置された複数のマイクロプロジェクタの各々の光軸は、上記曲面基板の曲率中心を向いており、
上記光学部材は、上記複数のマイクロプロジェクタの各々が生成した立体像を、空中に表示する反射光学素子であることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体像を表示する立体表示装置、及び空中に浮遊する立体像を表示する立体表示装置（空中立体表示装置ともいう）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な角度から立体像を見ることができる立体表示技術として、例えば、インテグラルイメージング技術（インテグラル・フォトグラフィ技術とも言う）が知られている。インテグラルイメージング技術は、フラットパネルディスプレイとレンズアレイとを組み合わせた構成であり、フラットパネルディスプレイの各ピクセルから発せられた光を、レンズにより偏向することで、水平視差と、垂直視差とを生じさせている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、立体表示の精細性と画像の解像度を両立する事を目的として、複数のプロジェクタとレンズアレイを組み合わせた構成（マルチプロジェクタ方式）も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、特殊な反射光学素子を使って、空中に立体像を表示させる技術が提案されており、例えば、２面コーナーリフレクタアレイ（Dihedral Corner Reflector Array：ＤＣＲＡ）と言う反射光学素子を用いているものがある（例えば、特許文献２参照）。この技術では、対象物の上にＤＣＲＡを配置することで、ＤＣＲＡの上部空間に、対象物を、空中に浮遊している様に表示させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７９８９４（２００３年１０月２日公開）
【特許文献２】ＷＯ２０１０−１３１６２２（２０１０年１１月１８日公開）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】高木康博、「３Ｄディスプレイ技術：裸眼からホログラフィーまで」、ディスプレイ技術年鑑２０１２、日経ＢＰ社
【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、例えば、医師が手術の検討の為に、患者の心臓等の臓器を原寸大（実物大）で、高精度及び高解像度の立体像を見る様なシチュエーションを想定すると、従来のインテグラルイメージング技術では、非常に高解像度（例えば、４Ｋ×２Ｋ以上の解像度）な中小型のフラットパネルディスプレイを用いなければならない。高解像度な中小型のフラットパネルディスプレイの場合、各画素のサイズが小さくなり、各画素に表示される画像が暗くなってしまうという問題がある。
【０００８】
ここで、立体像の精度とは、対象物を表示する際に、異なる角度からの表示を、どれだけ多く表示できるかを意味し、立体像の解像度とは、対象物をどれだけ細かく表示できるかを意味している。
【０００９】
また、従来のマルチプロジェクタ方式は、高解像度と高輝度を両立させる事が出来るが、小型化が難しく、上述したような患者の心臓等の臓器を原寸大（実物大）で見る必要がある場合などのように、比較的小さな立体像を見る用途には向かない。
【００１０】
本発明の一態様は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、比較的小さな対象物の、高精度の立体像を、高解像度で、しかも明るく表示することができる立体表示装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る立体表示装置は、複数のマイクロプロジェクタと、光学部材とを含む立体表示装置であって、上記複数のマイクロプロジェクタの各々は、表示素子と、上記表示素子が表示する表示像を、上記光学部材に向けて、投映する投映光学素子とを含み、上記表示素子は、駆動回路基板と、上記駆動回路基板の一方側の面に形成された複数のマイクロ発光素子とを含む。
【００１２】
上記構成によれば、比較的小さな対象物の、高精度の立体像を、高解像度で、しかも明るく表示することができる立体表示装置を実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
比較的小さな対象物の、高精度の立体像を、高解像度で、しかも明るく表示することができる立体表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る立体表示装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る立体表示装置の表示部の正面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る立体表示装置の表示部の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る立体表示装置の投映像の平面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る立体表示装置の視領域を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る立体表示装置の表示部に備えられた表示素子の断面図である。
【図７】収束部としてのマイクロレンズを備えていない立体表示装置の発光強度分布と、収束部としてのマイクロレンズを備えている立体表示装置の発光強度分布とを示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態２に係る立体表示装置の表示部の構成を模式的に示す拡大断面図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る立体表示装置の投映像の平面図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る立体表示装置の表示部に備えられた表示素子の断面図である。
【図１１】本発明の実施形態５に係る立体表示装置の表示部に備えられた表示素子の断面図である。
【図１２】本発明の実施形態６に係る空中に浮遊する立体像を表示する立体表示装置の構成を模式的に示す図である。
【図１３】本発明の実施形態７に係る空中に浮遊する立体像を表示する立体表示装置の構成を模式的に示す図である。
【図１４】本発明の実施形態８に係る空中に浮遊する立体像を表示する立体表示装置の構成を模式的に示す図である。
【図１５】本発明の実施形態８に係る空中に浮遊する立体像を表示する立体表示装置の一部分を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について図１から図１５に基づいて説明すれば、次の通りである。以下、説明の便宜上、特定の実施形態にて説明した構成と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付記し、その説明を省略する場合がある。
【００１６】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、図１から図７に基づいて説明する。
【００１７】
（立体表示装置３１の全体構成について）
図１は、立体表示装置３１の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、立体表示装置３１は、表示部２６と、駆動回路２７と、データ処理ユニット２８と、画像データ格納部２９とを含む。なお、画像データ格納部２９は、必要に応じて備えればよく、画像データを立体表示装置３１内に格納しておく必要がない場合などには、備えなくてもよい。
【００１８】
データ処理ユニット２８は、データ処理ユニット２８に有線接続又は無線接続された外部の画像サーバ等の外部システム３０から画像データを取得する。また、データ処理ユニット２８は、例えば、コンピュータグラフィック技術により画像データを生成可能に構成されていてもよい。
【００１９】
データ処理ユニット２８により生成された画像データ又は、データ処理ユニット２８が外部システム３０から取得した画像データが、物体を複数の互いに異なる方向から表したイメージデータである３Ｄ画像データである場合は、データ処理ユニット２８は、この３Ｄ画像データを駆動回路２７にそのまま送る。一方、データ処理ユニット２８が外部システム３０から取得した画像データが、３Ｄ画像データでない場合は、データ処理ユニット２８は、取得した画像データに基づいて、３Ｄ画像データを生成して駆動回路２７に送る。
【００２０】
なお、データ処理ユニット２８が外部システム３０から取得した画像データは、画像データ格納部２９に格納されてもよく、図１中において点線で示すように、必要に応じて、データ処理ユニット２８は、画像データ格納部２９に格納された画像データを取り出してもよい。
【００２１】
駆動回路２７は、データ処理ユニット２８からの３Ｄ画像データに基づいて、表示部２６の各画素に発光量を伝達することで、表示部２６を発光駆動させ、立体像を表示させる。
【００２２】
なお、駆動回路２７及びデータ処理ユニット２８は、公知の種々の技術を用いて構成することができるものであるため、本実施形態では、表示部２６について主に説明する。
【００２３】
（表示部２６の構成について）
表示部２６は、１枚のマイクロレンズアレイＭＬＡと、複数のマイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞〜ＭＰ＜４、４＞（本実施形態においては１６個）とを含む。なお、ＭＰ＜ａ、ｂ＞（ａ及びｂは１以上の自然数）という表記は、複数の同一マイクロプロジェクタを区別するための表記である。
【００２４】
マイクロレンズアレイＭＬＡには、マイクロレンズＭＬ＜１、１＞〜ＭＬ＜４８、３２＞（本実施形態においては１５３６個）が２次元アレイ状に配置されている。なお、ＭＬ＜ｉ、ｊ＞（ｉ及びｊは１以上の自然数）という表記は、複数の同一マイクロレンズを区別するための表記である。
【００２５】
本実施形態においては、説明の便宜上、表示部２６が、１６個のマイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞〜ＭＰ＜４、４＞と、１５３６個のマイクロレンズＭＬ＜１、１＞〜ＭＬ＜４８、３２＞とを備えた場合を、一例に挙げて説明するが、これに限定されることはなく、マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞の数やマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の数は、求められる表示部の仕様に合わせて適宜決めることができるのは言うまでもない。
【００２６】
投映領域ＰＡ＜１、１＞は、マイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞の投映領域であり、投映領域ＰＡ＜１、２＞は、マイクロプロジェクタＭＰ＜１、２＞の投映領域であり、投映領域ＰＡ＜１、３＞は、マイクロプロジェクタＭＰ＜１、３＞の投映領域であり、投映領域ＰＡ＜１、４＞は、マイクロプロジェクタＭＰ＜１、４＞の投映領域である。図１に図示しているように、各マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞の投映領域ＰＡ＜ａ、ｂ＞は、マイクロレンズアレイＭＬＡと重畳する領域である。なお、ＰＡ＜ａ、ｂ＞（ａ及びｂは１以上の自然数）という表記は、複数の投映領域を区別するための表記である。
【００２７】
図２は、立体表示装置３１の表示部２６の正面図である。
【００２８】
図示しているように、４行４列に配置された計１６台のマイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞〜ＭＰ＜４、４＞の投映領域ＰＡ＜１、１＞〜ＰＡ＜４、４＞がマイクロレンズアレイＭＬＡと重畳している。本実施形態においては、計１６台のマイクロプロジェクタを４行４列に配置した場合を一例に挙げて説明するが、マイクロプロジェクタの数や配置パターンはこれに限定されることなく、適宜決定することができる。
【００２９】
また、本実施形態においては、マイクロレンズアレイＭＬＡが、１５３６個のマイクロレンズＭＬ＜１、１＞〜ＭＬ＜４８、３２＞を備えている場合、すなわち、各マイクロプロジェクタの各投映領域当たり、９６個のマイクロレンズが備えられた場合を一例に挙げて説明するが、これに限定されることはなく、マイクロレンズの総数は、数十個から数千個まで、適宜選択することができ、各マイクロプロジェクタの各投映領域当たりのマイクロレンズの数も適宜選択することができる。
【００３０】
図３は、図２に示したマイクロレンズアレイＭＬＡとマイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞〜ＭＰ＜４、４＞の配置を説明する断面図である。なお、図３においては、マイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞及びマイクロプロジェクタＭＰ＜２、１＞のみを図示し、その他のマイクロプロジェクタの図示は省略した。
【００３１】
図示しているマイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞及びマイクロプロジェクタＭＰ＜２、１＞を含む１６個のマイクロプロジェクタは、同一構成及び同一配置であるため、ここでは、マイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞の構成及び配置についてのみ説明する。
【００３２】
マイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞は、表示素子ＤＥ＜１、１＞と、表示素子ＤＥ＜１、１＞が表示する表示像を投映する投映光学素子ＰＯ＜１、１＞とを備えている。表示素子ＤＥ＜１、１＞が表示する表示像を、投映光学素子ＰＯ＜１、１＞によって、投映面ＰＰ上に結像する。ここで、表示素子ＤＥ＜１、１＞と投映光学素子ＰＯ＜１、１＞の光学的中心との間の距離を表示素子距離Ｌｄとし、投映光学素子ＰＯ＜１、１＞の光学的中心と投映面ＰＰとの間の距離を投映距離Ｌｐとし、投映光学素子ＰＯ＜１、１＞の焦点距離をｆｐとすると、１／Ｌｄ＋１／Ｌｐ＝１／ｆｐの関係を満たすように、表示素子ＤＥ＜１、１＞及び投映光学素子ＰＯ＜１、１＞が配置されている。なお、ＰＯ＜ａ、ｂ＞（ａ及びｂは１以上の自然数）という表記は、複数の同一投映光学素子を区別するための表記であり、ＤＥ＜ａ、ｂ＞（ａ及びｂは１以上の自然数）という表記は、複数の同一表示素子を区別するための表記である。図３では投映光学素子ＰＯ＜ａ、ｂ＞として、単純な凸レンズを例示しているが、複数枚のレンズからなる複合レンズであっても良いし、反射鏡よりなる投映光学素子であっても良い。
【００３３】
投映面ＰＰ上には、表示素子ＤＥ＜１、１＞が表示する表示像が、（Ｌｐ／Ｌｄ）倍に拡大された実像として投映される。この拡大倍率が大きい程、立体像は大きく表示されるため、解像度が確保される範囲で、拡大倍率は大きいことが好ましい。拡大倍率を大きくする事で、マイクロプロジェクタを小さく出来れば、マイクロプロジェクタの製造コストを低減できる為である。拡大倍率は１倍以上であることが好ましく、２倍以上であることが更に好ましい。なお、投影面ＰＰとマイクロレンズアレイＭＬＡとの間の距離は、マイクロレンズＭＬ＜１、１＞〜ＭＬ＜４８、３２＞の焦点距離ｆｍと等しく設定されている。
【００３４】
マイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞〜ＭＰ＜４、４＞の各々の投映光学素子ＰＯ＜１、１＞〜ＰＯ＜４、４＞は、表示素子ＤＥ＜１、１＞〜ＤＥ＜４、４＞の表示像をマイクロレンズアレイＭＬＡに向けて投映する。
【００３５】
図４は、立体表示装置３１の表示部２６に備えられた表示素子ＤＥ＜１、１＞が表示する表示像が投映面ＰＰ上に投映結像された像と、マイクロレンズアレイＭＬＡとを示した模式図である。
【００３６】
マイクロレンズＭＬ＜１、１＞〜ＭＬ＜４８、３２＞の各々には、８行８列の計６４個の投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞が対応している。例えば、図示しているように、マイクロレンズＭＬ＜１、１＞には、投映像ＰＸ＜１、１＞〜ＰＸ＜８、８＞が対応しており、投映像ＰＸ＜１、１＞〜ＰＸ＜８、８＞には、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞上の１個の画素領域が対応している。投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞は、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞上の画素、すなわち、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞が表示する表示像の投映光学素子ＰＯ＜ａ、ｂ＞による投影像である。なお、ＰＸ＜ｓ、ｔ＞（ｓ及びｔは１以上の自然数）という表記は、複数の投映像を区別するための表記である。
【００３７】
詳しくは後述するが、マイクロレンズＭＬ＜１、１＞〜ＭＬ＜４８、３２＞の各々に、６４個の投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞が対応していることは、或る対象物を、６４個の異なる方向から見た像に対応している。以下では、各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞に対応する表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の画素数をＮで表す。したがって、本実施形態においては、Ｎ＝６４であるが、これに限定されることはなく、各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞に対応する表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の画素数は、立体像の精度に応じて適宜選択することができる。なお、より高精度の立体像を表示するためには、各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞に対応する表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の画素数を増やす必要がある。本実施形態においては、立体表示装置３１がフルカラー表示に対応しているので、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の各画素は、赤色、青色及び緑色を発するサブ画素を含み、各画素の半分を緑色サブ画素に当て、各画素の残りの半分を、赤色と青色サブ画素に当てる場合を例示しているが、各画素の構成はこれに限定されることはない。
【００３８】
図４に図示されているように、隣接するマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞間、すなわち、マイクロレンズＭＬ＜１、１＞とマイクロレンズＭＬ＜２、１＞との間、マイクロレンズＭＬ＜１、１＞とマイクロレンズＭＬ＜１、２＞との間及びマイクロレンズＭＬ＜１、１＞とマイクロレンズＭＬ＜２、２＞との間には、各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞に対応する６４個の投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞群同士が連続しないように、図中Ｘ方向及び図中Ｙ方向に幅Ａを有するバッファ領域ＢＡを設けることが好ましい。
【００３９】
このようにバッファ領域ＢＡを設けるのは、各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の端部では、レンズの加工精度が落ち、表示精度の低下が生じる場合が有り、このような表示精度の悪化を避けるためである。また、このようなバッファ領域ＢＡを設けることで、マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞の投映領域ＰＡ＜ａ、ｂ＞同士をオーバラップさせずに、マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞を配置することが容易となる。本実施形態においては、図中Ｘ方向及び図中Ｙ方向に同じ幅Ａを有するバッファ領域ＢＡを設けた場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、図中Ｘ方向及び図中Ｙ方向において異なる幅を有するバッファ領域ＢＡを設けてもよい。
【００４０】
投映面ＰＰ上での隣接する投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞間の距離は、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞上の隣接する画素間距離の（Ｌｐ／Ｌｄ）倍となっている。また、投映面ＰＰ上でのバッファ領域ＢＡの幅Ａに対応するように、各表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞にはその幅が（Ａ・Ｌｄ／Ｌｐ）である非発光領域であるバッファ領域ＢＡ’が設けられている。
【００４１】
図５は、図４に図示した表示部２６のＡ−Ａ’線の断面図であり、投映面ＰＰ上に結像された表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞とマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の関係を示している。
【００４２】
図示しているように、投影面ＰＰとマイクロレンズアレイＭＬＡとの間の距離は、マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の焦点距離ｆｍと等しく設定されている。したがって、投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞が発する光は、マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞によって集光され、マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞を透過すると、互いに平行な光として、発散すること無く、一定方向に放射される。なお、投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞が発する光の進行方向は次のように計算できる。マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の光軸ＯＡＭＬと、投映面ＰＰとの交点を原点Ｏとして、投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞の座標を（Ｘｓ，Ｙｔ）とすると、投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞が発する光は、マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の光軸ＯＡＭＬに対して、Ｘ方向にθｘ、Ｙ方向にθｙに進む。ここで、ｔａｎθｘ＝−Ｘｓ／ｆｍ、ｔａｎθｙ＝−Ｙｔ／ｆｍである。
【００４３】
このように、立体表示装置３１の表示部２６では、マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の各々が、投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞に対応する、互いに異なる方向に向けて光を放出する。この光を放出する領域全体が観察者ＰＥの視領域ＶＲとなる。図示しているように、観察者ＰＥが、表示部２６を見る方向を変えると、見える投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞が変わる。このため、投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞がそれぞれ対応する方向から見た対象物の光信号を正しく表示することにより、観察者ＰＥは視点を変えることで、自然な立体像を認識することができる。
【００４４】
（表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の構成について）
図６の（ａ）は、図４に図示した表示部２６のＡ−Ａ’線に対応する部分の表示素子ＤＥ＜１、１＞の一部を示す断面図であり、図６の（ｂ）は、表示素子ＤＥ＜１、１＞における共通接続領域ＣＣＲと、ダミー領域ＤＲと、外周部ＥＲを示す断面図である。
【００４５】
図６の（ａ）に図示するように、表示素子ＤＥ＜１、１＞の画素領域ＧＲには、複数の画素がアレイ状に配置されており、各画素は、一つの青色サブ画素ＢＳＵＢと、一つの赤色サブ画素ＲＳＵＢと、一つの緑色サブ画素ＧＳＵＢとを含む（図４参照）。青色サブ画素ＢＳＵＢからは青色光（例えばピーク波長４６０ｎｍ±１５ｎｍ）が、赤色サブ画素ＲＳＵＢからは赤色光（例えばピーク波長６３０ｎｍ±１５ｎｍ）が、緑色サブ画素ＧＳＵＢからは緑色光（例えばピーク波長５２０ｎｍ±１５ｎｍ）が、駆動回路２７からの各画素の発光量データ、すなわち、各サブ画素の階調データに応じて、それぞれ発せられ、各サブ画素の発光量を調整することで、各画素は様々な色の光を発することができる。
【００４６】
尚、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の解像度を高めながら、製造コストを低減する為には、画素サイズは小さい事が好ましく、画素の大きさは６０μｍ以下であってもよく、好ましくは２０μｍ以下、更に好ましくは１０μｍ以下であってもよい。サブ画素の最大長、従って、マイクロ発光素子の最大長も同様である。
【００４７】
図６の（ｂ）に図示するように、表示素子ＤＥ＜１、１＞は、画素領域ＧＲとともに、共通接続領域ＣＣＲと、ダミー領域ＤＲと、外周部ＥＲとを含む。
【００４８】
図６の（ａ）及び図６の（ｂ）に図示するように、一つの赤色サブ画素ＲＳＵＢは、一つのマイクロＬＥＤ素子６０Ｒ（マイクロ発光素子）を含み、一つの青色サブ画素ＢＳＵＢは、一つのマイクロＬＥＤ素子６０Ｂ（マイクロ発光素子）を含み、一つの緑色サブ画素ＧＳＵＢは、一つのマイクロＬＥＤ素子６０Ｇ（マイクロ発光素子）を含む。各サブ画素に含まれるマイクロ発光素子の数は複数でも構わない。
【００４９】
なお、マイクロＬＥＤ素子６０Ｒは、赤色サブ画素ＲＳＵＢに配置された青色光を発するマイクロＬＥＤ素子であり、マイクロＬＥＤ素子６０Ｂは、青色サブ画素ＢＳＵＢに配置された青色光を発するマイクロＬＥＤ素子であり、マイクロＬＥＤ素子６０Ｇは、緑色サブ画素ＧＳＵＢに配置された青色光を発するマイクロＬＥＤ素子であるので、マイクロＬＥＤ素子６０Ｒ、マイクロＬＥＤ素子６０Ｂ及びマイクロＬＥＤ素子６０Ｇは同一構造を有する。また、図６では、赤色サブ画素ＲＳＵＢと緑色サブ画素ＧＳＵＢについては、波長変換層を使用する構成を例示しているが、青色サブ画素ＢＳＵＢの様に、赤色サブ画素ＲＳＵＢが赤色を発光するマイクロＬＥＤ素子を有する構成であっても良いし、緑色サブ画素ＧＳＵＢが緑色を発光するマイクロＬＥＤ素子を有する構成であっても良い。
【００５０】
本実施形態においては、赤色サブ画素ＲＳＵＢ、青色サブ画素ＢＳＵＢ及び緑色サブ画素ＧＳＵＢを、図４及び図６に図示するような形状としたが、これに限定されることはなく、各色サブ画素の形状は、長方形を平行に並べるパターンでも良く、各色サブ画素に必要な大きさや、用途によって適宜、変更できる。また、その形状は矩形に限定されない。
【００５１】
更に、必要に応じて、黄色等、他の色のサブ画素を加えることも可能であるし、立体表示装置をフルカラー表示に対応させる必要がない場合には、各画素をサブ画素１種または２種のみで構成することも可能である。
【００５２】
図６に図示しているように、青色光を発するマイクロＬＥＤ素子である、マイクロＬＥＤ素子６０Ｒ、マイクロＬＥＤ素子６０Ｂ及びマイクロＬＥＤ素子６０Ｇの各々は、Ｎ側層１１、発光層１２及びＰ側層１３を含む窒化物半導体層１４と、Ｐ電極１９Ｐと、共通Ｎ電極５６とを備えており、光射出方向側に共通Ｎ電極５６を、駆動回路基板５０側にＰ電極１９Ｐを配置している。なお、本実施形態においては、各画素の半分を緑色サブ画素ＧＳＵＢに当て、各画素の残りの半分を、赤色サブ画素ＲＳＵＢと青色サブ画素ＢＳＵＢに当てているので、マイクロＬＥＤ素子６０Ｇのサイズが最も大きく、マイクロＬＥＤ素子６０Ｒ及びマイクロＬＥＤ素子６０Ｂのサイズは同じで、マイクロＬＥＤ素子６０Ｇのサイズより小さい。
【００５３】
Ｐ電極１９Ｐは、駆動回路基板５０上のＰ側電極５１に接続され、共通Ｎ電極５６は、図６の（ｂ）に図示する共通接続領域ＣＣＲにおいて、プラグ５５を介して、駆動回路基板５０上のＮ側電極５２に接続されており、マイクロＬＥＤ素子６０Ｒ・６０Ｂ・６０Ｇはそれぞれ対応するＰ側電極５１から電流が供給され、発光する。
【００５４】
光射出方向は、駆動回路基板５０と反対の方向であり、共通Ｎ電極５６側である。マイクロＬＥＤ素子６０Ｒ・６０Ｂ・６０Ｇは画素分離溝１５によって、個別に分割されており、画素分離溝１５は埋め込み材２０によって、埋められている。
【００５５】
駆動回路基板５０の画素領域ＧＲには、各画素の駆動回路が配置され、駆動回路基板５０の主にダミー領域ＤＲには、行選択回路、列信号出力回路、画像処理回路、入出力回路等が配置されている。駆動回路基板５０上のダミー電極５３は、窒化物半導体層１４を固定すると共に、これらの回路を遮光するために配置されている。なお、ダミー領域ＤＲは、表示素子ＤＥ＜１、１＞の画素領域ＧＲ、共通接続領域ＣＣＲ、外周部ＥＲ以外の領域である。
【００５６】
図６の（ｂ）に図示するように、共通接続領域ＣＣＲ及びダミー領域ＤＲには窒化物半導体層１４配置されているが、窒化物半導体層１４は、発光せず、表面の平坦性を確保するために配置されている。駆動回路基板５０の出来るだけ広い面積の平坦性を確保する事で、波長変換層やマイクロレンズの形成が容易となる。例えば、ダミー領域ＤＲに窒化物半導体層１４が配置されないと、画素領域ＧＲの近傍に数μｍの高さの段差が生じ、波長変換層やマイクロレンズを形成する為の樹脂を塗布する際にストリエーションが生じ、画素領域に均一な厚さの波長変換層やマイクロレンズを形成できなくなると言う問題が生じる。
【００５７】
外周部ＥＲは、表示素子ＤＥ＜１、１＞の外縁を規定し、表示素子ＤＥ＜１、１＞を個片に切り離すための切断領域や、ワイヤーボンドパッド等の外部回路との接続部である外部接続電極５４を含む。なお、外周部ＥＲでは、窒化物半導体層１４は除去されている。
【００５８】
また、図６の（ａ）に図示するように、画素領域ＧＲ間には、非発光領域であるバッファ領域ＢＡ’が設けられており、バッファ領域ＢＡ’には窒化物半導体層１４と、ダミーＰ電極１９Ｄと、共通Ｎ電極５６と、Ｐ側電極５１とが備えられており、これらを覆うように、遮光部材である平坦部２４が備えられている。
【００５９】
また、図６の（ａ）に図示するように、画素領域ＧＲ間には、非発光領域であるバッファ領域ＢＡ’が設けられている。図６（ａ）ではバッファ領域ＢＡ’には、マイクロＬＥＤ素子（マイクロ発光素子）６０Ｒ、６０Ｇ，６０Ｂと同じ構造の、窒化物半導体層１４と、ダミーＰ電極１９Ｄと、共通Ｎ電極５６と、Ｐ側電極５１とが備えられており、これらを覆うように、遮光部材である平坦部２４が備えられている。すなわち、バッファ領域ＢＡ’に設けられた、ダミー素子は、マイクロＬＥＤ素子６０Ｒ、６０Ｇ，６０Ｂと同じ構造を有する。このような構成の場合、画素領域ＧＲとバッファ領域ＢＡ‘の構造を共通化する事で、製造を容易にすると言う効果があるが、これに限定されるものではない。
【００６０】
（赤色サブ画素ＲＳＵＢ、青色サブ画素ＢＳＵＢ及び緑色サブ画素ＧＳＵＢの構成）
青色サブ画素ＢＳＵＢでは、共通Ｎ電極５６上に透明樹脂パターンからなる透明部２１が備えられており、マイクロＬＥＤ素子６０Ｂが発する青色光を、そのまま外部へ放出する。なお、透明部２１は散乱粒子を含んでいても良い。
【００６１】
赤色サブ画素ＲＳＵＢでは、共通Ｎ電極５６上にマイクロＬＥＤ素子６０Ｒが発する青色光を赤色光に波長変換する材料を含む樹脂パターンである赤色変換部２２（第１波長変換層）が備えられており、赤色光を放出する。なお、赤色変換部２２は散乱粒子を含んでいても良い。
【００６２】
緑色サブ画素ＧＳＵＢでは、共通Ｎ電極５６上にマイクロＬＥＤ素子６０Ｇ発する青色光を緑色光に波長変換する材料を含む樹脂パターンである緑色変換部２３（第２波長変換層）が備えられており、緑色光を放出する。なお、緑色変換部２３は散乱粒子を含んでいても良い。
【００６３】
図６の（ａ）に図示するように、透明部２１上にはマイクロレンズ２５Ｂ（収束部）が、赤色変換部２２上にはマイクロレンズ２５Ｒ（収束部）が、緑色変換部２３上にはマイクロレンズ２５Ｇ（収束部）がそれぞれ配置されている。マイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇ・２５Ｂの各々は、透明な樹脂によって、レンズ状の形状に形成されており、透明部２１、赤色変換部２２、及び緑色変換部２３が発する光を収束させる作用を有する。なお、マイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇ・２５Ｂの各々は、透明部２１、赤色変換部２２、及び緑色変換部２３を完全に覆っていることが好ましい。
【００６４】
図７の（ａ）は、立体角の面積を考慮してない場合における、収束部としてのマイクロレンズを備えていない立体表示装置の発光強度分布と、収束部としてのマイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇ・２５Ｂを備えている立体表示装置３１の発光強度分布とを示すグラフである。
【００６５】
一方、図７の（ｂ）は、立体角の面積を考慮した場合における、収束部としてのマイクロレンズを備えていない立体表示装置の発光強度分布と、収束部としてのマイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇ・２５Ｂを備えている立体表示装置３１の発光強度分布とを示すグラフである。
【００６６】
なお、図７においては、赤色変換部２２及び緑色変換部２３を総称して、波長変換層と記す。
【００６７】
図７の（ａ）のＡプロットのように、マイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇが無い場合には、赤色変換部２２から放出される赤色光や緑色変換部２３から放出される緑色光は、放射角η（波長変換層（赤色変換部２２または緑色変換部２３）の表面の鉛直線と放出光がなす角度）で０度から９０度まで広がっている。また、図７の（ｂ）のＡプロットのように、立体角の面積を考慮すると、放射角ηは、４０度から６０度程度の範囲に、放射強度のピークがある。
【００６８】
したがって、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞が発する赤色光や緑色光を有効に活用するためには、少なくとも放射角ηが６０度程度までの光を収束しなければならない。放射角ηの光を収束するためには、結像光学系がレンズの場合には、レンズの焦点距離をｆｐとすると、レンズの開口径φは、少なくともφ＝２・ｆｐ・ｔａｎηでなければならず、η＝６０度では、φ≒３．５・ｆとなる。レンズ径が小さければ、収束されない赤色光や緑色光は無駄となるばかりか、機器内部で反射して、迷光となり、表示画像のコントラストを低下させかねない。
【００６９】
マイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇを配置することで、放射角ηの大きな光を光射出方向に屈折させることができるため、図７の（ａ）及び図７の（ｂ）のＢプロットのように、赤色光や緑色光の放射角分布を狭くし、光軸方向に収束させることができる。したがって、より小さなレンズで収束効率を高めることができる。或いは、レンズサイズが同じなら、より多くの光を収束できるため、表示画像を明るく出来る。また、一定の明るさが必要な場合には、マイクロＬＥＤ素子６０Ｒ・６０Ｂ・６０Ｇの駆動電流を減らして、消費電力を低減することができる。
【００７０】
また、青色光の場合も同様であり、青色サブ画素ＢＳＵＢの場合には、波長変換層が無く、マイクロＬＥＤ素子６０Ｂが発する青色光がそのまま放出されるが、青色光は発光層１２において、一般には等方的に発せられるため、波長変換層が有る場合と、類似の放射角分布を有しており、上述した赤色光や緑色光の場合と同様の効果がある。このような理由から、本実施形態においては、赤色サブ画素ＲＳＵＢ及び緑色サブ画素ＧＳＵＢのみでなく、青色サブ画素ＢＳＵＢについても収束部としてのマイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇ・２５Ｂを設けた。本実施形態においては、収束部としてマイクロレンズを設けた場合を一例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、収束部は、各色サブ画素ＲＳＵＢ・ＧＳＵＢ・ＢＳＵＢが放射する光を前方に収束する効果が有る反射壁などでも良い。
【００７１】
（立体表示装置の特性について）
発明者らは、上述した立体表示装置３１とは異なる以下に示す構成の立体表示装置について、実際に輝度を評価した。
・マイクロレンズアレイＭＬＡの構成
・マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の配置ピッチはＸ方向、Ｙ方向共に、２５０μｍ
・マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の焦点距離ｆｍは２５０μｍ
・マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の数は６００×４００個、（ｉ＝１〜４００、ｊ＝１〜６００）
・投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞の構成
・投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞の数は、６行６列の３６個（ｓ、ｔ＝１〜６）
・３６個の投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞の配列中心は、マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の光軸上
・投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞のピッチは、Ｘ方向、Ｙ方向共に、３１．２５μｍ
・視領域ＶＲは、Ｘ方向、Ｙ方向共に、±１７．３５度
・投映面ＰＰ上のバッファ領域ＢＡの幅は６２．５μｍ
・マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞の構成
・投映光学素子ＰＯ＜ａ、ｂ＞の焦点距離ｆｐは２０ｍｍ
・投映光学素子ＰＯ＜ａ、ｂ＞のＦ値は１．２（開口径１６．７ｍｍ）
・投映距離Ｌｐ＝８２．５ｍｍ、表示素子距離Ｌｄ＝２６．４ｍｍ（倍率：３．１２５倍）
・投映領域ＰＡ＜ａ、ｂ＞の大きさは、３７．５ｍｍ×２５ｍｍ
・マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞は４行４列配置（ａ、ｂ＝１〜４）、計１６台
・表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の構成
・有効画素数：９００×６００、画素サイズ１０μｍ、バッファ領域ＢＡ’の幅２０μｍ
・発光領域は１２ｍｍ×８ｍｍ
・マイクロＬＥＤ素子６０Ｒ・６０Ｂ・６０Ｇは青色発光素子、ピーク波長４６０ｎｍ
・青色サブ画素ＢＳＵＢ、赤色サブ画素ＲＳＵＢの大きさは５μｍ□、緑サブ画素ＧＳＵＢは５μｍ×１０μｍ。
【００７２】
・赤色サブ画素ＲＳＵＢ：青色光を、量子ドットを樹脂中に混ぜた波長変換層により赤色へ変換
・緑色サブ画素ＧＳＵＢ：青色光を、量子ドットを樹脂中に混ぜた波長変換層により緑色へ変換
・青色サブ画素ＢＳＵＢ：マイクロＬＥＤ素子６０Ｂの青色光を、透明樹脂を通して出す
・駆動回路基板：シリコン基板にＣＭＯＳプロセスにて、駆動回路を形成
このように構成した、立体表示装置において、マイクロＬＥＤ素子６０Ｒ、マイクロＬＥＤ素子６０Ｇ、及びマイクロＬＥＤ素子６０Ｂに対して、それぞれ０．８２５μＡ、１．６５μＡ、０．８２５μＡの電流を流して、全点灯させた。この時、立体表示装置の中央部から１ｍ離れた距離から観察した表示部２６の輝度、すなわち、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の全画素が最大階調である場合における、マイクロレンズアレイＭＬＡから１ｍ離れた距離においてのマイクロレンズアレイＭＬＡの輝度は、１０８６Ｃｄ／ｍ２であった。また、この時のマイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞当たりの消費電力は５．３Ｗであった。これは、表示部２６の全画面を白色点灯している状態、すなわち、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の全画素が最大階調である場合であり、通常の表示状態における消費電力は、これより低くなる。
【００７３】
通常の平面ディスプレイ用の液晶ディスプレイとマイクロレンズアレイを組み合わせて、インテグレーションイメージング技術による立体表示を行った場合には、このような高精度な立体表示を、高輝度で実現することは出来ない。例えば、比較的輝度が高い、１０００Ｃｄ／ｍ２の７インチ型の４Ｋ液晶モニタを用いて、上記マイクロレンズアレイＭＬＡを組み合わせ、インテグレーションイメージング技術を適用した場合、画素サイズが３７μｍ程度となるため、２５０μｍサイズのマイクロレンズには、６行×６列（Ｎ＝３６）の画素しか対応できず、８行８列のような高精度の立体表示は実現できない。また、マイクロレンズアレイＭＬＡから１ｍ離れた距離においてのマイクロレンズアレイＭＬＡの輝度は２８Ｃｄ／ｍ２（≒１０００ｃｄ／ｍ２／Ｎ）しか実現できない。このように従来の平面ディスプレイを用いたインテグレーションイメージング技術による立体表示では、表示部の輝度、すなわち、マイクロレンズアレイＭＬＡから１ｍ離れた距離においてのマイクロレンズアレイＭＬＡの輝度は（１０００／Ｎ）ｃｄ／ｍ２であるのに対して、本実施形態に係る表示部によれば、それより遥かに大きな輝度を実現できる。
【００７４】
このように、発明者らによる評価によれば、本実施形態の複数のマイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞を用いた立体表示装置では、発光効率が非常に高く、通常の平面型ディスプレイと同程度の輝度を、無理なく実現することができることが実証された。
【００７５】
また、発明者らは、収束部としてのマイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇ・２５Ｂの効果を評価するため、マイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇ・２５Ｂを設けないタイプの表示素子を作製し、輝度を評価した。マイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇ・２５Ｂを備えていない立体表示装置では、表示部２６を正面から見た場合の、マイクロレンズアレイＭＬＡから１ｍ離れた距離においてのマイクロレンズアレイＭＬＡの輝度は７６０Ｃｄ／ｍ２であった。この輝度の値は、マイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇ・２５Ｂを備えた本実施形態の立体表示装置の輝度の値と比較すると、約３０％低い値である。
【００７６】
また、マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞の投映光学素子ＰＯ＜ａ、ｂ＞として、開口径１６．７ｍｍ、Ｆ値１．２の明るいレンズを用いた。投映光学素子ＰＯ＜ａ、ｂ＞の開口径は大きいことが好ましい。例えば、開口径が表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の発光部と同程度の場合、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の中心部の画素に比べ、外周部の画素から投映光学素子ＰＯ＜ａ、ｂ＞に入射する光量が低下する。中心部と外周部とで放射角依存性が同じ場合、外周部から投映光学素子ＰＯ＜ａ、ｂ＞の外側に放射される光は利用されないからである。すなわち、開口径が小さくなると、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の中心部に比べ、外周部において、集光率の低下し、このような構成では投映領域ＰＡ＜ａ、ｂ＞の端部が暗くなるため、投映領域ＰＡ＜ａ、ｂ＞の端に対応する視領域ＶＲの端部に於いて、暗くなると言う現象が生じる。この様な表示の不均一性を改善する上では、投映光学素子ＰＯ＜ａ、ｂ＞の開口径を大きくすることが好ましい。開口径は少なくとも表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞の発光部より大きいことが好ましい。以上の様に、本実施形態によれば、掌に載る程度の大きさの立体像を、高精度、且つ、高解像で明るく表示する立体表示装置を実現することが出来る。
【００７７】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００７８】
図８は、実施形態２に係る立体表示装置に備えられた表示部２６ａの構成を模式的に示す図である。図８に示すように、表示部２６ａは、１つのマイクロレンズアレイＭＬＡと、複数のマイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞とからなる点は実施形態１と変わらない。相違点は、表示部２６ａは、図中Ｘ方向及び図中Ｙ方向において隣り合うマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞間に、マイクロレンズアレイＭＬＡから投映面ＰＰまで伸びる隔壁６９を備えている点である。
【００７９】
隔壁６９は、光吸収材を含む材料から形成されている。図中Ｘ方向において隣り合う、マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞とマイクロレンズＭＬ＜ｉ＋１、ｊ＞との間及びマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞とマイクロレンズＭＬ＜ｉ−１、ｊ＞との間、図中Ｙ方向において隣り合う、マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞とマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＋１＞との間及びマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞とマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ−１＞との間は、隔壁６９により互いに隔てられている。このように、隔壁６９は、投映面ＰＰに結像された投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞からなるイメージが、隣接するマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞に漏れることを防ぐものである。
【００８０】
隔壁６９は、図示は省略するが、上面視では各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の外周を囲う、四角形状をしている。隔壁６９は、マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の下面から、対応する投映面ＰＰまでの空間を仕切る構成であることが最も好ましい。また、隔壁６９は、投映面ＰＰに透明なスクリーンを配置し、この透明スクリーンとマイクロレンズアレイＭＬＡとの間に配置しても良い。
【００８１】
このように、実施形態２に係る立体表示装置に備えられた表示部２６ａは、隣り合うマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞間が隔壁６９により互いに隔てられているため、隣接するマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞間での光の漏出がなく、立体像の画質の向上を図ることができる。
【００８２】
〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態１で説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００８３】
実施形態３に係る立体表示装置に備えられた表示部２６ｂは、実施形態１で説明した表示部２６とは、その構成が異なる。
【００８４】
図９は、実施形態３に係る立体表示装置に備えられた表示部２６ｂの構成を模式的に示す図である。
【００８５】
図９に示すように、表示部２６ｂでは、実施形態１のように複数のマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞が行列配置されたマイクロレンズアレイＭＬＡを用いてなく、１列おきに図中Ｙ方向に半ピッチずれた複数のマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞を備えたマイクロレンズアレイＭＬＡ’を用いている。また、各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞に対応する複数の投映像ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞の配置パターンが上述した実施形態１の場合とは異なる。なお、各投映像ユニットＰＸＵ＜ｉ、ｊ＞は、各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞に対応する複数の投映像ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞の群からなる。
【００８６】
図９に図示するように、表示部２６ｂに備えられたマイクロレンズアレイＭＬＡ’においては、例えば、中心に配置したマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の周囲を囲むように複数のマイクロレンズＭＬ＜ｉ−１、ｊ＞、ＭＬ＜ｉ−１、ｊ＋１＞、ＭＬ＜ｉ、ｊ−１＞、ＭＬ＜ｉ、ｊ＋１＞、ＭＬ＜ｉ＋１、ｊ＞、ＭＬ＜ｉ＋１、ｊ＋１＞が配置され、円形形状を成していてもよい。
【００８７】
このように円形形状を成すようにマイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞、ＭＬ＜ｉ−１、ｊ＞、ＭＬ＜ｉ−１、ｊ＋１＞、ＭＬ＜ｉ、ｊ−１＞、ＭＬ＜ｉ、ｊ＋１＞、ＭＬ＜ｉ＋１、ｊ＞、ＭＬ＜ｉ＋１、ｊ＋１＞を並べる場合には、上述した実施形態１のようにマイクロレンズＭＬ＜ｉ，ｊ＞を単純に行列配置する場合に比べて、高密度にマイクロレンズＭＬ＜ｉ，ｊ＞を配置することができる。したがって、表示部２６ｂに表示される立体像の解像度を向上させることができ、より滑らかな立体表現を実現できる。
【００８８】
また、上述したように、表示部２６ｂに備えられたマイクロレンズアレイＭＬＡ’においては、各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞に対応する複数の投映像ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞の配置パターンが実施形態１の場合とは異なるので、表示部２６ｂに備えられた表示素子の画素の配置パターンも異なる。
【００８９】
投映像ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞は、表示素子上の画素、すなわち、表示素子が表示する表示像の投映光学素子ＰＯ＜ａ、ｂ＞による投映像である。なお、ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞（ｓ及びｔは１以上の自然数）という表記は、複数の投映像を区別するための表記である。
【００９０】
図９に示すように、各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞に対応する複数の投映像ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞の群からなる各投映像ユニットＰＸＵ＜ｉ、ｊ＞は、図中Ｙ方向の中央部においては図中Ｘ方向に配置される投映像ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞の数を増やしており、図中Ｙ方向の中央部から離れる程、図中Ｘ方向に配置される投映像ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞の数を減らしている。したがって、表示部２６ｂに備えられた表示素子上の画素も、同様な配置を有する。これは、視領域ＶＲの４角を実際に使用する可能性は低いため、その部分に対応する画素を削減し、その分を中央部に配置する事で、各投映像ユニットＰＸＵ＜ｉ、ｊ＞の図中Ｙ方向の中心付近では、視領域ＶＲを広くすることができる。この様に視領域ＶＲをどの様にするかに応じて、投映像ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞の配置、すなわち、表示素子上の画素の配置を調整することができる。
【００９１】
なお、隣接する投映像ユニットＰＸＵ＜ｉ、ｊ＞同士が連続しないように、隣接する投映像ユニットＰＸＵ＜ｉ、ｊ＞の間には、幅Ｂを有するバッファ領域ＢＡを設けることが好ましい。
【００９２】
例えば、液晶ディスプレイなどでは、この様な画素の配置は難しい。通常、画素は、Ｘ方向及びＹ方向に均一なピッチで配置された配線によって、画素が規定される為、画素の密度を不均一に配置する事は難しい。又、複雑な配線によって、画素を不均一に配置したとしても、バックライトは全領域に光を照射する為、画素の無い部分の光は無駄となってしまう。一方、本実施形態においては、液晶ディスプレイなどの他のディスプレイに比べて、この様に、画素、すなわち、投映像ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞の数が高密度な表示部２６ｂを実現できると言う利点が有る。
【００９３】
〔実施形態４〕
本発明の実施形態４について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００９４】
実施形態４に係る立体表示装置に備えられた表示素子ＤＥ’＜ａ、ｂ＞は、実施形態１で説明した表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞とは、その構成が異なる。
【００９５】
図１０は、実施形態４に係る立体表示装置に備えられた表示素子ＤＥ’＜１、１＞の断面図を模式的に示す図である。
【００９６】
実施形態４に係る立体表示装置に備えられた複数の表示素子ＤＥ’＜ａ、ｂ＞の各々、例えば、表示素子ＤＥ’＜１、１＞は、図６に図示するマイクロＬＥＤ素子６０Ｒ・６０Ｂ・６０Ｇの代わりに、ＶＣＳＥＬタイプのマイクロレーザー素子６０Ｒ’・６０Ｂ’・６０Ｇ’を備えている点と、赤色サブ画素ＲＳＵＢの赤色変換部２２上にはマイクロレンズ２５Ｒが、緑色サブ画素ＧＳＵＢの緑色変換部２３上にはマイクロレンズ２５Ｇが備えられているが、青色サブ画素ＢＳＵＢの透明部２１上にはマイクロレンズが備えられていない点とが、実施形態１で説明した表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞とは異なる。
【００９７】
図１０に図示するように、表示素子ＤＥ’＜１、１＞は、指向性の高い青色光を発する光源である、ＶＣＳＥＬタイプのマイクロレーザー素子６０Ｒ’・６０Ｂ’・６０Ｇ’を備えているので、透明部２１を介してそのまま出る青色サブ画素ＢＳＵＢの青色光に関しては収束部としてのマイクロレンズを配置する必要がない。しかし、赤色サブ画素ＲＳＵＢの赤色変換部２２の波長変換によって生成された赤色光や緑色サブ画素ＧＳＵＢの緑色変換部２３の波長変換によって生成された緑色光は指向性を有しない。したがって、上述した実施形態１と同様に、赤色サブ画素ＲＳＵＢ及び緑色サブ画素ＧＳＵＢには、マイクロレンズ２５Ｒ・２５Ｇが備えられていることが好ましい。
【００９８】
図１０に図示するように、ＶＣＳＥＬタイプのマイクロレーザー素子６０Ｒ’・６０Ｂ’・６０Ｇ’は、光射出側に第１反射層１０を有し、駆動回路基板５０側に透明電極層４４と第２反射層４５とを有している点において、図６に図示するマイクロＬＥＤ素子６０Ｒ・６０Ｂ・６０Ｇと大きく異なる。
【００９９】
第１反射層１０は、青色光を反射するＤＢＲ（distributed Bragg reflector）であり、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層とＧａＮ層のペアを複数層重ねることで形成できる。例えば、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層は全部で３６層あり、各層の厚さは５７ｎｍから１２２ｎｍ程度である。その間にＧａＮ層が３５層含まれ、各層の厚さは５３ｎｍから１１４ｎｍ程度である。以上から、本実施形態において用いた第１反射層１０の全体膜厚は、大凡５．２μｍであるが、これに限定されることはなく、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ層の数やＧａＮ層の数は適宜決定することができるので、第１反射層１０の全体膜厚も適宜決定できる。
【０１００】
本実施形態においては、透明電極層４４として、ＩＴＯ（インジュウム・錫・酸化物）で、厚さ５０ｎｍから６００ｎｍ程度で形成した層を用いたが、これに限定されることはなく、導電性を有する透明層を形成できるのであれば、その厚さや材料は適宜決定することができる。また、本実施形態においては、第２反射層４５として、誘電体多層膜からなるＤＢＲである、ＴｉＯ２薄膜とＳｉＯ２薄膜とを１７層積層した膜を用いており、第２反射層４５中のＴｉＯ２薄膜の厚さは８ｎｍから７５ｎｍで、ＳｉＯ２薄膜の膜厚は８ｎｍから１７１ｎｍの範囲で、層毎に膜厚を最適化したが、これに限定されることはなく、反射層を形成できるのであれば、第２反射層４５の厚さや材料は適宜決定することができる。
【０１０１】
図１０に図示しているように、第２反射層４５には、開口部４６が形成されている。Ｐ電極１９Ｐ’は、開口部４６を埋めるプラグ部分を有することが好ましく、開口部４６を埋めるＰ電極１９Ｐ’のプラグ部分を介して、透明電極層４４は、Ｐ側電極５１上に形成されたＰ電極１９Ｐ’と電気的に接続されている。なお、共通接続領域ＣＣＲに備えられたＮ電極１９Ｎ’は、開口部４６を埋めるプラグ部分を有する点以外は、図６の（ｂ）に図示したＮ電極１９Ｎと同じである。また、ダミー領域ＤＲに備えられたダミーＰ電極１９Ｄ’は、開口部４６を埋めるプラグ部分を有する点以外は、図６の（ｂ）に図示したダミーＰ電極１９Ｄと同じである。
【０１０２】
図１０に図示した表示素子ＤＥ’＜１、１＞の構成を用いた場合にも、上述した実施形態１の場合と同様に、掌に載る程度の大きさの立体像を、高精度、且つ、高解像で明るく表示する立体表示装置を実現することが出来る。
【０１０３】
〔実施形態５〕
本発明の実施形態５について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１０４】
実施形態５に係る立体表示装置に備えられた表示素子ＤＥ’’＜ａ、ｂ＞においては、そのバッファ領域ＢＡ’’の構成が、実施形態１で説明した表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞に備えられたバッファ領域ＢＡ’の構成とは異なる。
【０１０５】
図１１は、実施形態５に係る立体表示装置に備えられた表示素子ＤＥ’’＜１、１＞の断面図を模式的に示す図である。
【０１０６】
図６の（ａ）に図示するように、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞に備えられたバッファ領域ＢＡ’は、表示素子ＤＥ＜ａ、ｂ＞に備えられた画素領域ＧＲとは異なる構造となっているが、図１１に図示するように、表示素子ＤＥ’’＜ａ、ｂ＞に備えられたバッファ領域ＢＡ’’は、表示素子ＤＥ’’＜ａ、ｂ＞に備えられた画素領域ＧＲと同一構造となっている。但し、表示素子ＤＥ’’＜ａ、ｂ＞に備えられたバッファ領域ＢＡ’’に備えられた画素からは光が出ないようにする必要があるので、バッファ領域ＢＡ’’に備えられたマイクロＬＥＤ素子６０Ｒ・６０Ｇ・６０Ｂは点灯しない、すなわち、非発光状態とする。
【０１０７】
バッファ領域ＢＡ’’が画素領域ＧＲと同一構造である表示素子ＤＥ’’＜ａ、ｂ＞を用いることにより、表示部２６を組み立てた後に、マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞と対応させて、投映領域ＰＡ＜ａ、ｂ＞を設定できると言う利点が有る。すなわち、在るべき投映領域ＰＡ＜ａ、ｂ＞に合わせて、画素領域ＧＲとなる該当画素（該当マイクロＬＥＤ素子または、該当マイクロレーザー素子）を選び、点灯し、バッファ領域ＢＡ’’となる該当画素は点灯しない。
【０１０８】
このような該当画素（該当マイクロ素子または、該当マイクロレーザー素子）の制御は、駆動回路２７（図１参照）によって行うことができる。なお、駆動回路２７は、駆動回路基板５０に備えられていてもよく、駆動回路基板５０以外に備えられていてもよい。
【０１０９】
図１１に図示した表示素子ＤＥ’’＜１、１＞の構成を用いた場合には、上述した実施形態１の場合と同様に、掌に載る程度の大きさの立体像を、高精度、且つ、高解像で明るく表示する立体表示装置を実現することが出来るとともに、マイクロレンズアレイＭＬＡとマイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞の位置合わせを高精度に行う必要が無くなり、表示部２６の組立に必要なコストを大幅に低減できると言う利点が生じる。
【０１１０】
〔実施形態６〕
本発明の実施形態６について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態１から５にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１１１】
実施形態６に係る空中に浮遊する立体像（空中浮遊立体像４２）を表示する立体表示装置（空中立体表示装置）７０は、上述した実施形態１から５の何れかに記載の立体表示装置と、反射光学素子４１とを備えている。なお、本実施形態においては、立体表示装置７０が、実施形態１に記載の表示部２６を含む立体表示装置３１を備えている場合を一例に挙げて説明する。
【０１１２】
図１２は、立体表示装置７０の構成を模式的に示す図である。図１２に示すように、立体表示装置７０は、表示部２６を含む立体表示装置３１と、反射光学素子４１と、を含んでいる。
【０１１３】
反射光学素子４１は、表示部２６を含む立体表示装置３１により生成された立体像ＰＩＭＡＧＥを空中に表示するための光学部材であり、本実施形態では、ＤＣＲＡ（Dihedral Corner Reflector Array：２面コーナーリフレクタアレイ）を反射光学素子４１として用いている。
【０１１４】
立体表示装置７０は、例えば、水平面（Ｘ−Ｙ面）に平行に配置された表示部２６と、表示部２６に対して略４５度傾斜させて配置された反射光学素子４１とを備えている。表示部２６を含む立体表示装置３１と、反射光学素子４１は、図１２の紙面垂直方向（Ｘ方向）に平面状に伸び、立体表示装置３１によって形成された立体像ＰＩＭＡＧＥは、反射光学素子４１によって空中に空中浮遊立体像４２として表示される。空中浮遊立体像４２は、Ｘ−Ｚ面に広がって表示される。
【０１１５】
立体表示装置７０では、観察者ＰＥは、水平方向から目視することで、反射光学素子４１によって空中に形成された空中浮遊立体像４２を見ることができる。また、立体表示装置７０では、観察者ＰＥは、視領域ＶＲ内のどの方向から見ても、空中浮遊立体像４２を視認することができるように構成されている。
【０１１６】
（空中に浮遊する立体像を表示する立体表示装置の特性について）
発明者らは、上述した実施形態１における（立体表示装置の特性について）の項目で説明した立体表示装置（マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞の数が６００×４００個で、各マイクロレンズＭＬ＜ｉ、ｊ＞当たりの投映像ＰＸ＜ｓ、ｔ＞の数が３６個である構成）と、反射光学素子４１とを備えた、空中に浮遊する立体像を表示する立体表示装置について評価を行った。なお、反射光学素子４１から１ｍ離れた距離においての反射光学素子４１の輝度を測定した点以外は、実施形態１で既に説明した方法で輝度測定を行った。この評価によれば、空中に浮遊する立体像を表示する立体表示装置の輝度は、６１９Ｃｄ／ｍ２であり、実施形態１における立体表示装置の輝度の結果と比べて、４３％程度暗くなっている。しかしながら、通常の屋内用平面ディスプレイ並みの輝度は、無理なく実現出来ていた。なお、空中に浮遊する立体像を表示する立体表示装置での輝度低下は、主に反射光学素子４１による反射ロスによるものである。これは、反射光学素子４１の開口率を上げる事で、改善することができる。
【０１１７】
〔実施形態７〕
本発明の実施形態７について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態６で説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１１８】
実施形態７に係る空中に浮遊する立体像（空中浮遊立体像４２ａ）を表示する立体表示装置（空中立体表示装置）７０ａは、上述した実施形態１から５の何れかに記載の立体表示装置と、ハーフミラー８１と、再帰反射フィルム８２と、を備えており、反射光学素子４１の代わりにハーフミラー８１及び再帰反射フィルム８２を備えている点において、上述した実施形態６に記載の立体表示装置７０とは異なる。なお、本実施形態においては、立体表示装置７０ａが、実施形態１に記載の表示部２６を含む立体表示装置３１を備えている場合を一例に挙げて説明する。
【０１１９】
図１３は、立体表示装置７０ａの構成を模式的に示す図である。図１３に示すように、立体表示装置７０ａは、表示部２６を含む立体表示装置３１と、ハーフミラー８１と、再帰反射フィルム８２と、を含んでいる。
【０１２０】
ハーフミラー８１及び再帰反射フィルム８２は、表示部２６を含む立体表示装置３１により生成された立体像ＰＩＭＡＧＥを空中に表示するための光学部材である。
【０１２１】
立体表示装置７０ａは、例えば、水平面（Ｘ−Ｙ面）に平行に配置された表示部２６と、表示部２６に対して略４５度傾斜させて配置されたハーフミラー８１とを備えている。また、立体表示装置７０ａは、水平面に対して直角なＸ−Ｚ面に平行に配置された再帰反射フィルム８２を備えている。なお、ハーフミラー８１と再帰反射フィルム８２とは、立体表示装置７０ａに対して、立体表示装置７０ａの光射出方向に配置されている。また、表示部２６を含む立体表示装置３１と、ハーフミラー８１と、再帰反射フィルム８２とは、図１３の紙面垂直方向（Ｘ方向）に平面状に伸びている。
【０１２２】
表示部２６を含む立体表示装置３１により生成された立体像ＰＩＭＡＧＥを成す光は、ハーフミラー８１により、入射角と等しい反射角で反射され、再帰反射フィルム８２に入射する。再帰反射フィルム８２は、入射した光を入射方向へ反射させる。これにより、表示部２６を含む立体表示装置３１により生成された立体像ＰＩＭＡＧＥは、再帰反射フィルム８２側から見てハーフミラー８１の奥側に形成される。
【０１２３】
観察者ＰＥは、立体表示装置７０ａによって形成された空中浮遊立体像４２ａを、水平方向から目視することができる。また、空中浮遊立体像４２ａは、Ｘ−Ｚ面に広がって表示され、観察者ＰＥは、視領域ＶＲ内のどの方向から見ても、立体表示装置７０ａによって形成された空中浮遊立体像４２ａを、立体像として視認することができる。
【０１２４】
〔実施形態８〕
本発明の実施形態８について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態１から７で説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１２５】
実施形態８に係る空中に浮遊する立体像（空中浮遊立体像４２ｂ）を表示する立体表示装置（空中立体表示装置）７０ｂは、マイクロレンズアレイＭＬＡを用いない立体表示装置である点において、上述した実施形態１から７とは異なる。
【０１２６】
図１４は、立体表示装置７０ｂの構成を模式的に示す図である。
【０１２７】
図１４に示す様に、マイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞〜ＭＰ＜６、１＞が、球面の一部をなす曲面状の基板（曲面基板）９０上に配置され、マイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞〜ＭＰ＜６、１＞の光軸は、上記球面の一部をなす曲面状の基板（曲面基板）の曲率中心を向いている。尚、マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ，ｂ＞は、図１４の紙面垂直方向にも配置され、基板（曲面基板）９０上に２次元アレイ状に配置されており、全てのマイクロプロジェクタＭＰ＜ａ，ｂ＞の光軸が曲率中心を向いている。図１４においては、２次元アレイ状に配置されたマイクロプロジェクタＭＰ＜ａ，ｂ＞の一部である６個のマイクロプロジェクタの配列を例示している。また、基板（曲面基板）９０上に２次元アレイ状に配置されるマイクロプロジェクタＭＰ＜ａ，ｂ＞の数は後述の様に、空中浮遊立体像４２ｂの精度によって、適宜選択できる。マイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞〜ＭＰ＜６、１＞は、対象物を上記球の中心に置き、その設置位置から撮像した対象物のイメージを投映する。したがって、投映像ＴＩＭＡＧＥは、マイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞〜ＭＰ＜６、１＞の各々が投映する、対象物の異なる角度から見た時のイメージの重ね合わせ像である。投映像ＴＩＭＡＧＥは、上方に配置された反射光学素子（ＤＣＲＡ）４１によって、空中浮遊立体像４２ｂとして表示され、観察者ＰＥからは反射光学素子（ＤＣＲＡ）４１の上方に浮遊した立体像として観察される。立体表示装置７０ｂにおいては、空中浮遊立体像４２ｂの解像度は、投映像ＴＩＭＡＧＥの解像度と等しい。したがって、表示素子ＤＥ＜１、１＞〜ＭＰ＜６、１＞の解像度に投影光学素子ＰＯ＜１、１＞〜ＰＯ＜６、１＞による倍率を掛けた値に等しい。また、空中浮遊立体像４２ｂの精度は、球面の一部をなす曲面状の基板（曲面基板）９０上に配置されたマイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞の数で決まる。マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞の数を増やし、多くの異なる角度から見た対象物のイメージを重ね合わせることで、空中浮遊立体像４２ｂの精度を高めることが出来る。
【０１２８】
従来のインテグラルイメージング技術では、解像度を高める為には、マイクロレンズを小さくしなければならい。したがって、マイクロレンズを小さくして解像度を高めると、マイクロレンズのレンズ精度が低下する。また、立体像の精度を高めるためには、画素を小さくせねばならず、立体像が暗くなると言う問題があるが、立体表示装置７０ｂでは、この様な問題は発生しない。
【０１２９】
図１５は、図１４に図示した立体表示装置７０ｂの一部を示す図であり、マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞からの投映像ＴＩＭＡＧＥと空中浮遊立体像４２ｂの光路を説明する図である。
【０１３０】
図１５においては、説明を簡略化する為に、球面の一部をなす曲面状の基板（曲面基板）９０は図示してなく、角度の異なる２個のマイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞〜ＭＰ＜２、１＞のみを図示し、これらについて説明する。
【０１３１】
マイクロプロジェクタＭＰ＜２、１＞から出射されて、投映像ＴＩＭＡＧＥのＱ点に結像した光は、Ｌｑ（２、１）として、反射光学素子（ＤＣＲＣ）４１へ入射し、そこで反射されて、Ｌｑ（２、１）Ｒとして進む。観察者ＰＥにとって、空中浮遊立体像４２ｂのＱ点から光が発している様に見える。また、異なる角度のマイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞から出射されて、投映像ＴＩＭＡＧＥのＱ点に結像した光は、Ｌｑ（１、１）として、反射光学素子（ＤＣＲＣ）４１へ入射し、そこで反射されて、Ｌｑ（１、１）Ｒとして進む。Ｌｑ（１、１）とＬｑ（２、１）の中心軸は、マイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞とマイクロプロジェクタＭＰ＜２、１＞の光軸の角度差と同じだけ、互いにずれている。同様に、Ｌｑ（１、１）ＲとＬｑ（２、１）Ｒの進行方向もマイクロプロジェクタＭＰ＜１、１＞とマイクロプロジェクタＭＰ＜２、１＞の光軸の角度差と同じだけ、互いにずれている。したがって、観察者ＰＥの目の位置によって、何方か一方が見えて、他方が見えないと言う事が生じる。この様にして、観察者ＰＥにとって、空中に浮遊した空中浮遊立体像４２ｂが観察される。なお、Ｌｐ（２、１）及びＬｐ（１、１）と、Ｌｐ（２、１）Ｒ及びＬｐ（１、１）Ｒの関係も同じであり、Ｐ点に関しても、Ｑ点と同様に、観察者ＰＥの見る方向によって、異なる像が見える事で、立体像を認識する事が出来る。
【０１３２】
図１４及び図１５に図示した立体表示装置７０ｂを、マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞ではなく、通常のプロジェクタで構成すると、非常に大きな構成となり、且つ、非常に高価な装置となり、特殊な用途にしか利用価値は無い。そこで、本実施形態においては、図１４及び図１５に図示した立体表示装置７０ｂを、マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞で構成した。マイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞は数ｃｍの大きさであり、小型の高解像度立体表示装置を製造する事が出来る。また、製造コストも通常のプロジェクタに比べれば、桁違いに低い為、数個から数十個のマイクロプロジェクタＭＰ＜ａ、ｂ＞によって、高精度の立体像表示装置を製造することが出来る。
【０１３３】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る立体表示装置は、複数のマイクロプロジェクタと、光学部材とを含む立体表示装置であって、上記複数のマイクロプロジェクタの各々は、表示素子と、上記表示素子が表示する表示像を、上記光学部材に向けて、投映する投映光学素子とを含み、上記表示素子は、駆動回路基板と、上記駆動回路基板の一方側の面に形成された複数のマイクロ発光素子とを含むことを特徴としている。
【０１３４】
本発明の態様２に係る立体表示装置は、上記態様１において、上記複数のマイクロ発光素子中の少なくとも一部の上には、収束部が備えられていてもよい。
【０１３５】
本発明の態様３に係る立体表示装置は、上記態様１または２において、上記複数のマイクロ発光素子が配置されている複数の画素領域は、発光しないバッファ領域によって、互いに隔てられていてもよい。
【０１３６】
本発明の態様４に係る立体表示装置は、上記態様３において、上記バッファ領域には、発光しないダミー素子が配置されており、上記発光しないダミー素子は、上記画素領域に配置されているマイクロ発光素子と同一構造であってもよい。
【０１３７】
本発明の態様５に係る立体表示装置は、上記態様３において、上記バッファ領域には、上記画素領域に配置されているマイクロ発光素子と同一構造のマイクロ発光素子が配置されており、上記バッファ領域のマイクロ発光素子は非発光であってもよい。
【０１３８】
本発明の態様６に係る立体表示装置は、上記態様１から５の何れかにおいて、上記複数のマイクロ発光素子が配置されている複数の画素領域には、上記表示像を形成する複数の画素が配置されており、各画素は赤色サブ画素と、青色サブ画素と、緑色サブ画素とを含み、上記赤色サブ画素と上記青色サブ画素と上記緑色サブ画素は、それぞれ、少なくとも１個のマイクロ発光素子を含む構成であってもよい。
【０１３９】
本発明の態様７に係る立体表示装置は、上記態様６において、上記青色サブ画素に含まれるマイクロ発光素子は、窒化物半導体層を含み、上記青色サブ画素は、上記窒化物半導体層からの青色光を出す構成であってもよい。
【０１４０】
本発明の態様８に係る立体表示装置は、上記態様６または７において、上記赤色サブ画素に含まれるマイクロ発光素子は、窒化物半導体層を含み、上記赤色サブ画素に含まれるマイクロ発光素子上には、第１波長変換層が備えられており、上記赤色サブ画素は、上記窒化物半導体層からの青色光を、上記第１波長変換層により、赤色光に変換して出す構成であってもよい。
【０１４１】
本発明の態様９に係る立体表示装置は、上記態様６から８の何れかにおいて、上記緑色サブ画素に含まれるマイクロ発光素子は、窒化物半導体層を含み、上記緑色サブ画素に含まれるマイクロ発光素子上には、第２波長変換層が備えられており、上記緑色サブ画素は、上記窒化物半導体層からの青色光を、上記第２波長変換層により、緑色光に変換して出す構成であってもよい。
【０１４２】
本発明の態様１０に係る立体表示装置は、上記態様１から９の何れかにおいて、上記マイクロプロジェクタの、投映光学素子による、上記表示像の拡大倍率は１倍以上であってもよい。
【０１４３】
本発明の態様１１に係る立体表示装置は、上記態様１から１０の何れかにおいて、上記投映光学素子の開口径は、上記表示像の大きさより大きい構成であってもよい。
【０１４４】
本発明の態様１２に係る立体表示装置は、上記態様１から１１の何れかにおいて、上記光学部材は、複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイであってもよい。
【０１４５】
本発明の態様１３に係る立体表示装置は、上記態様１２において、上記マイクロレンズアレイに備えられた各マイクロレンズには、上記表示素子の上記表示像を形成する領域である画素領域中のＮ（Ｎは１以上の自然数）個の画素が表示する像が投映され、（１０００／Ｎ）ｃｄ／ｍ２より大きい輝度を有する。
【０１４６】
本発明の態様１４に係る立体表示装置は、上記態様１２または１３において、上記マイクロレンズアレイと、上記複数のマイクロプロジェクタの各々の投映光学素子が上記表示像を投映して形成する投映面との間には、上記マイクロレンズの境界を区切る隔壁が備えられており、上記隔壁は、光吸収材を含む材料であってもよい。
【０１４７】
本発明の態様１５に係る立体表示装置は、上記態様１から１４の何れかにおいて、上記立体表示装置が生成した立体像を、空中に表示する反射光学素子を備えた構成であってもよい。
【０１４８】
本発明の態様１６に係る立体表示装置は、上記態様１から１１の何れかにおいて、上記複数のマイクロプロジェクタの各々は、曲面基板上に配置され、上記曲面基板上に配置された複数のマイクロプロジェクタの各々の光軸は、上記曲面基板の曲率中心を向いており、上記光学部材は、上記複数のマイクロプロジェクタの各々が生成した立体像を、空中に表示する反射光学素子であってもよい。
【０１４９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１０  第１反射層
１１  Ｎ側層
１２  発光層
１３  Ｐ側層
１４  窒化物半導体層
１５  画素分離溝
１９Ｐ・１９Ｐ’  Ｐ電極
１９Ｎ・１９Ｎ’  Ｎ電極
１９Ｄ・１９Ｄ’  ダミーＰ電極
２０  埋め込み材
２１  透明部
２２  赤色変換部（第１波長変換層）
２３  緑色変換部（第２波長変換層）
２４  平坦部
２５Ｒ・２５Ｇ・２５Ｂ  マイクロレンズ
２６・２６ａ・２６ｂ  表示部
２７  駆動回路
２８  データ処理ユニット
２９  画像データ格納部
３０  外部システム
３１・７０・７０ａ・７０ｂ  立体表示装置
４１  反射光学素子
４２・４２ａ・４２ｂ  空中浮遊立体像
４４  透明電極層
４５  第２反射層
４６  開口部
５０  駆動回路基板
５１  Ｐ側電極
５２  Ｎ側電極
５３  ダミー電極
５４  外部接続電極
５５  プラグ
５６  共通Ｎ電極
６０Ｒ・６０Ｇ・６０Ｂ  マイクロＬＥＤ素子（マイクロ発光素子）
６０Ｒ’・６０Ｇ’・６０Ｂ’  マイクロレーザー素子（マイクロ発光素子）
６９  隔壁
８１  ハーフミラー
８２  再帰反射フィルム
９０  基板（曲面基板）
ＧＲ  画素領域
ＣＣＲ  共通接続領域
ＢＡ  バッファ領域
ＢＡ’・ＢＡ’’  バッファ領域
ＤＲ  ダミー領域
ＥＲ  外周部
ＲＳＵＢ  赤色サブ画素
ＢＳＵＢ  青色サブ画素
ＧＳＵＢ  緑色サブ画素
ＰＩＭＡＧＥ  立体像
ＴＩＭＡＧＥ  投映像（立体像）
ＭＰ＜ａ、ｂ＞  マイクロプロジェクタ
ＭＬＡ・ＭＬＡ’  マイクロレンズアレイ
ＭＬ＜ｉ、ｊ＞  マイクロレンズ
ＰＡ＜ａ、ｂ＞  投映領域
ＤＥ＜ａ、ｂ＞  表示素子
ＰＯ＜ａ、ｂ＞  投映光学素子
ＰＰ  投映面
Ｌｄ  表示素子距離
Ｌｐ  投影距離
ＰＸ＜ｓ、ｔ＞・ＰＸ’＜ｓ、ｔ＞  投映像
ＰＸＵ＜ｉ、ｊ＞  投映像ユニット
ＩＭ  表示像
ＰＥ  観察者
【図１】
2019200395.tif 000003
【図２】
2019200395.tif 000004
【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】
2019200395.tif 000009
【図８】
2019200395.tif 000010
【図９】
2019200395.tif 000011
【図１０】
2019200395.tif 000012
【図１１】
2019200395.tif 000013
【図１２】
2019200395.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2019200395.tif 000016
【図１５】
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