(57)【要約】【課題】ユーザに対してより良好な表示を提供することが可能になる。【解決手段】画素アレイと、前記画素アレイの表示面側に設けられ、前記画素アレイの画素ピッチよりも大きいピッチでレンズが配列されるマイクロレンズアレイと、を備え、前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズアレイの各レンズが前記画素アレイの表示面とは逆側に前記画素アレイの表示の虚像を生成するように配置され、前記画素アレイの各画素からの光が制御されることにより、前記マイクロレンズアレイの各レンズを通して視認される画像が連続で一体的な表示となるように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光が制御される、表示装置を提供する。【選択図】図３０
2016072518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素アレイと、
前記画素アレイの表示面側に設けられ、前記画素アレイの画素ピッチよりも大きいピッチでレンズが配列されるマイクロレンズアレイと、
を備え、
前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズアレイの各レンズが前記画素アレイの表示面とは逆側に前記画素アレイの表示の虚像を生成するように配置され、
前記画素アレイの各画素からの光が制御されることにより、前記マイクロレンズアレイの各レンズを通して視認される画像が連続で一体的な表示となるように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光が制御される、
表示装置。
【請求項２】
前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光の照射状態は、ユーザの最大瞳径よりも大きい単位で周期的に繰り返される、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記光の照射状態の繰り返し周期は、前記ユーザの瞳孔間距離よりも大きい、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光の照射状態の繰り返し周期を整数倍した値は、前記ユーザの瞳孔間距離と略等しい、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記ユーザの瞳の位置に応じて、前記ユーザの瞳が前記光の照射状態の繰り返しの境界上に位置しないように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光が制御される、
請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
前記マイクロレンズアレイの各レンズは、凸レンズ及び凹レンズが組み合わされた望遠型のレンズ系によって構成される、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記画素アレイと前記マイクロレンズアレイとの距離を可変にする可動機構、を更に備える、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
撮像装置によって撮影された画像が、前記マイクロレンズアレイの各レンズを通して一体的な表示として視認されるように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光が制御される、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記画素アレイは、印刷された複数の画素によって構成される、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記マイクロレンズアレイの各レンズは、アレイ面内における前記レンズの位置に応じて、異なる面形状を有する、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記マイクロレンズアレイは複数のマイクロレンズアレイ面が積層されて構成され、
前記複数のマイクロレンズアレイ面における一のマイクロレンズアレイ面及び他の少なくとも１つのマイクロレンズアレイ面は、アレイ面と水平な面内におけるレンズ間の境界位置が互いに異なるように形成される、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記マイクロレンズアレイは複数のマイクロレンズアレイ面が積層されて構成され、
前記複数のマイクロレンズアレイ面における一のマイクロレンズアレイ面及び他の少なくとも１つのマイクロレンズアレイ面は、前記一のマイクロレンズアレイ面の一のレンズに対して、前記少なくとも１つの他のマイクロレンズアレイにおける複数のレンズが対応するように形成される、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記マイクロレンズアレイの各レンズは、非球面形状を有する、
請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記マイクロレンズアレイの各レンズは、ユーザの所定の視点の位置に対して表示が不鮮明となるように設計される、
請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記表示装置は、運転支援情報が表示される車載用表示装置として用いられる、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項１６】
画素アレイの各画素からの光を制御することにより、前記画素アレイの表示面側に設けられ前記画素アレイの画素ピッチよりも大きいピッチでレンズが配列されるマイクロレンズアレイの各レンズを通して視認される画像が連続で一体的な表示となるように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光を制御すること、を含み、
前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズアレイの各レンズが前記画素アレイの表示面とは逆側に前記画素アレイの表示の虚像を生成するように配置される、
表示制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、表示装置及び表示制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置にとって、画面に表示する情報量を増加させることは重要な使命の一つである。そこで、近年、例えば４Ｋテレビ等のより高解像度で表示を行うことが可能な表示装置が開発されている。特に、モバイル機器のような、比較的表示画面のサイズが小さい機器においては、小さい画面により多くの情報を表示するために、より高精細な表示が求められている。【０００３】
しかしながら、表示装置には、表示する情報量を増加させることとともに、高い視認性も求められる。より高精細な表示を行ったとしても、どの程度の解像度まで表示を判別できるかは、観察者（ユーザ）の視力による。特に、高齢のユーザにとっては、加齢に伴う老眼視により、高解像度の表示をより視認しづらいことが想定される。【０００４】
一般的に、老眼視に対する対策としては、老眼鏡等の光学補償器具を用いることが行われている。しかしながら、老眼鏡を装着している間は遠方視力の低下を招くため、状況に応じて着脱の必要が生じる。また、着脱が必要となることに応じて、眼鏡ケース等の老眼鏡を保管するための道具を携帯する必要がある。例えばモバイル機器を使用している老眼視のユーザにとっては、当該モバイル機器と同等又はそれ以上の体積の道具を持ち歩く必要が生じるため、モバイル機器の利点である携帯性が損なわれ、煩わしさを感じるユーザが多い。更に、老眼鏡の着用自体に抵抗を感じるユーザも多い。【０００５】
そこで、表示装置、特にモバイル機器に搭載されるような比較的小型の表示画面を有する表示装置においては、老眼鏡のような付加的な器具を用いることなく、表示装置自身により、ユーザの視認性を向上させる技術が望まれている。例えば、特許文献１には、複数のレンズと複数の光出射点（画素）群とを備えた表示装置において、複数のレンズのそれぞれが各画素群の像を重ねて投影するように配置されており、レンズにより投影され重なった画素群の中の画素の重なりをユーザの瞳に入射させることにより複数のレンズによる投影像をユーザの網膜上に結像させる技術が開示されている。特許文献１に記載の技術では、画素からの光の瞳上での投影サイズが瞳径よりも小さくなるように調整されることにより、網膜上に焦点深度の深い像が形成されることとなり、老眼視のユーザであっても焦点の合った像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９１５９５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に記載の技術では、原理的に、レンズにより投影され重なった画素群の中の画素の重なりに対応する光束が２本以上瞳に入射した際には、網膜上の像にぼけが生じてしまう。従って、特許文献１に記載の技術では、瞳上での画素の重なりに対応する光束（すなわち画素からの光の瞳上での投影像）の間隔を、瞳径よりも大きくし、同時に複数の光束が入射しないように調整されている。【０００８】
ただし、当該構成では、レンズに対する瞳の位置が移動した際に、瞳に光束が入射しない瞬間が存在することとなる。瞳に光束が入射しない間は、ユーザによって像が視認されず、ユーザにとっては、黒い枠のような視認不可な領域が観察されることとなる。当該視認不可な領域は、瞳が瞳径程度移動する度に周期的に発生するため、ユーザにとって快適な表示が提供されているとは言い難い状態であった。【０００９】
そこで、本開示では、ユーザに対してより良好な表示を提供することが可能な、新規かつ改良された表示装置及び表示制御方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示によれば、画素アレイと、前記画素アレイの表示面側に設けられ、前記画素アレイの画素ピッチよりも大きいピッチでレンズが配列されるマイクロレンズアレイと、を備え、前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズアレイの各レンズが前記画素アレイの表示面とは逆側に前記画素アレイの表示の虚像を生成するように配置され、前記画素アレイの各画素からの光が制御されることにより、前記マイクロレンズアレイの各レンズを通して視認される画像が連続で一体的な表示となるように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光が制御される、表示装置が提供される。【００１１】
また、本開示によれば、画素アレイの各画素からの光を制御することにより、前記画素アレイの表示面側に設けられ前記画素アレイの画素ピッチよりも大きいピッチでレンズが配列されるマイクロレンズアレイの各レンズを通して視認される画像が連続で一体的な表示となるように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光を制御すること、を含み、前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズアレイの各レンズが前記画素アレイの表示面とは逆側に前記画素アレイの表示の虚像を生成するように配置される、表示制御方法が提供される。【００１２】
本開示によれば、マイクロレンズアレイの各レンズによって解像された画素アレイ上の画像が、連続で一体的な表示として、ユーザに対して提供される。従って、特許文献１に記載の技術のように視認不可な領域を発生させることなく、ユーザの視力を補償する表示を行うことができる。また、光線再生によって解像を行わないことにより、例えば画素アレイの画素のサイズをより大きくすることができる等、設計の自由度を向上させることができ、製造コストを低下させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本開示によれば、ユーザに対してより良好な表示を提供することが可能になる。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】限界解像度と、視力及び観視距離との関係を示すグラフ図である。
【図２】正眼視のユーザの限界解像度と、年齢及び観視距離との関係の一例を示すグラフ図である。
【図３】近視のユーザの限界解像度と、年齢及び観視距離との関係の一例を示すグラフ図である。
【図４】２次元の画像情報に対して深さ情報を付与する概念について説明するための説明図である。
【図５】光線再生型表示装置の一構成例を示す図である。
【図６】一般的な２次元画像を表示する表示装置の一構成例を示す図である。
【図７】一般的な２次元表示装置においてユーザの焦点が表示面に合っている状態を示す概略図である。
【図８】一般的な２次元表示装置においてユーザの焦点が表示面に合っていない状態を示す概略図である。
【図９】光線再生型表示装置における虚像面とユーザの網膜上の結像面との関係を示す概略図である。
【図１０】第１の実施形態に係る表示装置の一構成例を示す図である。
【図１１】通常モードにおける、マイクロレンズから出射される光線について説明するための図である。
【図１２】通常モードにおける、画素アレイの具体的な表示例を示す図である。
【図１３】通常モードにおける、虚像面とマイクロレンズアレイの表示面との位置関係を示す図である。
【図１４】視力補償モードにおける、マイクロレンズから出射される光線について説明するための図である。
【図１５】視力補償モードにおける、画素アレイの具体的な表示例を示す図である。
【図１６】視力補償モードにおける、虚像面とマイクロレンズアレイの表示面との位置関係を示す図である。
【図１７】ユーザの瞳の瞳径とサンプリング領域の大きさとの関係性を示す図である。
【図１８】繰り返し周期λが数式（３）を満たしている場合における、λとＰＤとの関係を示す図である。
【図１９】繰り返し周期λが数式（４）を満たしている場合における、λとＰＤとの関係を示す図である。
【図２０】繰り返し周期λとＰＤとの関係性が、連続表示領域の大きさに与える影響を示す図である。
【図２１】第１の実施形態に係る表示制御方法の処理手順の一例を示すフロー図である。
【図２２】第１の実施形態に係る表示装置がウェアラブルデバイスに適用される場合の一構成例を示す図である。
【図２３】第１の実施形態に係る表示装置が他のモバイル機器に適用される場合の一構成例を示す図である。
【図２４】一般的な電子ルーペ機器の一例を示す図である。
【図２５】矩形の開口部（アパーチャ）を有する第１の遮蔽板による画素サイズｄｐの縮小の様子を示す概略図である。
【図２６】円形の開口部（アパーチャ）を有する第１の遮蔽板による画素サイズｄｐの縮小の様子を示す概略図である。
【図２７】第１の遮蔽板が、バックライトと液晶層との間に設けられる一構成例を示す図である。
【図２８】瞳の位置検出による照射状態の動的制御を行う変形例に係る表示装置の一構成例を示す図である。
【図２９】一般的な凸レンズにおける虚像の生成について説明するための説明図である。
【図３０】第２の実施形態に係る表示装置の一構成例を示す図である。
【図３１】第２の実施形態に係る表示制御方法の処理手順の一例を示すフロー図である。
【図３２】望遠型のレンズ系の一構成例を示す図である。
【図３３】表示装置を観察するユーザの両目の位置と、マイクロレンズアレイのマイクロレンズとの位置関係を概略的に示す図である。
【図３４】マイクロレンズの設計方法について説明するための説明図である。
【図３５】２層のマイクロレンズアレイから構成されるマイクロレンズアレイにおいて、ユーザの視点の位置に応じて当該２層のマイクロレンズアレイのマイクロレンズ同士の位置関係をずらした構成例を示す図である。
【図３６】２層のマイクロレンズアレイから構成されるマイクロレンズアレイにおいて、ユーザの視点の位置に応じて当該２層のマイクロレンズアレイの互いに対応するマイクロレンズの数を変更した構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本開示に想到した背景
２．第１の実施形態
２−１．第１の実施形態の基本原理
２−２．第１の実施形態に係る表示装置について
２−２−１．装置構成
２−２−２．駆動例
２−２−２−１．通常モード
２−２−２−２．視力補償モード
２−２−３．詳細設計
２−２−３−１．サンプリング領域
２−２−３−２．サンプリング領域の照射状態の繰り返し周期
２−３．表示制御方法
２−４．適用例
２−４−１．ウェアラブルデバイスへの適用
２−４−２．他のモバイル機器への適用
２−４−３．電子ルーペ機器への適用
２−４−４．車載用表示装置への適用
２−５．変形例
２−５−１．アパーチャによる画素サイズの縮小
２−５−２．マイクロレンズ以外の光出射点の構成例
２−５−３．瞳の位置検出による照射状態の動的制御
２−５−４．画素アレイが印刷物によって実現される変形例
３．第２の実施形態
３−１．第２の実施形態に至った背景
３−２．装置構成
３−３．表示制御方法
３−４．変形例
４．マイクロレンズアレイの構成について
５．補足
【００１７】
（１．本開示に想到した背景）
まず、本開示の好適な一実施形態について説明するに先立ち、本発明者らが本開示に想到した背景について説明する。
【００１８】
上述したように、近年、より高解像度で表示を行うことが可能な表示装置が開発されている。特に、モバイル機器のような、比較的表示画面のサイズが小さい機器においては、小さい画面により多くの情報を表示するために、より高精細な表示が求められている。
【００１９】
しかしながら、ユーザによって判別可能な解像度は、当該ユーザの視力に依存する。従って、ユーザの視力の限界を超えた解像度を追及したとしても、それは当該ユーザに対して必ずしも利益を及ぼすものとは限らない。
【００２０】
図１に、ユーザによって判別可能な解像度（限界解像度）と、視力及び観視距離（表示装置の表示面とユーザの瞳との距離）との関係を示す。図１は、限界解像度と、視力及び観視距離との関係を示すグラフ図である。図１では、横軸に観視距離（ｍｍ）を取り、縦軸に限界解像度（ｐｐｉ：ｐｉｘｅｌ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）を取り、両者の関係性をプロットしている。また、視力をパラメータとして取り、視力が１．０である場合と、視力が０．５である場合について、観視距離と限界解像度との関係をプロットしている。
【００２１】
図１を参照すると、観視距離が長くなるほど、すなわち、表示面と瞳との距離が離れるほど、限界解像度は低下していることが分かる。また、視力が低いほど、限界解像度は低下していることが分かる。
【００２２】
ここで、一般に流通しているある製品Ｘの解像度は、約３２０（ｐｐｉ）である（図中に破線で示す）。図１から、当該製品Ｘの解像度は、視力が１．０のユーザによる、観視距離１（ｆｏｏｔ）（＝３０４．８（ｍｍ））での限界解像度よりも僅かに大きくなるように設定されていることが分かる。つまり、製品Ｘにおいては、１（ｆｏｏｔ）の距離から表示面を見ている視力１．０のユーザにとっては、画素を認識出来ないようにするという意味において、その解像度が有益に機能することになる。
【００２３】
一方、当然、ユーザによって視力は異なる。遠距離において視力が低下する近視のユーザもいれば、加齢により近距離において視力が低下する老眼視のユーザも存在する。限界解像度と表示面の解像度との関係について検討する際には、このようなユーザの視力の観視距離による変化も考慮する必要がある。図１に示す例であれば、視力が０．５であるユーザの観視距離１（ｆｏｏｔ）での限界解像度は約１５０（ｐｐｉ）程度であり、当該ユーザにとっては、同じ観視距離１（ｆｏｏｔ）の場合であっても、製品Ｘの解像度の半分程度しか判別できないこととなる。
【００２４】
図２及び図３を参照して、老眼視のユーザについて考察する。図２に、遠距離視力が１．０である正眼視のユーザの限界解像度と、年齢及び観視距離との関係を概算した例を示す。図２は、遠距離視力が１．０である正眼視のユーザの限界解像度と、年齢及び観視距離との関係を概算した例を示すグラフ図である。図２では、横軸に観視距離（ｍｍ）を取り、縦軸に一般的な正眼視のユーザの限界解像度（ｐｐｉ）を取り、両者の関係性をプロットしている。また、年齢をパラメータとして取り、年齢が９才、４０才、５０才、６０才、７０才である場合について、観視距離と限界解像度との関係をプロットしている。
【００２５】
また、図３に、遠距離視に対して−１．０（ｄｉｏｐｔｅｒ）のレンズが適切である程度の、標準的な近視を持ったユーザの限界解像度と、年齢及び観視距離との関係を概算した例を示す。図３は、近視のユーザの限界解像度と、年齢及び観視距離との関係を概算した例を示すグラフ図である。図３では、横軸に観視距離（ｍｍ）を取り、縦軸に一般的な近視のユーザの限界解像度（ｐｐｉ）を取り、両者の関係性をプロットしている。また、年齢をパラメータとして取り、年齢が９才、４０才、５０才、６０才、７０才である場合について、観視距離と限界解像度との関係をプロットしている。
【００２６】
図２及び図３を参照すると、正眼視のユーザ、近視のユーザともに、加齢とともに限界解像度は低下していることが分かる。これは、加齢に伴い進行する老眼視に起因するものである。なお、図２及び図３では、図１にも示した製品Ｘの解像度とともに、他の製品Ｙの解像度も併せて図示している。製品Ｙの解像度は、約１８０（ｐｐｉ）である（図中に製品Ｘとは異なる種類の破線で示す）。
【００２７】
図２からは、正眼視の４０才以上のユーザにとっては、製品Ｘの解像度はほぼ判別できないことが分かる。また、図３を参照すると、近視のユーザでは、正眼視のユーザに比べて、加齢に伴う限界解像度の低下は緩やかであるものの、５０才以上のユーザにとっては、製品Ｘの解像度はほぼ判別できないことが分かる。
【００２８】
ここで、図２及び図３を参照すると、例えば４０才のユーザでは、観視距離が約２５０（ｍｍ）近傍である場合には、その限界解像度が製品Ｘの解像度を超えており、製品Ｘの解像度を判別できる可能性がある。しかしながら、限界解像度が製品Ｘの解像度を超えている観視距離の範囲は極限られている。観視距離がそれよりも近くなると老眼視のために限界解像度が低下し、観視距離がそれよりも遠くなると表示面までの距離に伴う視力の限界のために限界解像度が低下する。ユーザが、常に観視距離を当該範囲に保った状態で表示面を視認することは快適な使用という意味では望ましくない。
【００２９】
このように、例えば４０才以上の老眼視のユーザにとっては、約３００（ｐｐｉ）以上の高解像度化は、ユーザに与える利益という観点からは、必ずしも意味があるものであるとは言い難い。しかしながら、近年、ユーザが扱う情報量は増加しているにもかかわらず、モバイル機器のようにユーザが扱う機器は小型化する傾向にある。従って、例えばスマートフォンやウェアラブルデバイス等のモバイル機器においては、表示画面における情報の高密度化は避けがたい要求である。
【００３０】
ユーザの視認性を向上させるための方法として、表示画面の文字サイズを大きくする等、表示画面における情報を低密度化することが考えられるが、当該方法は、上述した情報の高密度化の要求とは逆行するものである。また、表示画面における情報を低密度化すると、一画面でユーザに与えられる情報量が低下し、ユーザの使いやすさも低下する。あるいは、表示画面自体を大型化することにより、一画面での情報量を増加させることも考えられるが、その場合にはモバイル機器の利点である携帯性が低下する。
【００３１】
以上説明したように、高齢者を含む全てのユーザに対してより情報密度量の大きい高解像度の表示画面を提供したいという要求がある一方で、ユーザによって判別可能な解像度にはユーザの視力に起因する限界が存在していた。
【００３２】
ここで、上述したように、一般的に、老眼視に対する対策としては、老眼鏡等の光学補償器具が広く用いられている。しかしながら、老眼鏡は、観察対象物までの距離に応じて着脱の必要が生じ、また、それに応じて、眼鏡ケース等の老眼鏡を保管するための道具を携帯する必要がある。モバイル機器を使用しているユーザにとっては、当該モバイル機器と同等又はそれ以上の体積の道具を持ち歩く必要が生じるため、煩わしさを感じるユーザが多い。更に、老眼鏡の着用自体に抵抗を感じるユーザも多い。
【００３３】
上記事情に鑑みれば、老眼鏡等の付加的な器具を用いずに、高解像度の表示を判別可能な良好な視認性をユーザに対して提供可能な技術が望まれていた。本発明者らは、老眼鏡等の付加的な器具を用いずに、表示装置の構成を工夫することにより、ユーザに対して良好な視認性を提供可能な技術について鋭意検討した結果、以下に示す本開示の実施形態に想到した。
【００３４】
以下、本発明者らが想到した、本開示の好適な実施形態である、第１及び第２の実施形態について説明する。
【００３５】
（２．第１の実施形態）
（２−１．第１の実施形態の基本原理）
まず、具体的な装置構成について説明するに先立ち、図４を参照して、第１の実施形態の基本原理について説明する。図４は、２次元の画像情報に対して深さ情報を付与する概念について説明するための説明図である。
【００３６】
図４の右図に示すように、一般的な表示装置においては、その表示面に画像情報が２次元の画像として表示される。２次元の画像情報は、深さ情報を持たない画像情報であると言える。
【００３７】
ここで、被写体を撮影する際に、通常の撮影装置のように各方向から入射する光の強度についての情報を収得するのではなく、その空間内の光線の位置と方向の両方についての情報を取得することにより、演算により様々な焦点位置での画像を得ることができる撮影技術として、照射野撮影と呼ばれる技術が存在する。この技術は、その空間内の光線状態（Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｅｌｄ）に基づいて、演算によりカメラ内の結像状態を模擬する処理を行うことにより可能となるものである。
【００３８】
その一方で、光線状態（Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｅｌｄ）の情報を実空間で再生する技術として、光線再生技術という技術も知られている。図４に示す例では、まず、位置Ｘに表示面が存在する場合の光線状態を演算によって求め、これを光線再生技術によって再生することにより、実在の表示面は位置Ｏに存在するものの、あたかも当該位置Ｏとは異なる位置Ｘに表示面が存在するかのような光線状態を再現することが可能となる（図中、中央の図を参照）。当該光線状態の情報（光線情報）は、２次元の画像情報に対して、その仮想的な表示面の深さ方向の位置についての情報が付与された、３次元の画像情報とも言える。
【００３９】
光線情報に従って、あたかも位置Ｘに表示面が存在するかのような光線状態を再現し、ユーザの瞳に対して当該光線状態に基づく照射状態で光を照射することにより、ユーザは、位置Ｘに存在する仮想の表示面上の像（すなわち虚像）を視認することになる。位置Ｘを、例えば老眼視のユーザにとって焦点の合う位置に調整すれば、当該ユーザに対して焦点の合った画像を提供することが可能となる。
【００４０】
このような、光線情報に基づいて所定の光線状態を再現する光線再生のための表示装置として、いくつかの光線再生型表示装置が知られている。光線再生型表示装置は、各画素からの光を出射方向に応じて制御可能に構成されており、例えば、ユーザの左右の目に両眼視差を考慮した画像がそれぞれ認識されるように光を出射することにより、３Ｄ画像を提供する、裸眼３Ｄ表示装置として広く用いられている。
【００４１】
光線再生型表示装置の一構成例を図５に示す。図５は、光線再生型表示装置の一構成例を示す図である。また、比較のため、一般的な２次元画像を表示する表示装置の一構成例を図６に示す。図６は、一般的な２次元画像を表示する表示装置の一構成例を示す図である。
【００４２】
図６を参照すると、一般的な表示装置８０の表示面は、複数の画素８１１が２次元状に配列された画素アレイ８１０によって構成される。図６では、便宜的に、画素８１１が１列に並んでいるかのように画素アレイ８１０が図示されているが、実際には、紙面奥行き方向にも画素８１１が配列されている。各画素８１１からの光は出射方向によりその光量が制御されておらず、どの方向にも同様に制御された光量が出射される。図４の右側の図を参照して説明した２次元の画像は、例えば図６に示す画素アレイ８１０の表示面８１５上に表示される２次元画像のことを指している。以下、光線再生型表示装置と区別するために、図６に代表されるような２次元画像（すなわち深さ情報を持たない画像情報）を表示する表示装置８０のことを、２次元表示装置８０とも呼称する。
【００４３】
一方、図５を参照すると、光線再生型表示装置１５は、複数の画素１１１が２次元状に配列された画素アレイ１１０と、当該画素アレイ１１０の表示面１１５上に設けられるマイクロレンズアレイ１２０と、から構成される。図５では、便宜的に、画素１１１が１列に並んでいるかのように画素アレイ１１０が図示されているが、実際には、紙面奥行き方向にも画素１１１が配列されている。同様に、マイクロレンズアレイ１２０においても、実際には、紙面奥行き方向にもマイクロレンズ１２１が配列されている。各画素１１１からの光は、マイクロレンズ１２１を介して出射されるため、光線再生型表示装置１５では、マイクロレンズアレイ１２０のレンズ面１２５が見掛け上の表示面１２５となる。
【００４４】
マイクロレンズアレイ１２０におけるマイクロレンズ１２１のピッチは、画素アレイ１１０における画素１１１のピッチよりも大きくなるように構成されている。つまり、１つのマイクロレンズ１２１の直下には複数の画素１１１が存在する。従って、複数の画素１１１からの光が１つのマイクロレンズ１２１に入射し、それぞれ指向性を持って出射されることとなる。よって、各画素１１１の駆動を適宜制御することにより、各マイクロレンズ１２１から出射される光の方向、波長、強度等を調整することが可能となる。
【００４５】
このように、光線再生型表示装置１５では、各マイクロレンズ１２１が光出射点を構成し、各光出射点からの出射光は、各マイクロレンズ１２１の直下に設けられる複数の画素１１１によって制御される。光線情報に基づいて各画素１１１が駆動されることにより、各光出射点から出射される光が制御され、所望の光線状態が実現される。
【００４６】
具体的には、例えば図４に示す例であれば、光線情報には、所定の観察位置から、位置Ｏに存在する実在の表示面（図５に示すマイクロレンズアレイ１２０の表示面１２５に対応）を見たときに、位置Ｏとは異なる位置Ｘに存在する仮想の表示面上の像（すなわち虚像）が観察されるための、各マイクロレンズ１２１における光の出射状態（各出射光の方向、波長、強度等）についての情報が含まれる。光線情報に基づいて各画素１１１が駆動されて各マイクロレンズ１２１から出射状態が制御された光が出射されることにより、観察位置に存在するユーザにとって位置Ｘに虚像が観察されるような光が、当該ユーザの瞳に対して照射されることとなる。光線情報に基づいて光の出射状態が制御されることは、ユーザの瞳に対する光の照射状態が制御されることであるとも言える。
【００４７】
以上説明した内容を、図７〜図９を参照して、ユーザの網膜上の結像の様子を含めて、より詳細に説明する。図７は、一般的な２次元表示装置８０においてユーザの焦点が表示面に合っている状態を示す概略図である。図８は、一般的な２次元表示装置８０においてユーザの焦点が表示面に合っていない状態を示す概略図である。図９は、光線再生型表示装置１５における虚像面とユーザの網膜上の結像面との関係を示す概略図である。図７〜図９では、一般的な２次元表示装置８０の画素アレイ８１０及びその表示面８１５、又は、光線再生型表示装置１５のマイクロレンズアレイ１２０及びその表示面１２５と、ユーザの目のレンズ２０１（水晶体２０１）及び網膜２０３を概略的に図示している。
【００４８】
図７を参照すると、表示面８１５に画像１６０が表示されている様子が概略的に図示されている。一般的な２次元表示装置８０においてユーザの焦点が表示面８１５に合っている状態では、画素アレイ８１０の各画素８１１からの光が、ユーザの目のレンズ２０１を通過して、網膜２０３上に結像する（すなわち、網膜２０３上に結像面２０４が存在する）。図中で異なる線種で描いている矢印は、各画素８１１から出射された異なる波長の光、すなわち異なる色の光を示している。
【００４９】
図８では、図７に示す状態よりも、表示面８１５がユーザのより近くに存在し、ユーザの焦点が表示面８１５に合っていない状態を表している。図８を参照すると、画素アレイ８１０の各画素８１１からの光は、ユーザの網膜２０３上には結像せず、結像面２０４は網膜２０３よりも奥に存在する。この場合、ユーザにとっては、焦点の合っていないぼけた画像が認識されることになる。図８は、老眼視を有しているユーザが、近くに存在する表示面を見ようとして、ぼけた画像が見えてしまっている状態を示している。
【００５０】
図９は、光線再生型表示装置１５が、虚像面１５０上の画像１６０をユーザに対して虚像として表示するように駆動された場合における光線状態の様子を図示している。図９では、図８に示す表示面８１５と同様に、表示面１２５がユーザの比較的近くに存在している。虚像面１５０は、実在の表示面１２５よりも遠方に位置する仮想の表示面として設定される。
【００５１】
ここで、上述したように、光線再生型表示装置１５では、各マイクロレンズ１２１（すなわち各光出射点１２１）は、一意の光を等方的に出射するのではなく、互いに異なる光強度や波長の光を互いに異なる方向に出射するように、その光の出射状態が制御され得る。例えば、各マイクロレンズ１２１から出射される光は、虚像面１５０上の画像１６０からの光を再生するように制御される。より具体的には、例えば、虚像面１５０上に仮想的な画素１５１（１５１ａ、１５１ｂ）を想定すると、虚像面１５０上に画像１６０を表示するために、ある仮想的な画素１５１ａからは第１の波長の光が出射され、他の仮想的な画素１５１ｂからは第２の波長の光が出射されていると考えることができる。これに応じて、マイクロレンズ１２１ａは、画素１５１ａからの光に対応する方向に第１の波長の光を出射し、画素１５１ｂからの光に対応する方向に第２の波長の光を出射するように、その光の出射状態が制御される。なお、図示は省略しているが、実際には、図５に示すように、マイクロレンズアレイ１２０の背面側（図９では紙面右側）に画素アレイが設けられており、当該画素アレイの各画素の駆動が制御されることにより、マイクロレンズ１２１ａからの光の出射状態が制御される。
【００５２】
ここで、虚像面１５０の網膜２０３からの距離は、ユーザにとって焦点の合う位置、例えば図７に示す表示面８１５の位置に設定される。このような位置に存在する虚像面１５０上の画像１６０からの光を再生するように光線再生型表示装置１５が駆動されることにより、実在の表示面１２５からの光の結像面２０４は網膜２０３よりも奥側に位置するものの、虚像面１５０上の画像１６０は網膜２０３上に結像されることとなる。従って、老眼視を有するユーザにおいて、当該ユーザと表示面１２５との距離が近い場合であっても、当該ユーザは遠方視と同様な良好な画像１６０を見ることができるのである。
【００５３】
以上、第１の実施形態の基本原理について説明した。以上説明したように、第１の実施形態では、光線再生型表示装置を用いることにより、老眼視のユーザにとって焦点の合う位置に設定される虚像面１５０上の画像１６０からの光を再現し、当該光を当該ユーザに対して出射する。これにより、ユーザは、焦点の合った、虚像面１５０上の画像１６０を観察することができる。従って、例えば画像１６０が、実際の表示面１２５での観視距離ではユーザの限界解像度を超えるような高解像度の画像であった場合であっても、老眼鏡等の付加的な光学補償器具を用いることなく、焦点の合った画像がユーザに提供され、精細な画像１６０の観察を行うことができる。よって、上記（１．本開示に想到した背景）で説明したような、比較的小型の表示画面における情報の高密度化が進んだ場合であっても、ユーザの視力が補われることにより、当該ユーザは高密度の情報が表示された画像を良好に観察することができる。また、第１の実施形態によれば、上述したように、老眼鏡等の光学補償器具を用いることなく、視力を補償した表示を行うことができるため、老眼鏡そのものや当該老眼鏡を保管する眼鏡ケースといった、付加的な携帯品を持ち歩く必要がなくなり、ユーザの負担が軽減する。
【００５４】
なお、以上の説明では、老眼視のユーザに対する視力補償を行うために、図９に示すように、実在の表示面１２５よりも遠方に虚像面１５０が設定される場合について説明したが、第１の実施形態はかかる例に限定されない。例えば、実在の表示面１２５よりも近方に虚像面１５０が設定されてもよい。この場合には、虚像面１５０は、例えば近視のユーザによって焦点の合う位置に設定される。これにより、近視のユーザが、眼鏡やコンタクトレンズ等の光学補償器具を用いることなく、焦点の合った画像１６０を観察することが可能となる。また、老眼視のユーザに対する視力補償を行う場合と、近視のユーザに対する視力補償を行う場合とでの表示の切り替えは、各画素に表示するデータの変更のみで自在に実現可能であり、ハードウェア機構の変更を伴う必要がない。
【００５５】
（２−２．第１の実施形態に係る表示装置について）
以上説明した基本原理に基づく動作を実現可能な、第１の実施形態に係る表示装置の詳細な構成について説明する。
【００５６】
（２−２−１．装置構成）
図１０を参照して、第１の実施形態に係る表示装置の構成について説明する。図１０は、第１の実施形態に係る表示装置の一構成例を示す図である。
【００５７】
図１０を参照すると、第１の実施形態に係る表示装置１０は、複数の画素１１１が２次元状に配列された画素アレイ１１０と、画素アレイ１１０の表示面１１５上に設けられるマイクロレンズアレイ１２０と、画素アレイ１１０の各画素１１１の駆動を制御する制御部１３０と、から構成される。ここで、図１０に示す画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０は、図５に示すこれらの部材と同様のものである。また、制御部１３０は、光線情報に基づいて、所定の光線状態を再現するように各画素１１１を駆動させる。このように、表示装置１０は、光線再生表示装置として構成され得る。
【００５８】
図５を参照して説明した光線再生型表示装置１５と同様に、マイクロレンズアレイ１２０におけるマイクロレンズ１２１のピッチは、画素アレイ１１０における画素１１１のピッチよりも大きくなるように構成されており、複数の画素１１１からの光が１つのマイクロレンズ１２１に入射し、それぞれ指向性を持って出射される。このように、表示装置１０では各マイクロレンズ１２１によって光出射点が構成される。マイクロレンズ１２１が一般的な２次元表示装置における画素に対応しており、表示装置１０では、マイクロレンズアレイ１２０のレンズ面１２５が見掛け上の表示面１２５となる。
【００５９】
画素アレイ１１０は、例えば画素ピッチが約１０（μｍ）である液晶表示装置の液晶層（液晶パネル）によって構成されてよい。図示は省略するが、画素アレイ１１０には、画素アレイ１１０の各画素を駆動するための駆動素子や光源（バックライト）等、一般的な液晶表示装置において画素に対して設けられる各種の構成が接続されていてよい。ただし、第１の実施形態はかかる例に限定されず、画素アレイ１１０としては、有機ＥＬ表示装置等、他の表示装置が用いられてもよい。また、その画素ピッチも上記の例に限定されず、実現したい解像度等を考慮して適宜設計されてよい。
【００６０】
マイクロレンズアレイ１２０は、例えば焦点距離が３．５（ｍｍ）である凸レンズを、ピッチ０．１５（ｍｍ）で２次元に格子状に配列することにより構成される。マイクロレンズアレイ１２０は、画素アレイ１１０全体を概ね覆うように設けられる。画素アレイ１１０とマイクロレンズアレイ１２０との距離は、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１の焦点距離よりも長くなるように設定されており、画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０は、画素アレイ１１０の表示面１１５上の像が、ユーザの瞳を含み表示面１１５（又は表示面１２５）と略平行な平面上に概ね結像するような位置に構成されている。表示面１１５上の画像の結像位置は、一般的にユーザが表示面１１５を観察する際に想定される観察位置として、予め設定され得る。ただし、マイクロレンズアレイ１２０におけるマイクロレンズ１２１の焦点距離やそのピッチは上記の例に限定されず、他の部材との配置関係や、表示面１１５上の画像の結像位置（すなわち想定されるユーザの観察位置）等により適宜設計されてよい。
【００６１】
制御部１３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、画素アレイ１１０の各画素１１１の駆動を制御する。制御部１３０は、その機能として、光線情報生成部１３１と、画素駆動部１３２と、を有する。
【００６２】
光線情報生成部１３１は、領域情報、虚像位置情報及び画像情報に基づいて、光線情報を生成する。ここで、領域情報とは、ユーザの瞳を含みマイクロレンズアレイ１２０の表示面１２５と略平行な平面上に設定される、ユーザの瞳径よりも小さい複数の領域からなる領域群についての情報である。領域情報は、当該領域が設定された平面と表示面１２５との距離についての情報、及び当該領域のサイズ等についての情報を含む。
【００６３】
図１０では、ユーザの瞳を含む平面２０５、当該平面２０５上に設定される複数の領域２０７、及び領域群２０９を簡易的に図示している。領域２０７は、ユーザの瞳内に複数存在するように設定される。領域群２０９は、平面２０５上において、各マイクロレンズ１２１からの出射光が届き得る範囲に設定される。換言すれば、マイクロレンズアレイ１２０は、１つのマイクロレンズ１２１から出射される光が、領域群２０９を照射するように構成される。
【００６４】
ここで、第１の実施形態では、各マイクロレンズ１２１から出射される光は、当該マイクロレンズ１２１と領域２０７との組み合わせに応じて、その波長や強度等が調整される。つまり、領域２０７ごとに、当該領域２０７に入射する光の照射状態が制御される。領域２０７は、瞳上において１つの画素１１１からの光が投影されるサイズ（画素１１１からの光の瞳上での投影サイズ）に対応しており、領域２０７の間隔は、光をユーザの瞳に入射させる際のサンプリング間隔を示すものであると言える。以下の説明では、領域２０７のことを、サンプリング領域２０７とも呼称する。また、領域群２０９のことをサンプリング領域群２０９とも呼称する。
【００６５】
虚像位置情報は、虚像を生成する位置（虚像生成位置）についての情報である。虚像生成位置とは、図９に示す虚像面１５０の位置のことである。虚像位置情報は、表示面１２５から、虚像生成位置までの距離についての情報を含む。また、画像情報は、ユーザに対して提示される２次元の画像情報である。
【００６６】
光線情報生成部１３１は、領域情報、虚像位置情報及び画像情報に基づいて、画像情報に基づく画像が、虚像位置情報に基づく虚像生成位置に表示された際の、当該画像からの光が、領域情報に基づく各サンプリング領域２０７に入射するための、光線状態を表す光線情報を生成する。光線情報は、当該光線状態を再現するための、各マイクロレンズ１２１における光の出射状態についての情報、及び当該光の各サンプリング領域２０７に対する照射状態についての情報を含む。光線情報生成部１３１によって行われる処理は、上記（２−１．第１の実施形態の基本原理）で図４を参照して説明した、２次元の画像情報に深さ情報を付与する処理に対応している。
【００６７】
なお、画像情報は、他の装置から送信されてもよいし、表示装置１０に設けられる記憶装置（図示せず。）に予め格納されていてもよい。当該画像情報は、一般的な情報処理装置によって実行される各種の処理の結果を表す、画像、テキスト、グラフ等についての情報であってよい。
【００６８】
また、虚像位置情報は、例えば予めユーザ又は表示装置１０の設計者等によって入力され、上記記憶装置に格納されていてよい。なお、虚像位置情報では、虚像生成位置は、ユーザにとって焦点の合う位置となるように設定される。例えば、表示装置１０の設計者等によって、老眼視を有する比較的多くのユーザに適合するような一般的な焦点位置が、虚像生成位置として設定されていてもよい。あるいは、虚像生成位置は、ユーザによって自身の視力に合わせて適宜調整されてもよく、その度に上記記憶装置内の虚像位置情報が更新されてもよい。
【００６９】
また、領域情報は、例えば予めユーザ又は表示装置１０の設計者等によって入力され、上記記憶装置に格納されていてよい。ここで、領域情報に含まれる、表示面１２５とサンプリング領域２０７が設定される平面２０５（これはユーザの観察位置に対応する）との距離は、一般的にユーザが表示装置１０を観察することが想定される位置に基づいて設定されてよい。例えば、表示装置１０が搭載されるデバイスが、腕時計型のウェアラブルデバイスであれば、ユーザの瞳と当該ウェアラブルデバイスの装着位置である腕との距離を考慮して、上記距離が設定され得る。また、例えば、表示装置１０が搭載されるデバイスが、室内に設置される据え置き型のテレビであれば、テレビを視聴する際の一般的なユーザの瞳とテレビとの距離を考慮して、上記距離が設定され得る。あるいは、上記距離は、ユーザによって、使用態様に応じて適宜調整されてもよく、その度に上記記憶装置内の虚像位置情報が更新されてもよい。また、領域情報に含まれる、サンプリング領域２０７のサイズは、下記（２−２−３−１．サンプリング領域）で説明する事項を考慮して適宜設定され得る。
【００７０】
光線情報生成部１３１は、生成した光線情報を画素駆動部１３２に提供する。
【００７１】
画素駆動部１３２は、光線情報に基づいて、画像情報に基づく画像が虚像面に表示された際の光線状態を再生するように、画素アレイ１１０の各画素１１１を駆動させる。その際、画素駆動部１３２は、サンプリング領域２０７ごとに、各マイクロレンズ１２１から出射される光が独立に制御されるように、各画素１１１を駆動させる。これにより、上述したように、サンプリング領域２０７ごとに、当該サンプリング領域２０７に入射する光の照射状態が制御されることとなる。例えば、図１０に示す例であれば、複数の画素１１１からの光が重ね合わされて構成される光１２３が、各サンプリング領域２０７に入射している様子が図示されている。
【００７２】
ここで、光１２３をサンプリング領域２０７に入射させるためには、光１２３の瞳上（平面２０５上）での投影サイズが、サンプリング領域２０７のサイズ以下であることが必要である。従って、表示装置１０では、光１２３の瞳上での投影サイズが、サンプリング領域２０７のサイズ以下になるように、各部材の構造、配置等が設計される。
【００７３】
一方、下記（２−２−３−１．サンプリング領域）で詳しく説明するが、ユーザの網膜上における像のぼけ量は、光１２３の瞳上での投影サイズ（すなわち、光の入射瞳径）に依存している。網膜上のぼけ量が、ユーザによって弁別され得る像の網膜上のサイズよりも大きい場合には、ユーザにとってはぼけた像が認識されてしまうことになる。老眼等により眼の調整機能が不十分な場合、網膜上のぼけ量を、ユーザによって弁別され得る像の網膜上のサイズ以下にするためには、サンプリング領域２０７のサイズに対応する光１２３の瞳上での投影サイズは、瞳径に対して十分に小さい必要がある。
【００７４】
具体的には、一般的な人間の瞳径が２（ｍｍ）〜８（ｍｍ）程度であるのに対して、サンプリング領域２０７の大きさは、約０．６（ｍｍ）以下に設定されることが好ましい。なお、サンプリング領域２０７の大きさに求められる条件については、下記（２−２−３−１．サンプリング領域）で改めて詳しく説明する。
【００７５】
ここで、図１０から明らかなように、光１２３の瞳上での投影サイズは、像倍率及び画素アレイ１１０の画素１１１のサイズｄｐに依存する。ここで、像倍率とは、観視距離（マイクロレンズアレイ１２０のレンズ面１２５と瞳との距離）ＤＬＰと、レンズ画素間距離（マイクロレンズアレイ１２０のレンズ面１２５と画素アレイ１１０の表示面１１５との距離）ＤＸＬとの比率（ＤＬＰ／ＤＸＬ）である。従って、第１の実施形態では、画素１１１のサイズｄｐや、マイクロレンズアレイ１２０及び画素アレイ１１０の配置位置等は、一般的にユーザが表示面１２５を観察することが想定される距離（すなわちＤＬＰ）を考慮して、光１２３の瞳上での投影サイズが瞳径に対して十分に小さくなるように（より詳細には約０．６（ｍｍ）以下になるように）、適宜設計されてよい。
【００７６】
また、表示装置１０においては、各サンプリング領域２０７に対する光の照射状態が、ユーザの最大瞳径よりも大きい単位で周期的に繰り返されるように、各構成部材の配置が設定される。これは、ユーザの瞳の位置が移動した場合に、その移動後の位置においても移動前と同様の画像をユーザに対して表示するためである。当該繰り返し周期は、マイクロレンズアレイ１２０のマイクロレンズ１２１のピッチと、ＤＸＬと、ＤＬＰと、により定められる。具体的には、繰り返し周期＝（マイクロレンズ１２１のピッチ）×（ＤＬＰ＋ＤＸＬ）／ＤＸＬである。当該関係に基づいて、繰り返し周期が上述した条件を満足するように、マイクロレンズ１２１のピッチ、画素アレイ１１０における画素１１１のサイズｄｐ及びピッチ、並びに、ＤＸＬ及びＤＬＰ等の値が設定される。当該繰り返し周期に求められる条件については、下記（２−２−３−２．サンプリング領域の照射状態の繰り返し周期）で改めて詳しく説明する。
【００７７】
以上、図１０を参照して、第１の実施形態に係る表示装置１０の構成について説明した。
【００７８】
ここで、第１の実施形態に係る表示装置１０は、裸眼３Ｄ表示装置として広く用いられている光線再生型表示装置と、一部の構成が類似している。しかしながら、裸眼３Ｄ表示装置では、ユーザの左右の目に対して両眼視差を有する画像を表示させることが目的であるため、水平方向に対してのみ出射光の出射状態を制御し、垂直方向に対しては出射状態の制御を行っていないものが多い。従って、例えば、画素アレイの表示面上に、レンチキュラレンズが設けられた構成を有するものが多い。一方、第１の実施形態に係る表示装置１０は、ユーザに対して眼の調整機能の補償を目的とした虚像を表示することを目的とするものであるため、当然、水平方向及び垂直方向の両方向において、出射状態の制御が行われる。そのため、画素アレイの表示面上には、上述したようなレンチキュラレンズではなく、マイクロレンズ１２１が２次元に配列されたマイクロレンズアレイ１２０が用いられるのである。
【００７９】
また、裸眼３Ｄ表示装置では、上記のように、ユーザの左右の目に対して両眼視差を有する画像を表示させることが目的であるため、第１の実施形態で言うところのサンプリング領域２０７は、ユーザのいずれかの目全体を含む比較的大きな領域として設定される。具体的には、サンプリング領域２０７の大きさは、ユーザの瞳孔間距離（ＰＤ：Ｐｕｐｉｌ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）の平均値である６５（ｍｍ）程度や、その数分の１程度に設定される場合が多い。一方、第１の実施形態では、サンプリング領域２０７のサイズは、ユーザの瞳径よりも小さく、より詳細には約０．６（ｍｍ）よりも小さく設定される。このように、目的及び用途が異なるため、第１の実施形態に係る表示装置１０では、一般的な裸眼３Ｄ表示装置とは異なる構成が取られ、異なる駆動制御がなされることになる。
【００８０】
（２−２−２．駆動例）
次に、図１０に示す表示装置１０における具体的な駆動例について説明する。第１の実施形態に係る表示装置１０では、実在の表示面１２５とは異なる仮想の表示面上の虚像を表示する（すなわち深さ情報が付与された画像情報を表示する）モード（以下、視力補償モードとも呼称する。）で駆動させることも可能であるし、２次元の画像情報を表示するモード（以下、通常モードとも呼称する。）で駆動させることも可能である。視力補償モードでは、虚像がユーザに対して視認されることとなるため、老眼視や近視により実在の表示面１２５に焦点が合い難いユーザに対しても良好な画像を提供することができる。一方、通常モードでは、図１０に示す表示装置１０の構成でありながら、例えば図６に示す一般的な２次元表示装置８０と同様の２次元的な画像の表示が可能となる。
【００８１】
（２−２−２−１．通常モード）
図１１〜図１３を参照して、通常モードにおける表示装置１０の駆動について説明する。図１１は、通常モードにおける、マイクロレンズ１２１から出射される光線について説明するための図である。図１２は、通常モードにおける、画素アレイ１１０の具体的な表示例を示す図である。図１３は、通常モードにおける、虚像面１５０とマイクロレンズアレイ１２０の表示面１２５との位置関係を示す図である。
【００８２】
図１１を参照すると、図９と同様に、マイクロレンズアレイ１２０及びその表示面１２５と、ユーザの目のレンズ２０１と、ユーザの網膜２０３と、を概略的に図示している。また、表示面１２５に表示される画像１６０を概略的に図示している。なお、図１１は、上述した図８において画素アレイ８１０によって再現していた画像１６０を、図９に示す第１の実施形態と同様の構成によって再現したものに対応している。従って、図８や図９を参照して既に説明した事項については重複する説明を省略する。
【００８３】
図１１に示すように、通常モードでは、各マイクロレンズ１２１から、全出射角の方向に対して同一の光が出射される。これにより、各マイクロレンズ１２１は、図８に示す画素アレイ８１０の各画素８１１と同様に振る舞うこととなり、マイクロレンズアレイ１２０によって、マイクロレンズアレイ１２０の表示面１２５上に画像１６０が表示されることになる。
【００８４】
図１２では、通常モードにおいて、実際にユーザが視認し得る画像１６０の一例及び当該画像１６０がなされているときの画素アレイ１１０の一部領域を拡大した様子を示している。例えば、図１２に示すように、通常モードにおいて、ユーザが所定のテキストデータからなる画像１６０を視認しているとする。
【００８５】
ここで、図中の画像１６０は、実際には、画素アレイ１１０からの光をマイクロレンズアレイ１２０を介してユーザが見ることによって、当該ユーザによって認識されているものである。画像１６０の一部領域１６１を拡大し、マイクロレンズアレイ１２０を取り除いて図示したもの（すなわち領域１６１の直下の画素アレイ１１０の表示を図示したもの）が、図中右側に示される図である。１つのマイクロレンズ１２１の直下には、複数の画素１１１からなる画素群１１２が存在するが、図中右側の図に示すように、通常モードでは、１つのマイクロレンズ１２１の直下に位置する画素群１１２には、同一の情報が表示される。
【００８６】
このように、通常モードでは、各マイクロレンズ１２１の直下の画素群１１２にそれぞれ同一の情報が表示されるように各画素１１１が駆動されることにより、マイクロレンズアレイ１２０の表示面１２５上に２次元の画像情報が表示される。ユーザは、図８に示すような一般的な２次元表示装置において提供される画像１６０と同様な、表示面１２５に存在する２次元の画像を視認することができる。
【００８７】
図１３では、ユーザの目２１１と、マイクロレンズアレイ１２０の表示面１２５と、虚像面１５０との関係を示している。通常モードは、図１３に示すように、虚像面１５０とマイクロレンズアレイ１２０の表示面１２５とが一致している状態に対応している。
【００８８】
（２−２−２−２．視力補償モード）
次に、図１４〜図１６を参照して、視力補償モードにおける表示装置１０の駆動について説明する。図１４は、視力補償モードにおける、マイクロレンズ１２１から出射される光線について説明するための図である。図１５は、視力補償モードにおける、画素アレイ１１０の具体的な表示例を示す図である。図１６は、視力補償モードにおける、虚像面１５０とマイクロレンズアレイ１２０の表示面１２５との位置関係を示す図である。
【００８９】
図１４を参照すると、図９と同様に、マイクロレンズアレイ１２０及びその表示面１２５と、虚像面１５０と、虚像面１５０上の仮想的な画素１５１と、虚像面上の画像１６０と、ユーザの目のレンズ２０１と、ユーザの網膜２０３と、を概略的に図示している。また、図１４では、図９では図示を省略していた画素アレイ１１０の表示面１１５を併せて図示している。
【００９０】
なお、図１４は、上述した図９に対して、画素アレイ１１０の表示面１１５を追加して図示したものに対応している。従って、図９を参照して既に説明した事項については重複する説明を省略する。
【００９１】
視力補償モードでは、虚像面１５０上の画像１６０からの光を再現するように、各マイクロレンズ１２１から光が出射される。画像１６０は、虚像面１５０における仮想的な画素１５１によって表示されている、当該虚像面１５０上の２次元の画像と考えることができる。図１４では、ある１つのマイクロレンズ１２１において独立して制御し得る光の範囲１２４を概略的に図示している。範囲１２４に含まれる虚像面１５０上の仮想的な画素１５１からの光を再現するように、当該マイクロレンズ１２１の直下の画素群１１２（画素アレイ１１０のうちの一部）が駆動される。各マイクロレンズ１２１において同様の駆動制御が行われることにより、虚像面１５０上の画像１６０からの光を再現するように、各マイクロレンズ１２１から光が出射されることとなる。
【００９２】
図１５では、視力補償モードにおいて、実際にユーザが視認し得る画像１６０の一例及び当該画像１６０がなされているときの画素アレイ１１０の一部領域を拡大した様子を示している。例えば、図１５に示すように、ユーザが所定のテキストデータからなる画像１６０を視認しているとする。視力補償モードでは、画像１６０は、図１４に示す虚像面１５０上に表示されているものとしてユーザによって視認されている。
【００９３】
ここで、図中の画像１６０は、実際には、画素アレイ１１０からの光をマイクロレンズアレイ１２０を介してユーザが見ることによって、当該ユーザによって認識されているものである。画像１６０の一部領域１６１を拡大し、マイクロレンズアレイ１２０を取り除いて図示したもの（すなわち領域１６１の直下の画素アレイ１１０の表示を図示したもの）が、図中右側に示される図である。
【００９４】
１つのマイクロレンズ１２１の直下には、複数の画素１１１からなる画素群１１２が存在する。図中右側の図に示すように、各マイクロレンズ１２１の直下に位置する画素群１１２においては、ある１点から見てマイクロレンズ１２１の中心の延長上に位置する画素には、通常モードと同一の情報が表示される（すなわち、図１２に示す画素１１１ａと図１５に示す画素１１１ｂには同一の情報が表示される）が、その周辺には、ユーザの視点移動によって見えるはずの画像情報が表示される。
【００９５】
図１６では、ユーザの目２１１と、マイクロレンズアレイ１２０の表示面１２５と、虚像面１５０との関係を示している。図１６に示すように、視力補償モードでは、マイクロレンズアレイ１２０による表示面１２５よりも遠方に虚像面１５０が存在する。図１６では、ユーザの視点の移動を矢印で表している。ユーザの視点の移動に対応する、ユーザが虚像面１５０上で視認する点の移動（図中点Ｓから点Ｔへの移動）を考慮して、図１５に示すように、ユーザの視点移動によって見えるはずの画像情報が、マイクロレンズ１２１の直下の画素群１１２に表示される。このように各画素１１１が駆動されることにより、ユーザに対して、あたかも虚像面１５０上に存在するかのように、画像１６０が表示される。
【００９６】
以上、表示装置１０における駆動例として、通常モード及び視力補償モードにおける駆動例について説明した。
【００９７】
（２−２−３．詳細設計）
図１０に示す表示装置１０における、各構成のより詳細な設計方法について説明する。ここでは、図１０に示すサンプリング領域２０７のサイズ（大きさ）に求められる条件及び各サンプリング領域２０７に対する光の照射状態の繰り返し周期に求められる条件について説明する。
【００９８】
（２−２−３−１．サンプリング領域）
上述したように、ぼけのない良好な像がユーザに提供されるためには、サンプリング領域２０７の大きさは、ユーザの瞳径に対して十分に小さいことが好ましい。以下、サンプリング領域２０７の大きさに求められる条件についてより具体的に考察する。
【００９９】
例えば、最も軽度の老眼で、最初に老眼を認知し得るレベルは、必要補正レンズ（老眼鏡）の強度として１Ｄ（Ｄｉｏｐｔｅｒ）程度である。ここで、平均的な眼球を模したＬｉｓｔｉｎｇのモデルを用いると、眼球は、６０Ｄの単レンズと、当該単レンズから２２．２２（ｍｍ）の距離に位置する網膜と、で構成されているとみなすことができる。
【０１００】
上記の強度１Ｄの老眼鏡を装着しているユーザにとっては、６０Ｄ−１Ｄ＝５９Ｄのレンズを介して光が網膜に入射することとなるため、当該ユーザの眼球においては、網膜よりも２２．２２×（６０Ｄ／５９Ｄ−１）≒０．３８（ｍｍ）後方に結像面ができることになる。また、この場合に、光の入射瞳径（図１０に示す光１２３の瞳上での投影サイズに対応）をＩｐとすると、網膜上のぼけ量は、Ｉｐ×０．３８／２２．２２（ｍｍ）と求めることができる。
【０１０１】
ここで、実用上要求される視力を０．５とする場合、弁別すべき網膜上の像のサイズは、下記数式（１）に示す計算から、約０．００９７（ｍｍ）である。なお、下記数式（１）における１．３３は、眼球内の屈折率である。
【０１０２】
【数１】
2016072518.tif 000003
【０１０３】
網膜上のぼけ量が、弁別すべき網膜上の像のサイズよりも小さければ、ユーザは、ぼけのない明瞭な像を観察することができる。上述した網膜上のぼけ量（Ｉｐ×０．３８／２２．２２（ｍｍ））が、弁別すべき網膜上の像のサイズ（０．００９７（ｍｍ））となるようなＩｐを求めると、下記数式（２）から、Ｉｐは約０．６（ｍｍ）となる。
【０１０４】
【数２】
2016072518.tif 000004
【０１０５】
老眼の程度がより強い場合には、上述した網膜と結像面との距離０．３８（ｍｍ）がより長くなるため、上記数式（２）から、Ｉｐはより小さくなる。また、要求される視力がより大きい場合には、上記数式（１）における「０．５」の代わりにより大きな値が代入されることとなるため、弁別すべき網膜上の像のサイズは、上述した値（０．００９７（ｍｍ））よりも小さくなり、上記数式（２）から、Ｉｐはより小さくなる。従って、上記数式（２）から算出されたＩｐ≒０．６（ｍｍ）は、光の入射瞳径に求められる下限値にほぼ対応していると言える。
【０１０６】
第１の実施形態では、サンプリング領域２０７ごとに入射する光が制御されるため、サンプリング領域２０７の大きさは、光の入射瞳径に従って決定される。従って、上記数式（２）から算出されたＩｐ≒０．６（ｍｍ）は、サンプリング領域２０７の下限値であるとも言える。このように、第１の実施形態では、サンプリング領域２０７は、好適に、その大きさが０．６（ｍｍ）以下となるように設定される。
【０１０７】
図１７は、ユーザの瞳の瞳径とサンプリング領域２０７の大きさとの関係性を示す図である。図１７では、ユーザの目２１１とともに、ユーザの瞳上に設定されるサンプリング領域２０７を概略的に図示している。一般的な人間の瞳径Ｄは、２（ｍｍ）〜８（ｍｍ）程度であることが知られている。一方、上述したように、サンプリング領域２０７の大きさｄｓは、好適に、０．６（ｍｍ）以下である。従って、第１の実施形態では、図１７に示すように、瞳の中に複数の領域２０７が設定されることとなる。なお、ここではサンプリング領域２０７の形状が正方形である場合について説明したが、上述したサイズの条件を満たせば、サンプリング領域２０７の形状は、六角形や長方形等、他の各種の形状であってもよい。
【０１０８】
以上、サンプリング領域２０７の大きさに求められる条件について説明した。
【０１０９】
ここで、上記特許文献１においても、複数の画素からの光が、複数のマイクロレンズの各々から出射され、ユーザの瞳上に投影される構成が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ユーザの瞳に対して、各画素に対応する光の投影像のうちの１つのみが入射している。これは、第１の実施形態において、瞳上に、瞳径と同程度以上の間隔で、瞳径よりも小さいサンプリング領域２０７が１つだけ設けられている状態に対応している。
【０１１０】
上記特許文献１に記載の技術においては、第１の実施形態のように虚像生成の処理を行ない瞳上の異なる点に入射するべき光束を求める処理を行っておらず、瞳に入射する光束のサイズを小さくすることでぼけを低減している。従って、同一レンズから瞳上に複数の光束が入射すると、網膜上の像にぼけが生じてしまう。従って、上記特許文献１に記載の技術では、瞳を含む平面２０５に入射する光の間隔、すなわちサンプリング領域２０７が設けられる間隔が、瞳径よりも大きくなるように調整されている。
【０１１１】
しかしながら、当該構成では、ユーザの瞳が移動した際に（すなわち視点が移動した際に）、瞳に光が入射しない瞬間が不可避的に存在し、ユーザにとっては、黒い枠のような視認不可な領域が周期的に観察されることとなる。従って、上記特許文献１に記載の技術では、ユーザにとって十分に良好な表示が提供されているとは必ずしも言い難い。
【０１１２】
一方、第１の実施形態では、以上説明したように、サンプリング領域２０７の大きさｄｓは好適に０．６（ｍｍ）以下であり、図１７に示すように、瞳上に複数のサンプリング領域２０７が設定される。そして、サンプリング領域２０７ごとに入射する光が制御される。従って、視点が移動した場合であっても、上記特許文献１に記載の技術のように、画像が途切れて表示される現象が生じず、より良好な表示をユーザに提供することが可能となる。
【０１１３】
（２−２−３−２．サンプリング領域の照射状態の繰り返し周期）
上述したように、第１の実施形態では、ユーザの視点の移動に対応するために、各サンプリング領域２０７に対する光の照射状態が、ユーザの最大瞳径よりも大きい単位で周期的に繰り返されるように、マイクロレンズアレイ１２０のレンズ面１２５と瞳との距離（ＤＬＰ）や、画素アレイ１１０とマイクロレンズアレイ１２０との距離（ＤＸＬ）、マイクロレンズアレイ１２０におけるマイクロレンズ１２１のピッチ、画素アレイ１１０における画素サイズ及びピッチ等が設定される。サンプリング領域２０７の照射状態の繰り返し周期に求められる条件についてより具体的に考察する。
【０１１４】
サンプリング領域２０７の照射状態の繰り返し周期（以下、単に繰り返し周期とも呼称する。）は、ユーザの瞳孔間距離（ＰＤ：Ｐｕｐｉｌ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）を基準として設定され得る。繰り返し周期の１周期に対応するサンプリング領域２０７のグループを、便宜的に、サンプリング領域グループと呼ぶこととすると、繰り返し周期λは、当該サンプリング領域グループの大きさ（長さ）に対応している。
【０１１５】
ユーザの視点がサンプリング領域グループ間を遷移する瞬間には、正常な観視が妨げられることとなる。従って、ユーザの視点の移動に伴う、このような表示の乱れの発生の頻度を低減するためにも、繰り返し周期λの最適設計が重要となる。
【０１１６】
例えば、繰り返し周期λがＰＤよりも大きい場合には、左右の目が同一の繰り返し周期内に含まれるようにすることができる。従って、例えば裸眼３Ｄ表示の技術を利用することにより、上記（２−２−２−２．視力補償モード）で説明した視力を補償するための表示とともに、立体視も併せて行うことが可能になる。また、ユーザの視点がサンプリング領域グループ間を遷移する瞬間には、正常な観視が妨げられるが、繰り返し周期λを大きくすることにより、視点を移動させたとしても、ユーザの視点がサンプリング領域グループ間を遷移する頻度が低くなるため、このような表示が乱れる頻度を低下させることができる。このように、立体視等の視力補償以外の他の機能を併せて実現する場合には、繰り返し周期λはできるだけ大きいことが好ましい。
【０１１７】
しかしながら、繰り返し周期λを大きくするためには、画素アレイ１１０の画素１１１の数を増加させる必要がある。画素数の増加は、製造コスト及び消費電力の増加を生じさせる。従って、繰り返し周期λを大きくすることには自ずと限界がある。
【０１１８】
製造コストや消費電力の観点から、繰り返し周期λをＰＤ以下とする場合には、繰り返し周期λは、下記数式（３）を満たすように設定されることが望ましい。ここで、ｎは任意の自然数である。
【０１１９】
【数３】
2016072518.tif 000005
【０１２０】
繰り返し周期λが上記数式（３）を満たしている場合における、λとＰＤとの関係を、図１８に示す。図１８は、繰り返し周期λが数式（３）を満たしている場合における、λとＰＤとの関係を示す図である。図１８では、繰り返し周期λが上記数式（３）を満たしている場合における、サンプリング領域２０７によって構成されるサンプリング領域グループ２１３と、ユーザの左右の目２１１との位置関係を図示している。図１８に示す例では、サンプリング領域グループ２１３は、ユーザの瞳を含む平面内に略正方形の領域として設定されている。
【０１２１】
ここで、上述したように、ユーザの視点がサンプリング領域グループ２１３間を遷移する瞬間には、正常な観視が妨げられる。しかしながら、繰り返し周期λが上記数式（３）を満たしている場合には、例えばユーザの視点が紙面左右方向に移動した場合には、左右の目２１１は、同時にサンプリング領域グループ２１３間の境界を通過することとなる。従って、視点が移動した場合に、左右の目２１１の双方において正常な観視が可能な連続的な領域を連続表示領域と呼称することとすると、繰り返し周期λが上記数式（３）を満たしている場合には、連続表示領域を最も大きくすることができる。図１８では、連続表示領域の紙面左右方向の幅Ｄｃ（連続表示幅Ｄｃ）を両端矢印で示している。このとき、Ｄｃ＝λである。
【０１２２】
逆に、繰り返し周期λが、下記数式（４）を満たすように設定される場合には、連続表示領域が最も小さくなる。
【０１２３】
【数４】
2016072518.tif 000006
【０１２４】
繰り返し周期λが上記数式（４）を満たしている場合における、λとＰＤとの関係を、図１９に示す。図１９は、繰り返し周期λが数式（４）を満たしている場合における、λとＰＤとの関係を示す図である。図１９では、繰り返し周期λが数式（４）を満たしている場合における、サンプリング領域２０７によって構成されるサンプリング領域グループ２１３と、ユーザの左右の目２１１との位置関係を図示している。
【０１２５】
図１９では、図１８と同様に、連続表示領域の紙面左右方向の幅Ｄｃ（連続表示幅Ｄｃ）を両端矢印で示している。図１９に示すように、繰り返し周期λが上記数式（４）を満たしている場合には、ユーザの左右の目２１１が、紙面左右方向に少し移動しただけで、左右の目２１１のいずれかが、サンプリング領域グループ２１３間の境界を通過してしまうことになる。よって、繰り返し周期λが上記数式（４）を満たしている場合には、連続表示領域はより小さくなってしまう。このとき、Ｄｃ＝λ／２である。
【０１２６】
図２０は、繰り返し周期λとＰＤとの関係性が、連続表示領域の大きさに与える影響を示す図である。図２０では、横軸に繰り返し周期λとＰＤとの比（繰り返し周期λ／ＰＤ）を取り、縦軸に連続表示幅ＤｃとＰＤとの比（連続表示幅Ｄｃ／ＰＤ）を取り、両者の関係性をプロットしている。
【０１２７】
図２０に示すように、繰り返し周期λが上記数式（３）を満たしている場合（横軸の値が、１、１／２、１／３、・・・である点に対応）には、連続表示幅Ｄｃ／ＰＤは、繰り返し周期λ／ＰＤと同じ値を取る。すなわち、連続表示幅Ｄｃは最も効率の良い値であるλを取る。
【０１２８】
一方、繰り返し周期λが上記数式（４）を満たしている場合（横軸の値が、１／１．５、１／２．５、１／３．５・・・である点に対応）には、連続表示幅Ｄｃ／ＰＤは、繰返し周期λ／ＰＤの１／２の値を取る。すなわち、連続表示幅Ｄｃは最も効率の低い値であるλ／２を取る。
【０１２９】
以上、サンプリング領域２０７の照射状態の繰り返し周期に求められる条件について説明した。以上説明したように、サンプリング領域２０７の照射状態の繰り返し周期λをＰＤよりも大きくして、表示装置１０を、立体視等の他の用途に応用することも可能である。しかしながら、繰り返し周期λを大きくするためには、画素アレイ１１０の画素１１１の数を増加させる必要があるため、製造コストや消費電力の観点から限界がある。一方、視力の補償だけを目的とする場合には、必ずしも繰り返し周期λをＰＤよりも大きくする必要はない。この場合には、繰り返し周期λは、上記数式（３）を満たすように設定されることが望ましい。繰り返し周期λが上記数式（３）を満たすように設定されることにより、連続表示領域を最も効率的に大きくすることができ、ユーザの利便性をより向上させることができる。
【０１３０】
（２−３．表示制御方法）
図２１を参照して、第１の実施形態に係る表示装置１０において実行される表示制御方法について説明する。図２１は、第１の実施形態に係る表示制御方法の処理手順の一例を示すフロー図である。なお、図２１に示す各処理は、図１０に示す制御部１３０によって実行される各処理に対応している。
【０１３１】
図２１を参照すると、第１の実施形態に係る表示制御方法では、まず、領域情報、虚像位置情報及び画像情報に基づいて、光線情報が生成される（ステップＳ１０１）。領域情報とは、ユーザの瞳を含み図１０に示す表示装置１０の表示面（マイクロレンズアレイ１２０のレンズ面１２５）と略平行な平面上に設定される複数のサンプリング領域からなるサンプリング領域群についての情報である。また、虚像位置情報は、図１０に示す表示装置１０において虚像を生成する位置（虚像生成位置）についての情報である。例えば、虚像生成位置は、ユーザにとって焦点の合う位置に設定される。また、画像情報は、ユーザに対して提示される２次元の画像情報である。
【０１３２】
ステップＳ１０１に示す処理では、虚像位置情報に基づく虚像生成位置に表示された画像情報に基づく画像からの光が、サンプリング領域群を構成する各サンプリング領域に入射するための、光線状態を示す情報が、光線情報として生成される。当該光線情報は、当該光線状態を再現するための、各マイクロレンズ１２１における光の出射状態についての情報、及び当該光の各サンプリング領域２０７に対する照射状態についての情報を含む。なお、ステップＳ１０１に示す処理は、例えば図１０に示す光線情報生成部１３１によって行われる処理に対応している。
【０１３３】
次に、光線情報に基づいて、サンプリング領域ごとに光の入射状態が制御されるように、各画素が駆動される（ステップＳ１０３）。これにより、上述したような光線状態が再現され、虚像位置情報に基づく虚像生成位置に、画像情報に基づく画像の虚像が表示される。すなわち、ユーザにとって焦点の合った明瞭な表示が実現される。
【０１３４】
以上、第１の実施形態に係る表示制御方法について説明した。
【０１３５】
（２−４．適用例）
以上説明した第１の実施形態に係る表示装置１０のいくつかの適用例について説明する。
【０１３６】
（２−４−１．ウェアラブルデバイスへの適用）
図２２を参照して、第１の実施形態に係る表示装置１０がウェアラブルデバイスに適用される場合の一構成例について説明する。図２２は、第１の実施形態に係る表示装置１０がウェアラブルデバイスに適用される場合の一構成例を示す図である。
【０１３７】
図２２に示すように、第１の実施形態に係る表示装置１０は、ウェアラブルデバイス３０のような、比較的小さな表示画面を有するデバイスに好適に適用され得る。図示する例では、ウェアラブルデバイス３０は、腕時計型のデバイスである。
【０１３８】
ウェアラブルデバイス３０のようなモバイル機器では、ユーザの携帯性を考慮して、表示画面のサイズが比較的小さなものに限定される。しかしながら、上記（１．本開示に想到した背景）で説明したように、近年、ユーザが扱う情報量は増加しており、１つの画面により多くの情報を表示することが求められている。単純に画面に表示される情報量を高密度化するだけでは、例えば老眼視のユーザにとっては、当該画面上の表示を視認しづらくなる可能性がある。
【０１３９】
一方、第１の実施形態によれば、図２２に示すように、実際の表示面１２５とは異なる位置に、表示面１２５に表示される画像の虚像１５５を生成することができる。従って、ユーザは、老眼鏡等の光学補償器具を装着することなく、精細な表示を観察することができる。従って、ウェアラブルデバイス３０のような比較的小さい画面に対しても、高密度の表示を行うことができ、ユーザにより多くの情報を提供することが可能となる。
【０１４０】
（２−４−２．他のモバイル機器への適用）
図２３を参照して、第１の実施形態に係る表示装置１０が、例えばスマートフォンのような他のモバイル機器に適用される場合の一構成例について説明する。図２３は、第１の実施形態に係る表示装置１０が他のモバイル機器に適用される場合の一構成例を示す図である。
【０１４１】
図２３に示す構成例では、表示装置１０がスマートフォンのようなモバイル機器に搭載される際に、画素アレイ１１０が搭載される第１の筐体１７１と、マイクロレンズアレイ１２０が搭載される第２の筐体１７２と、が、互いに異なる筐体として構成され、これら第１の筐体１７１及び第２の筐体１７２が、接続部材１７３によって互いに接続されることにより、表示装置１０を有するモバイル機器が構成されている。第１の筐体１７１がモバイル機器の本体部に対応し、第１の筐体１７１内に、表示装置１０を含むモバイル機器全体の動作を制御する処理回路等が搭載され得る。
【０１４２】
接続部材１７３は、両端に回転軸部が設けられた棒状の部材であり、図示するように、当該回転軸部の一方が第１の筐体１７１の側面に接続され、当該回転軸部の他方が第２の筐体１７２の側面に接続される。このように、第１の筐体１７１及び第２の筐体１７２は、接続部材１７３により、互いに回動可能に接続される。これにより、図示するように、第２の筐体１７２が第１の筐体１７１に対して接触している状態（図中（ａ））と、第２の筐体１７２が第１の筐体１７１に対して所定の距離だけ離隔している状態（図中（ｂ））と、を切り替えることができる。
【０１４３】
ここで、上記（２−２−１．装置構成）で説明したように、表示装置１０において、レンズ画素間距離ＤＸＬは、光束の瞳上への投影サイズや、各サンプリング領域２０７に対する光の照射状態の繰り返し周期等を決定するための重要な因子である。しかしながら、表示装置１０をモバイル機器に搭載する際に、常に所定のＤＸＬが確保されるように当該モバイル機器を構成すると、当該モバイル機器の体積の増加を招くこととなり、携帯性の観点から好ましくない。従って、表示装置１０をモバイル機器に搭載する際には、ＤＸＬが可変となるような可動機構が、マイクロレンズアレイ１２０及び画素アレイ１１０に設けられることが好ましい。
【０１４４】
図２３に示す構成は、表示装置１０にこのような可動機構が設けられる構成の一例を示している。図２３に示すモバイル機器では、表示装置１０を使用しない場合には、図中（ａ）に示すように、当該モバイル機器を、第２の筐体１７２が第１の筐体１７１に対して接触している状態にすることができる。この状態では、ＤＸＬがより小さくなるようにマイクロレンズアレイ１２０及び画素アレイ１１０が配置されることとなり、モバイル機器をより小体積に保つことができる。一方、図２３に示すモバイル機器では、図中（ｂ）に示す第２の筐体１７２が第１の筐体１７１に対して所定の距離だけ離隔している状態において、ＤＸＬが、光束の瞳上への投影サイズや光の照射状態の繰り返し周期等を考慮した所定の距離になるように、接続部材１７３の長さが調整されている。従って、表示装置１０を使用する場合には、図中（ｂ）に示すように第１の筐体１７１に対して第２の筐体１７２が離隔した状態にすることにより、ＤＸＬが上記の諸条件を考慮した所定の距離になるようにマイクロレンズアレイ１２０及び画素アレイ１１０を配置することができ、視力補償モードでの表示を行うことができる。
【０１４５】
このように、表示装置１０をモバイル機器に搭載する際には、ＤＸＬを可変とする機構を設けることにより、非使用時（すなわち携帯時）の小体積化と、使用時の視力補償効果とを両立させることができ、ユーザの利便性をより向上させることができる。
【０１４６】
なお、非使用時にＤＸＬが最小になっている場合であっても、表示装置１０は、通常モードでの表示は行うことができる。ＤＸＬが最小になっている場合には、マイクロレンズアレイ１２０におけるレンズ効果も最小化されるため、画素アレイ１１０により、通常と同様の（すなわち視力補償効果のない）表示を行うことができるからである。また、図２３に示す構成例では、第１の筐体１７１及び第２の筐体１７２の距離を可変にする可動機構が設けられているが、モバイル機器の構成例はかかる例に限定されない。例えば、当該可動機構に代わり、又は当該可動機構に加えて、第２の筐体１７２を第１の筐体１７１に対して脱着可能な脱着機構が設けられてもよい。当該脱着機構により、表示装置１０を使用しない場合には、第２の筐体１７２を第１の筐体１７１から取り外すことによりモバイル機器を小体積に保ち、表示装置１０を使用する場合には、第２の筐体１７２を第１の筐体１７１に対して所定の距離を有するように取り付けることにより視力補償モードでの表示を行うことが可能となる。
【０１４７】
（２−４−３．電子ルーペ機器への適用）
一般的に、筐体の表面にカメラが設けられ、当該カメラによって撮影された紙面上の情報を、筐体の裏面に設けられた表示画面に拡大して表示する視力補助機器（以下、電子ルーペ機器と呼称する。）が知られている。ユーザは、例えば地図や新聞等の紙面上に、当該電子ルーペ機器を、カメラが当該紙面に対向するように載置することにより、拡大された地図や文字等を表示画面を介して読み取ることができる。第１の実施形態に係る表示装置１０は、このような電子ルーペ機器に対しても好適に適用され得る。
【０１４８】
図２４に、一般的な電子ルーペ機器の一例を示す。図２４は、一般的な電子ルーペ機器の一例を示す図である。上述したように、電子ルーペ機器８２０の筐体の表面にはカメラが搭載されている。電子ルーペ機器８２０は、図示するように、当該カメラが紙面８１７に対向するように、紙面８１７上に載置される。カメラによって撮影された紙面８１７上の図形や文字等が、適宜拡大されて、電子ルーペ機器８２０の筐体の裏面の表示画面に表示される。これにより、例えば老眼等によりサイズの小さい図形や文字の読み取りに困難を感じるユーザは、紙面上の情報をより容易に読み取ることが可能になる。
【０１４９】
ここで、図２４に例示するような一般的な電子ルーペ機器８２０は、光学レンズによるルーペとは異なり、撮影した画像を所定の倍率で単純に拡大して表示しているだけである。従って、ユーザは、ぼけが生じずに読み取りが可能な程度にまで表示を拡大する必要があるため、表示画面に１度に表示される文字数（情報量）は低下する。よって、紙面８１７内の広範囲の情報を読み取ろうとする場合には、電子ルーペ機器８２０を紙面８１７上で頻繁に移動させる必要がある。
【０１５０】
一方、第１の実施形態に係る表示装置１０を電子ルーペ機器に搭載する場合には、例えば、筐体の表面にカメラが搭載され、当該筐体の裏面に表示装置１０が搭載された構成例が考えられる。当該電子ルーペ機器を、カメラが設けられた面が紙面に対向するように載置して駆動することにより、当該カメラによって撮影された紙面上の情報を含む画像が、筐体の裏面に搭載された表示装置１０によって表示され得る。
【０１５１】
表示装置１０を視力補償モードで駆動すれば、画像を拡大することなく、老眼等に起因するぼけ自体を改善する表示を行うことができる。このように、表示装置１０が搭載された電子ルーペ機器では、一般的な電子ルーペ機器８２０とは異なり、表示画面に１度に表示される情報量を低下させることなく、視力補償を行うことができる。従って、紙面内の広範囲の情報を読み取ろうとする場合であっても、当該電子ルーペ機器を紙面上で頻繁に移動させる必要が生じず、ユーザの読みやすさを大幅に向上させることができる。
【０１５２】
以上、第１の実施形態に係る表示装置１０のいくつかの適用例について説明した。ただし、第１の実施形態は上述した例に限定されず、表示装置１０が適用されるデバイスは他のデバイスであってもよい。例えば、表示装置１０は、ウェアラブルデバイスやスマートフォン以外の他の形態のモバイル機器に搭載されてもよい。あるいは、表示装置１０が適用されるデバイスはモバイル機器に限定されず、例えば据え置き型のテレビ等、表示機能を有するデバイスであれば、あらゆるデバイスに適用されてよい。
【０１５３】
（２−４−４．車載用表示装置への適用）
近年、自動車においては、運転支援情報を表示装置に表示して、運転手に提示する技術が開発されている。例えば、ダッシュボードのインストルメントパネルに表示装置を設け、スピードメータやタコメータ等の計器類の情報を、当該表示装置に表示させる技術が存在する。また、バックミラーやドアミラーに対応する位置に、ミラーに代えて表示装置を設け、車載カメラによって撮影された映像を当該表示装置に表示させることによりミラーを代替する技術が知られている。
【０１５４】
ここで、運転中における運転手の視線の動きに注目すると、運転手は、フロントガラスを介して外界を見ることと、比較的近くに存在する計器類やミラー類を見ることと、を繰り返すと考えられる。すなわち、運転手の視線は、遠方と近方との間を何度も往復し得る。このとき、運転手の目では、視線の移動に応じてピント合わせが行われることとなるが、高速で移動している自動車においては、当該ピント合わせに掛かる時間が安全性確保の上で問題視されている。上記のように、計器類やミラー類を表示装置に置き換えた場合においても、同様の問題が生じ得る。
【０１５５】
これに対して、第１の実施形態に係る表示装置１０を上記のような運転支援情報を表示する車載用表示装置に適用することにより、上記の問題を解決することが可能となる。具体的には、表示装置１０は、虚像を実際の表示面（すなわち、マイクロレンズアレイ１２０）よりも後方（遠方）に生成することができるため、例えば、当該虚像の生成位置を十分遠方に設定することにより、運転手であるユーザが表示装置１０を見る場合に、フロントガラスを介して外界を見る場合と同様の遠さで、各種の情報を表示させることができる。従って、ユーザが外界の様子と車載の表示装置１０における運転支援情報とを交互に見た場合であっても、ピント合わせに掛かる時間を短くすることができる。
【０１５６】
このように、表示装置１０は、好適に、運転支援情報を表示する、車載用表示装置に好適に適用され得る。表示装置１０を車載用表示装置に適用することにより、上記のような運転手の視界のピント合わせ時間に起因する安全上の問題を抜本的に解決できる可能性がある。
【０１５７】
（２−５．変形例）
以上説明した第１の実施形態におけるいくつかの変形例について説明する。
【０１５８】
（２−５−１．アパーチャによる画素サイズの縮小）
上記（２−２−１．装置構成）で説明したように、表示装置１０では、画素からの光の瞳上での投影サイズ（これはサンプリング領域２０７に対応する）と、像倍率と、画素アレイ１１０の画素１１１のサイズ（解像度）と、の間には相関がある。具体的には、サンプリング領域２０７のサイズをｄｓ、画素１１１のサイズをｄｐ、像倍率をｍとすると、これらは、下記数式（５）に示す関係にある。
【０１５９】
【数５】
2016072518.tif 000007
【０１６０】
また、像倍率ｍは、観視距離（図１０に示すマイクロレンズアレイ１２０のレンズ面１２５と瞳との距離）ＤＬＰと、レンズ画素間距離（図１０に示すマイクロレンズアレイ１２０のレンズ面１２５と画素アレイ１１０の表示面１１５との距離）ＤＸＬとの比率として、下記数式（６）で表現される。
【０１６１】
【数６】
2016072518.tif 000008
【０１６２】
ただし、マイクロレンズ１２１の焦点距離ｆは、下記数式（７）を満たしているとする。
【０１６３】
【数７】
2016072518.tif 000009
【０１６４】
上記数式（５）、（６）に示すように、画素１１１のサイズｄｐは、画素１１１をユーザの瞳に投影するマイクロレンズ１２１の投影系の像倍率によって決定される。例えば、他の設計事項からの要請により、製品上、ＤＸＬを小さくしなければならない場合や、ＤＬＰを大きくしないといけない場合には、像倍率ｍが大きくなり、画素１１１のサイズｄｐをより小さくする必要が生じる。
【０１６５】
ここで、単純に画素１１１のサイズｄｐを小さくすると、画素アレイ１１０を構成する画素１１１の数が増加し、製造コスト上、あるいは消費電力上、好ましくないことがある。そこで、サンプリング領域のサイズｄｓを小さい値に保ちつつ、また、画素数を増加させることなく、画素１１１のサイズｄｐを小さくする方法として、アパーチャが設けられた遮蔽板を用いて画素１１１のサイズｄｐを小さくする方法が考えられる。なお、下記（２−５−２．マイクロレンズ以外の光出射点の構成例）で用いるアパーチャが設けられた遮蔽板と区別するために、本明細書では、画素１１１のサイズｄｐの縮小のために用いられる遮蔽板のことを第１の遮蔽板と呼称することがある。
【０１６６】
図２５は、矩形の開口部（アパーチャ）を有する第１の遮蔽板による画素サイズｄｐの縮小の様子を示す概略図である。図２５を参照すると、遮蔽板３１０には、各画素１１１（１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ）に対応する位置に、矩形の開口部３１１が設けられている。図中の画素１１１Ｒは赤色光を発する画素を示しており、画素１１１Ｇは緑色光を発する画素を示しており、画素１１１Ｂは青色光を発する画素を示している。
【０１６７】
開口部３１１の大きさは、画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂのサイズよりも小さく形成されている。画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂを覆うように遮蔽板３１０を設けることにより、画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂのサイズｄｐを、見掛け上小さくすることができる。
【０１６８】
図２６は、第１の遮蔽板の他の構成例を示す図であり、円形の開口部（アパーチャ）を有する第１の遮蔽板による画素サイズｄｐの縮小の様子を示す概略図である。図２６を参照すると、遮蔽板３２０には、各画素１１１（１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ）に対応する位置に、円形の開口部３２１が設けられている。開口部３２１の大きさは、画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂのサイズよりも小さく形成されている。画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂを覆うように遮蔽板３２０を設けることにより、画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂのサイズｄｐを、見掛け上小さくすることができる。
【０１６９】
ここで、図２５及び図２６に示す例では、画素アレイ１１０の表示面上に遮蔽板３１０、３２０が設けられている。ただし、本変形例では、第１の遮蔽板が設けられる位置は、表示面上に限定されない。例えば、画素アレイ１１０が液晶表示装置の画素アレイのような透過型の画素アレイとして提供される場合には、第１の遮蔽板は、液晶表示装置におけるバックライトと液晶層（液晶パネル）との間に設けられてもよい。
【０１７０】
このような、第１の遮蔽板が、バックライトと液晶層との間に設けられる構成例を、図２７に示す。図２７は、第１の遮蔽板が、バックライトと液晶層との間に設けられる一構成例を示す図である。
【０１７１】
図２７では、第１の遮蔽板が追加された液晶表示装置の、表示面と垂直な方向における断面図を示している。図２７を参照すると、液晶表示装置３３０は、バックライト３３１、拡散板３３２、アパーチャ膜３３３、偏光板３３４、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板３３５、液晶層３３６、カラーフィルタ基板３３７及び偏光板３３８が、この順に積層されて構成される。なお、液晶表示装置３３０の構成は、アパーチャ膜３３３が設けられていること以外は、一般的な液晶表示装置の構成と同様であるため、その構成についての詳細な説明は省略する。
【０１７２】
本変形例では、液晶表示装置３３０の画素アレイが、図１０に示す画素アレイ１１０を構成する。なお、図２７では、図１０と対応付けるために、マイクロレンズアレイ１２０も併せて図示している。
【０１７３】
アパーチャ膜３３３は、上述した第１の遮蔽板３１０、３２０に対応する。アパーチャ膜３３３は、光を遮蔽する部材に、画素の位置に対応して複数の光学的な開口部（アパーチャ、図示せず）が設けられた構成を有しており、バックライト３３１からの光は、当該開口部を通過して、液晶層３３６に入射する。従って、アパーチャ膜３３３によって、開口部が設けられている箇所以外の光が遮蔽されるため、実質的に画素サイズが縮小されることとなる。
【０１７４】
ここで、アパーチャ膜３３３のバックライト側の面には、光を反射する反射層が設けられていてもよい。反射層が設けられる場合には、当該反射層によりバックライト３３１からの光のうち開口部を透過しなかったものがバックライト３３１に向かって反射される。反射され戻ってきた光は、バックライト３３１の内部で再度反射され、再びアパーチャ膜３３３に向かって照射される。アパーチャ膜３３３の反射面及びバックライト３３１での光学吸収がなければ、理想的には全ての光が反射され、液晶層３３６に入射することとなり、光のロスがなくなる。または、反射層を設ける代わりにアパーチャ膜３３３自体を反射率の高い材料で形成することでも、同様の効果が得られる。このように、アパーチャ膜３３３のバックライト側の面に反射層を設けるか、あるいはアパーチャ膜３３３自体を反射率の高い材料で形成することにより、バックライト３３１とアパーチャ膜３３３との間で、いわば光がリサイクルされるため、開口部の大きさが小さい場合であっても、光のロスを最小限に抑えることができる。
【０１７５】
なお、他の構成として、上述した構成例においてアパーチャ膜３３３と液晶層３３６との位置関係を逆にした構成も実現可能である。この場合には、液晶層３３６の代わりに、透過型ではない自発光型のディスプレイデバイスを用いることが可能である。
【０１７６】
以上、第１の遮蔽板を用いて画素サイズを縮小する変形例について説明した。
【０１７７】
（２−５−２．マイクロレンズ以外の光出射点の構成例）
上述した実施形態では、画素アレイ１１０の表示面上にマイクロレンズアレイ１２０を配置することにより、表示装置１０が構成されていた。表示装置１０では、各マイクロレンズ１２１が光出射点として機能し得る。ここで、第１の実施形態はかかる例に限定されず、光出射点がマイクロレンズ以外の構成によって実現されてもよい。
【０１７８】
例えば、図１０に示すマイクロレンズアレイ１２０の代わりに、複数の開口部（アパーチャ）が設けられた遮蔽板を用いることができる。この場合、遮蔽板の各開口部が、光出射点として機能することとなる。なお、上記（２−５−１．アパーチャによる画素サイズの縮小）で用いる遮蔽板と区別するために、本明細書では、マイクロレンズアレイ１２０の代わりに光出射点を構成するために用いられる遮蔽板のことを第２の遮蔽板と呼称することがある。
【０１７９】
第２の遮蔽板は、一般的な３Ｄ表示装置に用いられるパララックスバリアと略同様の構成であってよい。本変形例では、図１０に示す各マイクロレンズ１２１の中心に対応する位置に開口部が設けられている遮蔽板が、マイクロレンズアレイ１２０の代わりに、画素アレイ１１０の表示面１１５上に配置される。
【０１８０】
上記数式（５）、（６）と同様の光学的な考察から、画素１１１からの光が当該遮蔽板の開口部を通過して、ユーザの瞳に投影される際の当該瞳上での光の投影サイズ（これはサンプリング領域に対応する）は、（（画素アレイ１１０の画素サイズ）＋（開口部の径））×（遮蔽板と瞳との距離）／（画素アレイ１１０と遮蔽板との距離）となる。従って、サンプリング領域の大きさが０．６（ｍｍ）以下であることを考慮して、遮蔽版の開口部は、上記の条件を満たすように設計され得る。
【０１８１】
ここで、マイクロレンズアレイ１２０の代わりに遮蔽板が用いられる場合には、開口部を通過しなかった光は、ユーザに向かって照射されず、ロスとなる。従って、マイクロレンズアレイ１２０が設けられる場合に比べて、ユーザによって観察される表示が暗くなることが懸念される。従って、マイクロレンズアレイ１２０の代わりに遮蔽板が用いられる場合には、このような光のロスまで考慮して、各画素が駆動されることが好ましい。
【０１８２】
また、液晶表示装置のような透過型の表示装置を用いて画素アレイ１１０を構成する場合、第２の遮蔽板と透過型の画素アレイ１１０との位置関係を上記と逆にした構成も、同様にして実現可能である。この場合、例えば、第２の遮蔽板は、バックライトと液晶層との間に配置される。また、この場合には、図２７を参照して上述した構成と同様に、第２の遮蔽板のバックライト側の面に反射層を設けるか、あるいは第２の遮蔽板自体を反射率の高い材料で形成することにより、光のロスを低減する効果を得ることができる。
【０１８３】
以上、光出射点がマイクロレンズ以外の構成によって実現される変形例について説明した。
【０１８４】
（２−５−３．瞳の位置検出による照射状態の動的制御）
上記（２−２−１．装置構成）で説明したように、第１の実施形態に係る表示装置１０は、ユーザの瞳を含む平面上に複数のサンプリング領域からなるサンプリング領域群を設定し、サンプリング領域ごとに光の照射状態を制御する。また、上記（２−２−３−２．サンプリング領域の照射状態の繰り返し周期）で説明したように、当該サンプリング領域ごとの光の照射状態は、所定の周期で繰り返される。ここで、ユーザの目が、繰り返しの１周期に対応するサンプリング領域グループ間の境界を通過する際には、ユーザには正常な表示が認識され得ない。
【０１８５】
このような、視点がサンプリング領域グループ間の境界を通過する際の非正常な表示を避けるための１つの方法としては、サンプリング領域の照射状態の繰り返し周期λを大きくすることが考えられる。しかしながら、これも上記（２−２−３−２．サンプリング領域の照射状態の繰り返し周期）で説明したように、繰り返し周期λを大きくする場合には、画素アレイにおける画素数の増加、画素ピッチの縮小、消費電力の増加等が生じてしまい、製品のスペック上、問題となる可能性がある。
【０１８６】
そこで、視点がサンプリング領域グループ間の境界を通過する際の非正常な表示を避けるための他の方法として、ユーザの瞳の位置を検出し、その検出位置に応じてサンプリング領域の照射状態を動的に制御する方法が考えられる。
【０１８７】
図２８を参照して、このような、瞳の位置検出による照射状態の動的制御を実現するための表示装置の構成について説明する。図２８は、瞳の位置検出による照射状態の動的制御を行う変形例に係る表示装置の一構成例を示す図である。
【０１８８】
図２８を参照すると、本変形例に係る表示装置２０は、複数の画素１１１が２次元状に配列された画素アレイ１１０と、画素アレイ１１０の表示面１１５上に設けられるマイクロレンズアレイ１２０と、画素アレイ１１０の各画素１１１の駆動を制御する制御部２３０と、から構成される。制御部２３０によって、光線情報に基づいて各画素１１１が駆動されることにより、例えば所定の位置に存在する虚像面上の画像からの光の光線状態が再現される。ここで、画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０の構成及び機能は、図１０に示す表示装置１０におけるこれらの部材の構成及び機能と同様であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【０１８９】
制御部２３０は、例えばＣＰＵやＤＳＰ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、画素アレイ１１０の各画素１１１の駆動を制御する。制御部２３０は、その機能として、光線情報生成部１３１と、画素駆動部１３２と、瞳位置検出部２３１と、を有する。なお、光線情報生成部１３１及び画素駆動部１３２の機能は、図１０に示す表示装置１０におけるこれらの構成の機能と略同様であるため、ここでは、表示装置１０の制御部１３０と重複する事項についての説明は省略し、制御部１３０との相違点について主に説明する。
【０１９０】
光線情報生成部１３１は、領域情報、虚像位置情報及び画像情報に基づいて、虚像面に表示された画像からの光が、各サンプリング領域２０７に入射する際の光線状態を示す情報を、光線情報として生成する。例えば、サンプリング領域２０７ごとの光の照射状態を繰り返し再現する周期（繰返し周期λ）についての情報は、領域情報に含まれていてよい。光線情報生成部１３１は、光線情報を生成する際に、当該繰り返し周期λも考慮して、サンプリング領域２０７ごとの光の照射状態についての情報を生成する。
【０１９１】
画素駆動部１３２は、光線情報に基づいて、サンプリング領域２０７ごとに光の入射状態が制御されるように、画素アレイ１１０の各画素１１１を駆動する。これにより、上述した光線状態が再現され、ユーザに対して虚像が表示されることになる。
【０１９２】
瞳位置検出部２３１は、ユーザの瞳の位置を検出する。瞳位置検出部２３１が瞳の位置を検出する方法としては、例えば一般的な視線検出技術において用いられている公知のあらゆる方法が適用されてよい。例えば、表示装置２０に、少なくともユーザの顔を撮影可能な撮像装置（図示せず）が設けられてもよく、瞳位置検出部２３１は、当該撮像装置によって取得された撮像画像を公知の画像解析の方法を用いて解析することにより、ユーザの瞳の位置を検出することができる。瞳位置検出部２３１は、検出したユーザの瞳の位置についての情報を、光線情報生成部１３１に提供する。
【０１９３】
本変形例では、光線情報生成部１３１は、ユーザの瞳の位置についての情報に基づいて、ユーザの瞳が、サンプリング領域２０７ごとの照射状態の繰り返しの単位であるサンプリング領域グループ間の境界に位置しないような、サンプリング領域２０７ごとの光の照射状態についての情報を生成する。光線情報生成部１３１は、例えば、ユーザの瞳が、サンプリング領域グループの略中央に常に位置するような、サンプリング領域２０７ごとの光の照射状態についての情報を生成する。
【０１９４】
当該光線情報に基づいて画素駆動部１３２によって各画素１１１が駆動されることにより、本変形例では、ユーザの瞳の位置の移動に応じて、当該瞳がサンプリング領域グループ間の境界に位置しないように、サンプリング領域群２０９の中でのサンプリング領域グループの位置が随時変化する。従って、ユーザの視点がサンプリング領域グループ間の境界を通過しないようにすることができ、ユーザの視点が当該境界を通過する際に生じ得る非正常な表示を避けることができる。よって、表示装置２０を使用するユーザのストレスを軽減することができる。また、本変形例によれば、繰り返し周期λを大きくする場合のように、製造コストや消費電力の増加も引き起こさないため、より快適な表示と、コスト等の最適化とを両立させることができる。
【０１９５】
以上、瞳の位置検出による照射状態の動的制御を行う変形例について説明した。
【０１９６】
（２−５−４．画素アレイが印刷物によって実現される変形例）
上記（２−２−１．装置構成）で説明した表示装置１０では、画素アレイ１１０が、例えば液晶表示装置等の表示装置の一構成として実現されていたが、第１の実施形態はかかる例に限定されない。例えば、画素アレイ１１０は印刷物によって実現されてもよい。
【０１９７】
図１０に示す表示装置１０において画素アレイ１１０が印刷物によって実現される場合には、制御部１３０の機能として、画素駆動部１３２に代えて印刷制御部が設けられ得る。当該印刷制御部は、光線情報生成部１３１によって生成された光線情報に基づいて、印刷物に表示するべき情報を演算によって求め、画素アレイ１１０に表示する場合と同様の情報を印刷物上に印刷するように、プリンタ等の印刷装置からなる印刷部の動作を制御する機能を有する。当該印刷部は、表示装置１０に組み込まれていてもよいし、表示装置１０とは異なる別途の装置として用意されてもよい。
【０１９８】
印刷制御部からの制御により印刷された印刷物を、図１０に示す画素アレイ１１０の位置に、当該画素アレイ１１０の代わりに配置し、必要に応じて適当な照明を用いることにより、表示装置１０と同様に、所定の位置の虚像をユーザに対して表示することができ、ユーザの視力を補償する表示を行うことができる。
【０１９９】
（３．第２の実施形態）
上記（２−２−１．装置構成）で説明したように、第１の実施形態に係る表示装置１０は、虚像位置情報に基づいて、所定の位置に虚像が存在する場合における当該虚像からの光線状態を再現することにより、当該虚像に対応する表示をユーザに対して提供する。この際、第１の実施形態では、虚像が生成される位置（虚像生成位置）は、ユーザの視力に応じて適宜設定されていた。例えば、ユーザの視力に応じた焦点位置に虚像生成位置を設定することにより、ユーザの視力を補償するように画像を表示することができる。しかしながら、後述するように、第１の実施形態のように光線再生によって視力補償を行う場合には、表示装置１０を構成する際に所定の制約が存在し、設計の自由度が低い。ここでは、第２の実施形態として、図１０に示す表示装置１０とほぼ同様の装置構成で、異なる手法によってユーザの視力補償を行う実施形態について説明する。
【０２００】
（３−１．第２の実施形態に至った背景）
第２の実施形態に係る表示装置の構成について詳細に説明するに先立ち、第２の実施形態の効果をより明確なものとするために、本発明者らが第２の実施形態に至った背景について説明する。
【０２０１】
まず、本発明者らが第１の実施形態に係る表示装置１０について検討した結果について説明する。第１の実施形態に係る表示装置１０において視力補償を有効に行うためには、その構成部材が所定の条件を満たしている必要がある。具体的には、表示装置１０においては、画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０の具体的な構成や配置位置は、サンプリング領域２０７のサイズｄｓや、解像度、繰り返し周期λ等に求められる性能に応じて決定され得る。
【０２０２】
例えば、上記（２−２−３−１．サンプリング領域）で説明したように、ぼけのない良好な像がユーザに提供されるためには、サンプリング領域２０７のサイズｄｓは、ユーザの瞳径に対して十分に小さい、具体的には０．６（ｍｍ）以下であることが好ましい。ここで、上記数式（５）、（６）に示すように、サンプリング領域２０７のサイズｄｓ、画素アレイ１１０の画素１１１のサイズｄｐ、観視距離（マイクロレンズアレイ１２０のレンズ面１２５と瞳との距離）ＤＬＰ、及びレンズ画素間距離（マイクロレンズアレイ１２０のレンズ面１２５と画素アレイ１１０の表示面１１５との距離）ＤＸＬの間には、下記数式（８）に示す関係が存在する。
【０２０３】
【数８】
2016072518.tif 000010
【０２０４】
従って、表示装置１０に求められるサンプリング領域２０７のサイズｄｓに応じて、画素１１１のサイズｄｐ、観視距離ＤＬＰ及びレンズ画素間距離ＤＸＬが決定され得る（以下、条件１と言う）。上述したように、サンプリング領域２０７のサイズｄｓは、より小さいことが好ましいため、例えばサンプリング領域２０７のサイズｄｓがより小さくなるように、画素１１１のサイズｄｐ、観視距離ＤＬＰ及びレンズ画素間距離ＤＸＬが決定される。
【０２０５】
また、表示装置１０では、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１がそれぞれ画素として振る舞う。従って、表示装置１０の解像度は、マイクロレンズ１２１のピッチによって決定される。換言すれば、表示装置１０に求められる解像度に応じて、マイクロレンズ１２１のピッチが決定され得る（以下、条件２と言う）。一般的に解像度はより大きいことが好ましいため、例えばマイクロレンズ１２１のピッチはより小さいことが求められる。
【０２０６】
更に、解像度については、（解像度）∝（観視距離ＤＬＰ＋虚像深さＤＩＬ）×レンズ画素間距離ＤＸＬ／（画素１１１のサイズｄｐ×虚像深さＤＩＬ）の関係が成立する。ここで、虚像深さＤＩＬは、マイクロレンズアレイ１２０から虚像生成位置までの距離である。従って、表示装置１０に求められる解像度と虚像深さＤＩＬに応じて、画素１１１のサイズｄｐ及びレンズ画素間距離ＤＸＬも決定され得る（以下、条件３と言う）。
【０２０７】
また、上記（２−２−１．装置構成）で説明したように、繰り返し周期λには、λ＝（マイクロレンズ１２１のピッチ）×（ＤＬＰ＋ＤＸＬ）／ＤＸＬの関係がある。従って、表示装置１０に求められる繰り返し周期λに応じて、マイクロレンズ１２１のピッチ、観視距離ＤＬＰ及びレンズ画素間距離ＤＸＬが決定され得る（以下、条件４と言う）。上記（２−２−３−２．サンプリング領域の照射状態の繰り返し周期）で説明したように、ユーザに正常な観視をより安定的に提供するためには、繰り返し周期λはより大きいことが好ましい。従って、例えば繰り返し周期λがより大きくなるように、マイクロレンズ１２１のピッチ、観視距離ＤＬＰ及びレンズ画素間距離ＤＸＬが決定される。
【０２０８】
このように、表示装置１０においては、画素１１１のサイズｄｐ、虚像深さＤＩＬ、マイクロレンズ１２１のピッチ、観視距離ＤＬＰ及びレンズ画素間距離ＤＸＬ等の、画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０の構成及び配置位置に関係する諸々の値が、表示装置１０に求められる条件１〜条件４を満たすように適宜決定され得る。
【０２０９】
ここで、条件１〜条件４を同時に満たすことを考えると、画素１１１のサイズｄｐ、虚像深さＤＩＬ、マイクロレンズ１２１のピッチ、観視距離ＤＬＰ及びレンズ画素間距離ＤＸＬ等をそれぞれ独立に設定することはできない。例えば、製品の性能上の観点から、表示装置１０に求められる解像度及び繰り返し周期λが定まっているとする。この場合、条件２に基づいて、表示装置１０に求められる解像度を満たすようにマイクロレンズ１２１のピッチが決定され得る。マイクロレンズ１２１のピッチが決定されると、条件４に基づいて、表示装置１０に求められる繰り返し周期λを満たすようにレンズ画素間距離ＤＸＬが決定され得る。
【０２１０】
観視距離ＤＬＰは、例えば一般的にユーザが表示装置１０を観察する距離として設定され得るため、観視距離ＤＬＰについては設計の自由度が小さい。従って、マイクロレンズ１２１のピッチ及びレンズ画素間距離ＤＸＬが決定されると、条件１に基づいて、表示装置１０に求められるサンプリング領域２０７のサイズｄｓを満たすように画素１１１のサイズｄｐが決定されてしまう。よって、サンプリング領域２０７のサイズｄｓを小さくしようとすると、それに応じて画素１１１のサイズｄｐも比較的小さいものになってしまう。一例として、実用に耐え得る解像度及び繰り返し周期λを確保しつつサンプリング領域２０７のサイズｄｓを０．６（ｍｍ）以下にしようとする場合には、画素１１１のサイズｄｐを少なくとも数十（μｍ）程度以下にする必要が生じる。
【０２１１】
上記（２−２−３−２．サンプリング領域の照射状態の繰り返し周期）で説明したように、画素１１１のサイズｄｐをより小さくし、画素１１１の数を増加させることは、製造コストの増加及び消費電力の増加を引き起こす恐れがある。また、スマートフォン等の一般的なモバイル機器の表示面に用いられている画素としては、数十（μｍ）よりも大きいサイズのものが広く用いられている。従って、表示装置１０の画素アレイ１１０として、このような一般的に広く用いられている画素アレイを流用することは困難であるため、専用の画素アレイを別途製作する必要が生じ、やはり製造コストの増加を招く恐れがある。
【０２１２】
そこで、本発明者らは、表示装置１０とほぼ同様の装置構成で、画素１１１のサイズｄｐを所定の大きさに保ったまま、視力補償を実行することが可能な技術を実現できないか検討を行った。
【０２１３】
本発明者らは、レンズによる光学的な解像の効果に注目した。上述した実施形態では、画素アレイ１１０の各画素１１１を適宜駆動し、光線状態を制御することにより、画素アレイ１１０の表示面上の画像の虚像を任意の位置に生成させていた。一方、一般的に凸レンズは、当該凸レンズと物体との距離及びその焦点距離ｆに応じて、所定の位置に所定の倍率で拡大された当該物体の虚像を生成する機能を有する。このような凸レンズによって光学的に生成された虚像をユーザに観察させれば、例えば老眼視であるユーザの視力補償を実現することが可能となると考えられる。
【０２１４】
図２９は、一般的な凸レンズにおける虚像の生成について説明するための説明図である。図２９に示すように、一般的に、凸レンズ８２１は、物体がその焦点距離ｆよりも近くに存在する場合には、自身の背後（凸レンズ８２１越しに物体を観察するユーザから見て、凸レンズ８２１を介して逆側）に、物体が所定の倍率で拡大された虚像を生成する機能を有する。当該物体の位置に画素アレイ１１０を配置すれば、ユーザは、拡大された画素アレイ１１０の表示面上の画像の虚像を、凸レンズ８２１越しに観察することとなる。これは、すなわち、一般的な拡大鏡（ルーペ）を画素アレイ１１０の表示面上に配置していることに対応する。
【０２１５】
物体が拡大されて表示されることにより、１つの画面内に表示される情報量が減少してしまう恐れがあるが、その点は、凸レンズ８２１の倍率を考慮して予め画素アレイ１１０における表示を縮小しておくことで対応可能である。つまり、画像が拡大されて虚像としてユーザによって観察された際に適切なサイズになるように、画素アレイ１１０に表示される画像のサイズを調整しておけばよい。これにより、ユーザに対して提供される情報量を減少させることなく、解像された画像を当該ユーザに観察させることができる。
【０２１６】
ここで、一般的な拡大鏡のように、一の凸レンズによって上述したような解像を行うことを考える。例えば、通常想定され得る装置構成として、画素アレイ１１０のサイズが対角線長１００（ｍｍ）程度であり、レンズから４００（ｍｍ）奥に虚像を生成する場合、画素アレイ１１０と凸レンズとの距離が２０（ｍｍ）程度であるとする。この場合、当該凸レンズには、約１００（ｍｍ）の画角と約２１（ｍｍ）の焦点距離を有すること、すなわちＦ値が０．２１程度であることが求められるが、このような光学特性を有する凸レンズは現実的ではない。つまり、上述したような視力補償を、一の凸レンズによる光学的な解像によって実現することは困難であると考えられる。
【０２１７】
ここで、図１０に示す表示装置１０の構成において、マイクロレンズアレイ１２０の１つのマイクロレンズ１２１に注目すると、各マイクロレンズ１２１は上述した凸レンズ８２１と同様の虫眼鏡としての機能を果たし得る。すなわち、各マイクロレンズ１２１は、当該マイクロレンズ１２１越しに物体を観察するユーザに対して、当該物体が拡大された虚像を観察させることができる。
【０２１８】
従って、図１０に示す表示装置１０の構成において、マイクロレンズアレイ１２０を、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１によって画素アレイ１１０の表示の虚像が生成され得るように（すなわち、画素アレイ１１０が各マイクロレンズ１２１の焦点距離よりも当該マイクロレンズ１２１に近くなるように）に配置することにより、光線再生を行わなくても、ユーザに対して拡大され解像された画像（すなわち虚像）を提供することが可能となる。この際、上記のように、各マイクロレンズ１２１における倍率を考慮して画素アレイ１１０に表示される画像のサイズを調整すれば、ユーザに対して提供される情報量が低下することもない。
【０２１９】
このように、図１０に示す表示装置１０は、画素アレイ１１０の表示面側に複数のレンズ（すなわちマイクロレンズ１２１）が配列されたものとみなすことができる。各マイクロレンズ１２１は、画素アレイ１１０の表示面全体を覆うような大きな画角を有する必要はないため、現実的なサイズの凸レンズとして形成することができる。
【０２２０】
ただし、単純に画素アレイ１１０の表示面に画像を表示した状態で、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１によって光学的に生成された虚像がユーザによって観察されたとしても、当該ユーザは、当該画像を正常に観視することはできない。ユーザに正常な画像を観察させるためには、所定の位置からマイクロレンズアレイ１２０越しに画素アレイ１１０の表示面を観察した際に当該画像が連続で一体的な画像して観察され得るように、一般的な光線再生技術と同様の方法を用いて画素アレイ１１０における表示を制御すればよい。つまり、画素アレイ１１０の各画素１１１は、ユーザがマイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１を通して視認する各画像が連続的で一体的な表示となるような光線が、各マイクロレンズ１２１からユーザの瞳に対して出射されるように、駆動される。
【０２２１】
具体的には、当該画像処理においては、連続で一体的な画像の虚像をユーザに観察させるように、各マイクロレンズ１２１からの出射光が制御されればよい。その際、当該画像処理における虚像の位置は、マイクロレンズ１２１のハードウェア構成から定まる虚像生成位置と等しくなるように調整される。これにより、マイクロレンズ１２１によって解像された画像が、連続的な画像として、ユーザに対して提供されることとなる。
【０２２２】
以上、本発明者らが、図１０に示す表示装置１０と同様の装置構成で、画素１１１のサイズｄｐを所定の大きさに保ったまま、視力補償を実行することが可能な技術を実現できないか検討を行った結果について説明した。以上説明したように、図１０に示す表示装置１０と同様の装置構成において、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１によって画素アレイ１１０の表示面上の画像の虚像を光学的に生成させること、所定の位置からマイクロレンズアレイ１２０越しに画素アレイ１１０の表示面を観察した際に当該画像が連続的で一体的な画像して観察され得るように光線再生と同様の方法を用いて虚像を生成すること、及び、両者の虚像生成位置を等しくすること、を実行することにより、上述した第１の実施形態とは異なる手法により、ユーザの視力補償を行うことが可能となる。
【０２２３】
当該手法によれば、マイクロレンズ１２１によって光学的に虚像を生成するため、視力補償のためにサンプリング領域２０７を小さく設定する必要がない。よって、上記条件１を考慮する必要がなくなる。また、表示装置１０としての解像度は、マイクロレンズ１２１のピッチではなく、マイクロレンズ１２１における倍率に応じて決定され得るため、上記条件２を考慮する必要もない。
【０２２４】
従って、当該手法によれば、第１の実施形態に比べて、画素１１１のサイズｄｐを小さくすることなく、視力補償を行うことが可能となる。よって、例えば一般的に広く用いられているディスプレイ（画素アレイ）をそのまま画素アレイ１１０として用いることができ、製造コストを増加させることなく表示装置を構成することが可能となる。
【０２２５】
ただし、当該手法では、虚像生成位置は、マイクロレンズ１２１と画素アレイ１１０の表示面との距離（すなわちレンズ画素間距離ＤＸＬ）及びマイクロレンズ１２１の焦点距離ｆに応じて、いわばハードウェア的に決定され得る。従って、第２の実施形態では、画素１１１のサイズｄｐを小さくする必要がないという利点がある反面、虚像生成位置を任意に変更可能な第１の実施形態に比べて、ユーザの利便性は低下する恐れがある。第１の実施形態及び第２の実施形態のいずれの手法を用いるかは、状況や用途に応じて適宜決定されてよい。
【０２２６】
（３−２．装置構成）
図３０を参照して、第２の実施形態に係る表示装置の構成について説明する。図３０は、第２の実施形態に係る表示装置の一構成例を示す図である。
【０２２７】
図３０を参照すると、第２の実施形態に係る表示装置４０は、複数の画素１１１が２次元状に配列された画素アレイ１１０と、画素アレイ１１０の表示面１１５上に設けられるマイクロレンズアレイ１２０と、画素アレイ１１０の各画素１１１の駆動を制御する制御部４３０と、から構成される。ここで、画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０のそれぞれの構成は、図１０に示す表示装置１０におけるこれらの部材の構成と同様であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【０２２８】
ただし、第１の実施形態では、実像を扱うために、画素アレイ１１０とマイクロレンズアレイ１２０との距離は、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１の焦点距離よりも長くなるように設定されていた。一方、第２の実施形態では、各マイクロレンズ１２１によって光学的に虚像を生成するために、画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０は、画素アレイ１１０とマイクロレンズアレイ１２０との距離がマイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１の焦点距離よりも短くなるように配置される。
【０２２９】
また、上述したように、第１の実施形態では、画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０は、上記条件１〜条件４を全て満たすように設計される必要があった。従って、画素１１１のサイズｄｐやマイクロレンズ１２１のピッチは比較的小さくなってしまう傾向があった。一方、第２の実施形態では、上記条件１〜条件４のうち、条件１及び条件２は考慮されなくてよい。従って、画素１１１のサイズｄｐは第１の実施形態に比べてより大きくてもよく、例えば一般的に広く用いられている汎用品のディスプレイと同等であってよい。
【０２３０】
ただし、第２の実施形態においても、画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０は、条件３及び条件４は満たすように設計される。つまり、表示装置４０においては、所定の解像度を満たすように画素１１１のサイズｄｐ、虚像深さＤＩＬ及びレンズ画素間距離ＤＸＬが設定され得る。また、表示装置４０においては、第１の実施形態においてサンプリング領域２０７に対する光の照射状態が所定の周期λで繰り返されていたのと同様に、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１から出射される光の照射状態は、ユーザの最大瞳径よりも大きい単位で繰り返される。第２の実施形態においても、この際の繰り返し周期が、例えば上記（２−２−３−２．サンプリング領域の照射状態の繰り返し周期）で説明した手法と同様の手法により決定される繰り返し周期λを満たすように、マイクロレンズ１２１のピッチ及びレンズ画素間距離ＤＸＬが設定され得る。すなわち、当該光の照射状態の繰り返し周期λはユーザの瞳孔間距離よりも大きくなるように設定され得る。また、当該光の照射状態の繰り返し周期λは、当該繰り返し周期λを整数倍した値が、ユーザの瞳孔間距離と略等しくなるように設定され得る。
【０２３１】
また、第２の実施形態においては、１つのマイクロレンズ１２１を通して視認される画素アレイ１１０の領域の大きさは、好ましくは、画素アレイ１１０のＲＧＢ画素からなる小領域の整数倍の大きさであることが望ましい。ユーザの視点移動に応じて画素アレイ１１０の異なる部分が１つのマイクロレンズ１２１を通して視認されることになるが、このような条件を満たす場合であれば、１つのマイクロレンズ１２１を通して視認される画素アレイ１１０全体の色バランスが崩れることがなく、結果的に全体の色バランスが一定となるようにすることができる。
【０２３２】
制御部４３０は、例えばＣＰＵやＤＳＰ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、画素アレイ１１０の各画素１１１の駆動を制御する。制御部４３０は、その機能として、光線情報生成部４３１と、画素駆動部４３２と、を有する。ここで、光線情報生成部４３１及び画素駆動部４３２の機能は、図１０に示す表示装置１０における光線情報生成部１３１及び画素駆動部１３２の機能の一部が変更されたものに対応する。以下では、制御部４３０について、表示装置１０の制御部１３０と重複する事項についての説明は省略し、制御部１３０との相違点について主に説明する。
【０２３３】
光線情報生成部４３１は、画像情報及び虚像位置情報に基づいて、画素アレイ１１０の各画素１１１を駆動するための光線情報を生成する。ここで、画像情報は、第１の実施形態と同様に、ユーザに対して提示される２次元の画像情報である。ただし、虚像位置情報は、第１の実施形態のように任意に設定されるものではなく、レンズ画素間距離ＤＸＬ及びマイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１の焦点距離に応じて決定される所定の虚像生成位置についての情報である。
【０２３４】
第２の実施形態では、光線情報生成部４３１は、画像情報に基づいて、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１を通して視認される画像が連続的で一体的な表示となるような光線状態を示す情報を、光線情報として生成する。また、その際、光線情報生成部４３１は、当該連続的で一体的な表示に係る虚像の生成位置が、虚像位置情報に基づく画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０の位置関係及びマイクロレンズ１２１の光学特性によって定まる虚像生成位置と一致するように、上記光線情報を生成する。更に、光線情報生成部４３１は、マイクロレンズ１２１における倍率を考慮して、最終的にユーザによって観察される画像のサイズが適切なサイズになるように、上記光線情報を適宜調整してもよい。光線情報生成部４３１は、生成した光線情報を画素駆動部４３２に提供する。
【０２３５】
なお、画像情報及び虚像位置情報は、他の装置から送信されてもよいし、表示装置４０に設けられる記憶装置（図示せず。）に予め格納されていてもよい。
【０２３６】
画素駆動部４３２は、光線情報に基づいて画素アレイ１１０の各画素１１１を駆動させる。第２の実施形態では、画素駆動部４３２によって光線情報に基づいて画素アレイ１１０の各画素１１１が駆動されることにより、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１を通して視認される画像が連続的で一体的な表示となるように、各マイクロレンズ１２１から出射される光が制御される。これにより、ユーザは、各マイクロレンズ１２１によって生成された光学的な虚像を、連続的で一体的な画像として認識することが可能となる。
【０２３７】
以上、図３０を参照して、第２の実施形態に係る表示装置４０の構成について説明した。
【０２３８】
（３−３．表示制御方法）
図３１を参照して、第２の実施形態に係る表示装置４０において実行される表示制御方法について説明する。図３１は、第２の実施形態に係る表示制御方法の処理手順の一例を示すフロー図である。なお、図３１に示す各処理は、図３０に示す制御部４３０によって実行される各処理に対応している。
【０２３９】
図３１を参照すると、第２の実施形態に係る表示制御方法では、まず、虚像位置情報及び画像情報に基づいて、光線情報が生成される（ステップＳ２０１）。虚像位置情報は、図３０に示す表示装置４０において虚像を生成する位置（虚像生成位置）についての情報である。第２の実施形態では、虚像位置情報は、レンズ画素間距離ＤＸＬ及びマイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１の焦点距離に応じて決定される所定の虚像生成位置についての情報である。また、画像情報は、ユーザに対して提示される２次元の画像情報である。
【０２４０】
ステップＳ１０１に示す処理では、画像情報に基づいて、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１を通して視認される画像が連続的で一体的な表示となるような光線状態を示す情報が、光線情報として生成される。その際、当該連続的で一体的な表示に係る虚像の生成位置が、虚像位置情報に基づく画素アレイ１１０及びマイクロレンズアレイ１２０の位置関係及びマイクロレンズ１２１の光学特性によって定まる虚像生成位置と一致するように、上記光線情報が生成され得る。更に、ステップＳ１０１に示す処理では、マイクロレンズ１２１における倍率を考慮して、最終的にユーザによって観察される画像のサイズが適切なサイズになるように、上記光線情報が適宜調整されてもよい。
【０２４１】
次に、光線情報に基づいて、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１を通して視認される画像が連続的で一体的な表示となるように、各画素が駆動される（ステップＳ２０３）。これにより、ユーザに対して、各マイクロレンズ１２１によって生成された光学的な虚像が、連続的で一体的な画像として提供されることとなる。
【０２４２】
以上、第２の実施形態に係る表示制御方法について説明した。
【０２４３】
（３−４．変形例）
上述したように、第２の実施形態によれば、画素１１１のサイズｄｐを比較的大きくすることができる。しかしながら、上記条件３について考えると、画素１１１のサイズｄｐを大きくした場合において解像度を所定の値に保つためには、レンズ画素間距離ＤＸＬを大きくする必要が生じる。従って、表示装置４０においては、画素１１１のサイズｄｐを大きくすることができる反面、求められる解像度によっては、レンズ画素間距離ＤＸＬが大きくなり、装置が大型化してしまう恐れがある。ここでは、第２の実施形態の一変形例として、マイクロレンズアレイ１２０の構成を工夫することによりこのような装置の大型化を防ぐ方法について説明する。
【０２４４】
一般的に望遠レンズとして用いられるレンズ系として、望遠型（テレフォトタイプ）と呼ばれるものが知られている。望遠型のレンズ系では、凸レンズ及び凹レンズを組み合わせることにより、より遠方に存在する一の凸レンズと等価な光線状態を、より小型の構成で実現することができる。
【０２４５】
図３２を参照して、望遠型のレンズ系について説明する。図３２は、望遠型のレンズ系の一構成例を示す図である。
【０２４６】
図３２に示すように、望遠型のレンズ系は、凸レンズ８２３及び凹レンズ８２５が組み合わされて構成される。図示するように、望遠型のレンズ系では、結合系の主面８２７が、焦点８２９から見て凸レンズ８２３よりも遠方に存在する。つまり、焦点距離ｆ（主面８２７と焦点８２９との距離）は、焦点８２９から凸レンズ８２３までの距離よりも長くなる。ここで、もしも図３２に示す光線状態を一の凸レンズで実現しようとする場合には、主面８２７上に当該凸レンズが存在し得ることとなる。このように、望遠型のレンズ系では、より小型の構成で、一の凸レンズと等価な光線状態を実現することが可能となる。
【０２４７】
本変形例では、図３０に示すマイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１を、このような望遠型のレンズ系によって構成する。すなわち、本変形例では、図３０に示すマイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１が、凸レンズ８２３及び凹レンズ８２５が組み合わされた望遠型のレンズ系によって構成される。具体的には、マイクロレンズアレイ１２０が、凸レンズ８２３が配列されて構成される第１のマイクロレンズアレイと、凹レンズ８２５が配列されて構成される第２のマイクロレンズアレイと、を積層することによって構成され得る。
【０２４８】
この場合、例えば、図３２に示すように、凹レンズ８２５と焦点８２９との間に画素アレイ１１０が配置され得る。例えば、図３０に示すように凸レンズからなる一層のレンズアレイのみでマイクロレンズアレイ１２０を構成した場合において、図３２に示す光線状態を実現しようとすると、上記のようにマイクロレンズアレイ１２０を主面８２７上に配置しなくてはいけないため、画素アレイ１１０とマイクロレンズアレイ１２０との距離は比較的長いものとなり得る（例えば図３２に示す距離ｄ２）。一方、本変形例のように、マイクロレンズアレイ１２０を望遠型のレンズ系によって構成することにより、同一の光線状態をより小型の構成で実現することが可能であるため、画素アレイ１１０とマイクロレンズアレイ１２０との距離をより短くすることができる（例えば図３２に示す距離ｄ１）。
【０２４９】
このように、本変形例によれば、図３０に示す表示装置４０の構成において、マイクロレンズアレイ１２０が、望遠系のレンズ系によって構成される。従って、画素アレイ１１０とマイクロレンズアレイ１２０との距離をより短くすることができ、表示装置をより小型化することが可能となる。
【０２５０】
以上、第２の実施形態の一変形例として、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１が望遠系のレンズ系によって構成される変形例について説明した。
【０２５１】
なお、第２の実施形態に係る表示装置４０に対しても、当該変形例以外にも、第１の実施形態で説明した各種の変形例を適用することが可能である。具体的には、表示装置４０に対して、上記（２−５−３．瞳の位置検出による照射状態の動的制御）及び上記（２−５−４．画素アレイが印刷物によって実現される変形例）で説明した各構成が適用されてもよい。
【０２５２】
また、第２の実施形態に係る表示装置４０は、上述した第１の実施形態に係る表示装置１０に対する各種の適用例と同様の機器に対して適用されてよい。具体的には、表示装置４０は、上記（２−４−１．ウェアラブルデバイスへの適用）、上記（２−４−２．他のモバイル機器への適用）、上記（２−４−３．電子ルーペ機器への適用）及び（２−４−４．車載用表示装置への適用）で説明した、各種の機器に適用されてもよい。
【０２５３】
（４．マイクロレンズアレイの構成について）
上述した第１及び第２の実施形態におけるマイクロレンズアレイ１２０の構成についてより詳細に説明する。ここでは、一例として、第２の実施形態に係る表示装置４０におけるマイクロレンズアレイ１２０の構成について説明する。ただし、以下に説明するマイクロレンズアレイ１２０の構成は、第１の実施形態に係る表示装置１０や、その変形例に係る表示装置２０においても好適に適用され得る。
【０２５４】
表示装置４０では、当該表示装置４０を見るユーザの視点を考慮してマイクロレンズアレイ１２０上の各マイクロレンズ１２１の形状について設計が行われ得る。この際、ユーザの左右の目とマイクロレンズ１２１との位置関係に応じて、画素アレイ１１０の画素１１１からマイクロレンズ１２１を介してユーザの目に入射する光線と、マイクロレンズ１２１の光軸とのなす角度は大きく変化するため、以下の２つの現象を考慮して設計を行う必要がある。
【０２５５】
図３３を参照して、当該２つの現象について説明する。図３３は、表示装置４０を観察するユーザの両目の位置と、マイクロレンズアレイ１２０のマイクロレンズ１２１との位置関係を概略的に示す図である。図３３では、マイクロレンズアレイ１２０を構成するマイクロレンズ１２１のうち、位置Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２に配置されている３つのマイクロレンズ１２１のみを代表的に図示している。また、マイクロレンズアレイ１２０から距離Ｌの場所から表示装置４０を観察しているユーザの左目の位置ＥＰＬと右目の位置ＥＰＲを、空間上の点として模擬的に示している。
【０２５６】
例えば、図示する例において、ユーザの左目の正面の位置Ｄ２に位置するマイクロレンズ１２１を見る場合について考える。この場合、左目と当該マイクロレンズ１２１とを結ぶ直線（すなわち、ＥＰＬとＤ２とを結ぶ直線）がマイクロレンズアレイ１２０のアレイ面の垂線となす角度はほぼゼロであるのに対して、右目と当該マイクロレンズ１２１とを結ぶ直線（すなわち、ＥＰＲとＤ２とを結ぶ直線）がマイクロレンズアレイ１２０のアレイ面の垂線となす角はゼロでない角度を有する。一例として、距離Ｌ＝１５０（ｍｍ）、左右の目の間の距離ＤＬＲ＝６０（ｍｍ）とすると、当該角度は約２２度になる。
【０２５７】
つまり、当該マイクロレンズ１２１から見ると、互いに異なる方向（角度）にユーザの右目と左目が存在することとなる。このように、左右の目に対する角度差が大きい場合には、１つ目の現象として、収差が増大し、左右の目に良好に像が結像しない、すなわち、良好な表示が実現されないことが懸念される。
【０２５８】
また、２つ目の現象としては、ケラレの発生が懸念される。すなわち、マイクロレンズアレイ１２０が複数のマイクロレンズアレイ面が積層されて構成される場合（例えば、上記（３−４．変形例）で説明したようにマイクロレンズアレイ１２０が複数のマイクロレンズアレイが積層されて構成される場合、あるいは、マイクロレンズアレイ１２０の表面及び裏面の両面にマイクロレンズアレイが設けられる場合等）には、第１のマイクロレンズアレイ面を通過した光が、第２のマイクロレンズアレイ面の所望のマイクロレンズ面を通過しない、いわゆるケラレが生じる恐れがある。例えば、Ｄ２のように、マイクロレンズ１２１から見た左右の目に対する角度差が大きい場合には、左目に対してはケラレの発生していない正常な光線が入射するが、右目に対してはケラレが発生してしまい光線が正常に入射しない、といった事態が生じ得る。このような事態が生じると、正常な表示が阻害されたり、画像が暗くなってしまうという問題が発生し得る。
【０２５９】
このように、収差やケラレの発生は、ユーザに対する良好な表示を阻害し得るものであるため、これら収差やケラレの発生が低減するように、マイクロレンズアレイ１２０の各マイクロレンズ１２１が設計されることが好ましい。この際、例えば、マイクロレンズアレイ１２０は、同一形状のマイクロレンズ１２１を２次元状に並べることによって構成されてもよい。しかしながら、同一形状のマイクロレンズ１２１を用いつつ、ユーザの左右の目とマイクロレンズ１２１との位置関係の全ての組み合わせにおいて収差やケラレの少ない良好な表示を実現するように、各マイクロレンズ１２１の形状を設計することは、極めて困難である。なお、収差やケラレの発生は、より大画面の表示装置４０を比較的近距離から観察する場合により顕著になると考えられる。この場合には、マイクロレンズ１２１から見たユーザの左右の目に対する角度差は、より大きくなるからである。このような場合には、マイクロレンズ１２１の設計は更に困難になると思われる。
【０２６０】
そこで、本開示では、好適に、表示装置４０に対するユーザの目の位置（視点）を所定の位置に仮定し、当該視点と各マイクロレンズ１２１との位置関係に応じて、良好な結像が実現されるように、各マイクロレンズ１２１の形状を設計する。すなわち、複数のマイクロレンズ１２１のそれぞれを、マイクロレンズアレイ１２０のアレイ面内における各マイクロレンズ１２１の位置に応じて、ユーザの視点を考慮して良好な表示が実現されるように、互いに異なる形状を有するように構成する。これにより、マイクロレンズ１２１を全て同一形状にする場合よりも、ユーザに対してより良好な表示を提供することが可能になる。
【０２６１】
なお、理想的には、マイクロレンズアレイ１２０上の全てのマイクロレンズ１２１に対して、その位置に応じた最適設計を行うことが好ましい。しかしながら、設計に掛かる工数等を考慮すると、このような設計方法は必ずしも現実的ではない。従って、マイクロレンズアレイ上に、マイクロレンズ１２１の最適設計を行うための点（以下、設計点とも呼称する）をいくつか設定し、これら設計点に位置するマイクロレンズ１２１に対して、収差の度合いやケラレの発生が少なくなるような、形状の最適設計を行う。そして、設計点以外に位置するマイクロレンズ１２１については、設計点に位置するマイクロレンズ１２１に対する設計結果を用いて、その形状の設計を行う。具体的には、例えば、複数の設計点におけるマイクロレンズ１２１の最適設計の結果から、マイクロレンズアレイ１２０のアレイ面内の位置に応じたレンズの形状変化の傾向が把握できるため、当該傾向に基づいて設計点以外のマイクロレンズ１２１の設計を行えばよい。
【０２６２】
図３４を参照して、以上説明したマイクロレンズ１２１の設計方法についてより詳細に説明する。図３４は、マイクロレンズ１２１の設計方法について説明するための説明図である。図３４では、表示装置４０のマイクロレンズアレイ１２０を図示するとともに、当該マイクロレンズアレイ１２０上に設定される設計点Ｄ０〜Ｄ６を示している。また、表示装置４０（すなわち、マイクロレンズアレイ１２０）を見るユーザの視点（左目の位置ＥＰＬと右目の位置ＥＰＲ）を空間上の点として模擬的に示している。
【０２６３】
図３４では、本発明者らが実際にマイクロレンズ１２１について設計を行った具体的なマイクロレンズアレイ１２０及び設計点Ｄ０〜Ｄ６の一例を示している。この設計例では、表示装置４０をスマートフォンの表示画面に適用することを想定しており、マイクロレンズアレイ１２０は、縦１２６（ｍｍ）、横８０（ｍｍ）の長方形のアレイ面を有する。なお、以下では、説明のため、図３４におけるマイクロレンズアレイ１２０の縦方向をｙ軸方向、横方向をｘ軸方向とも呼称する。なお、上述した図３３は、図３４に示すマイクロレンズアレイ１２０の、ｘ軸と平行なＡ−Ａ断面における断面図に対応している。
【０２６４】
また、当該設計例では、マイクロレンズアレイ１２０のｙ軸方向の中央に、ユーザの左右の目の位置ＥＰＬ、ＥＰＲを設定した。ＥＰＬ、ＥＰＲは、ｘ軸方向においてマイクロレンズアレイ１２０のアレイ面の中心に対して対称な位置に設定し、左右の目の間の距離（すなわち、ＥＰＬ、ＥＰＲ間の距離）ＤＬＲは、一般的な瞳孔間距離ＰＤを考慮して６０（ｍｍ）とした。なお、図３４では明確に示されていないが、ＥＰＬ、ＥＰＲは、マイクロレンズアレイ１２０と同一平面上に存在している訳ではなく、ユーザの観視距離を考慮して、マイクロレンズアレイ１２０から紙面垂直方向に所定の距離だけ離れた位置に設定されている。当該具体例では、マイクロレンズアレイ１２０とＥＰＬ、ＥＰＲそれぞれとの紙面垂直方向の距離を１５０（ｍｍ）としている。
【０２６５】
また、当該設計例では、図示する位置に７つの設計点Ｄ０〜Ｄ６を設定した。なお、図示するように、設計点Ｄ０〜Ｄ６はいずれも、マイクロレンズアレイ１２０のアレイ面の第４象限に対応する領域に存在しているが、これは、マイクロレンズアレイ１２０のアレイ面の中心に対して、ユーザの左右の目の位置ＥＰＬ、ＥＰＲが対称に設定されているため、１つの象限での設計点におけるレンズの最適設計が行われれば、その結果を適宜用いることにより、他の象限における当該設計点に対応する点での最適設計の結果も容易に得られるからである。もちろん、マイクロレンズアレイ１２０とＥＰＬ、ＥＰＲとの位置関係によっては、アレイ面の全面に分布するように設計点が設けられてもよい。
【０２６６】
このように設定された設計点Ｄ０〜Ｄ６のそれぞれに位置するマイクロレンズ１２１について、位置ＥＰＬ、ＥＰＲに存在する左右の目に対する収差が小さくなるように、その形状の最適設計を行う。具体的には、各設計点Ｄ０〜Ｄ６に位置する各マイクロレンズ１２１のそれぞれについて、ＥＰＬ、ＥＰＲ（すなわち、左右の目）との３次元的な位置関係を考慮して、ＥＰＬ、ＥＰＲの両方において（すなわち、左右の目の両方において）収差が少ない良好な結像が得られるように、各マイクロレンズ１２１の形状が設計される。マイクロレンズアレイ１２０が複数のマイクロレンズアレイ面が積層されて構成される場合には、更に、ＥＰＬ、ＥＰＲとの３次元的な位置関係を考慮して、ＥＰＬ、ＥＰＲの両方においてケラレが少なくなるように、設計点Ｄ０〜Ｄ６のそれぞれに位置する複数のマイクロレンズアレイ面のマイクロレンズ１２１のそれぞれについて、その形状の最適設計を行う。
【０２６７】
設計点Ｄ０〜Ｄ６のそれぞれに位置するマイクロレンズ１２１について最適設計がなされると、次に、その設計結果から、マイクロレンズアレイ１２０のアレイ面上の位置に応じたマイクロレンズ１２１の形状変化の傾向が把握される。設計点Ｄ０〜Ｄ６以外に位置するマイクロレンズ１２１については、その傾向に基づいて形状の設計が行われる。これにより、各マイクロレンズ１２１の形状の設計がなされる。設計された各マイクロレンズ１２１は、好適に、非球面形状を有する。
【０２６８】
以上、マイクロレンズ１２１の設計方法について説明した。このように、ユーザの視点の位置及びマイクロレンズアレイ１２０のアレイ面内における各マイクロレンズ１２１の位置に基づいて各マイクロレンズ１２１の形状を設計することにより、ユーザに対してより良好な表示を提供することが可能になる。なお、上記の設計例では、マイクロレンズ１２１の形状が、マイクロレンズアレイ１２０のアレイ面内の位置に応じて徐々に変化することとなるが、マイクロレンズ１２１の設計方法はかかる例に限定されない。例えば、マイクロレンズアレイ１２０の面内を複数の領域に分割し、当該領域ごとにマイクロレンズ１２１の形状を設計してもよい。当該方法によれば、各マイクロレンズ１２１の最適設計の精度は若干低下する恐れはあるものの、マイクロレンズ１２１を個々に設計する場合に比べて、より簡易に、マイクロレンズアレイ１２０全体の設計を行うことができる。
【０２６９】
また、上記設計例において設計点を７つにしているのは、本発明者らによる検討の結果、図示する程度のサイズを有するマイクロレンズアレイ１２０であれば、７つの設計点Ｄ０〜Ｄ６におけるマイクロレンズ１２１の最適設計によって、マイクロレンズアレイ１２０のアレイ面内における位置に応じたマイクロレンズ１２１の形状変化の傾向が把握可能であったからである。表示装置４０が適用されるデバイスに応じてマイクロレンズアレイ１２０のサイズは変化するため、設計点の位置及び数は、マイクロレンズアレイ１２０のサイズに応じて、マイクロレンズの形状変化の傾向が把握できるように、適宜設定され得る。
【０２７０】
また、上記設計例におけるＥＰＬ、ＥＰＲの設定は、上記のように表示装置４０がスマートフォンの表示画面に適用されることを想定しているため、当該スマートフォンを使用する際のユーザと表示画面との位置関係の一例を想定したものである。表示装置４０が適用されるデバイスが異なる場合には、当該デバイスを使用する際のユーザと表示画面との一般的な位置関係を考慮して、ＥＰＬ、ＥＰＲの位置が適宜設定されてよい。また、視点の位置（すなわち、ＥＰＬ、ＥＰＲの位置の組み合わせ）は１箇所でなくてもよい。例えば、スマートフォンにおいては、ユーザがその表示画面を縦向きにして表示を見る使用態様（すなわち、図３３に示すマイクロレンズアレイ１２０の方向で用いられる使用態様）と、ユーザがその表示画面を横向きにして表示を見る使用態様（すなわち、図３３に示すマイクロレンズアレイ１２０が、紙面垂直方向の回転軸まわりに９０度回転して用いられる使用態様）の両方が考えられる。そのため、上記の設計例では表示画面を縦方向にした場合におけるＥＰＬ、ＥＰＲの位置のみを考慮していたが、これに加えて、表示画面を横方向にした場合におけるＥＰＬ、ＥＰＲの位置も考慮して、各設計点Ｄ０〜Ｄ６におけるマイクロレンズ１２１の最適設計が行われてもよい。
【０２７１】
ここで、視点の位置に応じたマイクロレンズの設計において、上記の設計例では、各マイクロレンズ１２１の形状を設計していた。ただし、視点の位置に応じたマイクロレンズの設計方法はかかる例に限定されない。例えば、マイクロレンズアレイ１２０が複数のマイクロレンズアレイ面が積層されて構成される場合には、上述したマイクロレンズ１２１の形状の設計に代えて、又は上述したマイクロレンズ１２１の形状の設計に加えて、複数のマイクロレンズアレイ面の間におけるマイクロレンズ１２１同士の位置関係や数の関係も、適宜設計されてもよい。
【０２７２】
例えば、図３５は、２層のマイクロレンズアレイ１２６、１２８から構成されるマイクロレンズアレイ１２０において、ユーザの視点の位置に応じて当該２層のマイクロレンズアレイ１２６、１２８のマイクロレンズ１２７、１２９同士の位置関係をずらした構成例を示す図である。上記（３−４．変形例）で説明したように、マイクロレンズアレイ１２０が２層のマイクロレンズアレイ１２６、１２８から構成される場合には、通常は、１層目のマイクロレンズアレイ１２６におけるマイクロレンズ１２７間の境界の位置と、２層目のマイクロレンズアレイ１２８におけるマイクロレンズ１２９間の境界の位置と、が略一致するように、当該マイクロレンズアレイ１２０が構成されることが想定され得る。図３５の上段（図中（ａ））は、当該構成を概略的に示すものである。この場合、画素アレイ１１０の画素１１１からの光が、互いに重なり合っているマイクロレンズ１２７、１２９を通過してユーザの目に入射することを想定して、マイクロレンズ１２７、１２９の境界の位置が設計されることとなる。
【０２７３】
ここで、ユーザの左右いずれかの目からマイクロレンズ１２７、１２９に向かう方向（すなわち、ユーザの左右いずれかの目における視線の方向）が、図中に矢印で示すように、マイクロレンズ１２７、１２９の光軸から所定の角度だけ傾いている場合について考える。図中に示す矢印は、例えば、図３３に示す位置Ｄ２に存在するマイクロレンズ１２７、１２９を右目（ＥＰＲ）で見ている場合に対応する。この場合には、画素１１１からの光が対応するマイクロレンズ１２７、１２９を正常に通過しない、すなわち、ケラレが生じる可能性が高くなる。
【０２７４】
そこで、視点の位置に応じたマイクロレンズの設計を行う際に、図３５の下段（図中（ｂ））に示すように、２層のマイクロレンズアレイ１２６、１２８におけるマイクロレンズ１２７、１２９同士の位置関係が、ケラレがより生じ難いように適宜調整されてもよい。具体的には、１層目のマイクロレンズアレイ１２６におけるアレイ面と水平な面内でのマイクロレンズ１２７間の境界の位置と、２層目のマイクロレンズアレイ１２８におけるアレイ面と水平な面内でのマイクロレンズ１２９間の境界の位置とが、ユーザの視点の位置に応じて、ケラレがより生じ難いように適宜ずらされてもよい。図示する例では、図中に矢印で示すユーザの視線の方向に対応するように、平面内における２層目のマイクロレンズアレイ１２８のマイクロレンズ１２９の境界の位置がずらされている。このように、１層目のマイクロレンズアレイ１２６におけるマイクロレンズ１２７間の境界の位置と、２層目のマイクロレンズアレイ１２８におけるマイクロレンズ１２９間の境界の位置とが、互いに異なるようにマイクロレンズアレイ１２０を構成することにより、ユーザの視点の位置に応じてよりケラレが生じ難いように、マイクロレンズアレイ１２０が構成され得ることとなる。
【０２７５】
当該構成をマイクロレンズアレイ１２０の全体に対して適用する場合には、例えば図３４に示すようなマイクロレンズアレイ１２０のアレイ面内における複数の設計点Ｄ０〜Ｄ６について、それぞれ、２層のマイクロレンズアレイ１２６、１２８の最適な境界の位置関係を設計すればよい。そして、その各設計点Ｄ０〜Ｄ６における設計結果から、マイクロレンズアレイ１２０のアレイ面内の位置に応じたマイクロレンズアレイ１２６、１２８のずれ量の分布を取得し、その分布に基づいて、設計点以外の各位置におけるマイクロレンズアレイ１２６、１２８のずれ量を算出すればよい。あるいは、マイクロレンズアレイ１２０のアレイ面内を複数の領域に分割し、上記分布を利用して、当該領域ごとにマイクロレンズアレイ１２６、１２８のずれ量を決定してもよい。
【０２７６】
また、例えば、図３６は、２層のマイクロレンズアレイ１２６、１２８から構成されるマイクロレンズアレイ１２０において、ユーザの視点の位置に応じて当該２層のマイクロレンズアレイ１２６、１２８の互いに対応するマイクロレンズの数を変更した構成例を示す図である。上記（３−４．変形例）で説明したように、マイクロレンズアレイ１２０が２層のマイクロレンズアレイ１２６、１２８から構成される場合には、通常は、１層目のマイクロレンズアレイ１２６におけるマイクロレンズ１２７と、２層目のマイクロレンズアレイ１２８におけるマイクロレンズ１２９と、が１対１に対応するように、マイクロレンズアレイ１２０が構成されることが想定され得る。図３６の上段（図中（ａ））は、当該構成を概略的に示すものである。
【０２７７】
ここで、ユーザの左右の目からマイクロレンズ１２７、１２９に向かう方向（すなわち、ユーザの左右の目における視線の方向）が、図中で矢印で示すように、左右の目で互いに異なる方向である場合について考える。図中に示す矢印は、例えば、図３３に示す位置Ｄ０に存在するマイクロレンズ１２７、１２９を両目（ＥＰＬ、ＥＰＲ）で見ている場合に対応する。この場合には、マイクロレンズ１２７、１２９の双方の形状を、左右の目からの視線にともに対応し得るように設計することが困難である場合がある。
【０２７８】
そこで、視点の位置に応じたマイクロレンズの最適設計を行う際に、図３６の下段（図中（ｂ））に示すように、１層目のマイクロレンズアレイ１２６における１つのマイクロレンズ１２７に対して、２層目のマイクロレンズアレイ１２８における２つのマイクロレンズ１２９ａ、１２９ｂが対応するように、マイクロレンズアレイ１２０が構成されてもよい。すなわち、複数の視点からの視線の方向の違いに応じて、一方のマイクロレンズアレイ１２６の１つのマイクロレンズ１２７に対応する他方のマイクロレンズアレイ１２８のマイクロレンズ１２９が、適宜分割されてもよい。分割されて得られる一方のマイクロレンズ１２９ａが一方の視点（例えば左目）に対応し、他方のマイクロレンズ１２９ｂが他方の視点（例えば右目）に対応する。この際、分割されて得られる各マイクロレンズ１２９ａ、１２９ｂの形状も、良好な表示が得られるように適宜設計されてよい。このように、１層目のマイクロレンズアレイ１２６の一のマイクロレンズ１２７に対して、２層目のマイクロレンズアレイ１２８における複数のマイクロレンズ１２９ａ、１２９ｂが対応するようにマイクロレンズアレイ１２０を構成することにより、ユーザの視点に応じてより収差が生じないように、マイクロレンズアレイ１２０が構成され得ることとなる。なお、図示する例では、２層目のマイクロレンズアレイ１２８における１つのマイクロレンズ１２９を２つのマイクロレンズ１２９ａ、１２９ｂに分割しているが、マイクロレンズ１２９の分割数はより多くてもよい。すなわち、１層目のマイクロレンズアレイ１２６における１つのマイクロレンズ１２７に対して、２層目のマイクロレンズアレイ１２８において複数のマイクロレンズが形成されてもよい。また、１層目のマイクロレンズアレイ１２６のマイクロレンズ１２７が分割されてもよい。すなわち、２層目のマイクロレンズアレイ１２８における１つのマイクロレンズ１２９に対して、１層目のマイクロレンズアレイ１２６において複数のマイクロレンズが形成されてもよい。
【０２７９】
当該構成をマイクロレンズアレイ１２０の全体に対して適用する場合には、例えば図３４に示すようなマイクロレンズアレイ１２０のアレイ面内における複数の設計点Ｄ０〜Ｄ６において、それぞれ、２層のマイクロレンズアレイ１２６、１２８における最適なマイクロレンズ１２７、１２９の数及び配置を設計すればよい。そして、その各設計点Ｄ０〜Ｄ６における設計結果から、マイクロレンズアレイ１２０のアレイ面内の位置に応じたマイクロレンズ１２７、１２９の数及び配置の分布を取得し、その分布に基づいて、設計点以外の各位置におけるマイクロレンズ１２７、１２９の数及び配置を設計すればよい。あるいは、マイクロレンズアレイ１２０の面内を複数の領域に分割し、上記分布に基づいて、当該領域ごとにマイクロレンズ１２７、１２９の数及び配置を決定してもよい。
【０２８０】
なお、図３５及び図３６に示す例では、マイクロレンズアレイ１２０が複数のマイクロレンズアレイが積層されて構成される場合について説明したが、以上説明したマイクロレンズ間の境界をずらす設計方法及びマイクロレンズを分割する設計方法が適用され得るマイクロレンズアレイ１２０の構成はかかる例に限定されない。例えば、表面及び裏面にそれぞれマイクロレンズアレイ面が形成された１層（１枚）からなるマイクロレンズアレイ１２０や、３面以上のより多くのマイクロレンズアレイ面を有するマイクロレンズアレイ１２０に対しても、同様に、これらの設計方法が適用されてよい。
【０２８１】
以上説明したように、ユーザの視点を考慮してマイクロレンズアレイ１２０を設計することにより、画面全体において収差やケラレを低減することが可能となり、視覚補償の効果をより適切な状態で得ることが可能になる。また、同一形状のマイクロレンズ１２１によってマイクロレンズアレイ１２０を形成する場合に比べて、設計の制限要件を緩和することが可能となる。また、場合によっては、同様の性能を実現するためのマイクロレンズアレイ１２０を構成するマイクロレンズアレイの層の数を減らすことも可能となるため、結果的に製造コストの低下を実現することができる。
【０２８２】
なお、以上説明した設計方法を逆に利用すれば、所定の視点からは表示が見え難いように、すなわち、所定の視点において収差が大きくなるように及び／又はケラレの発生が顕著になり表示が不鮮明になるように、マイクロレンズアレイ１２０を構成することも可能である。当該構成によれば、周囲からの覗き見を好適に防止することが可能となる。
【０２８３】
（５．補足）
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０２８４】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏し得る。
【０２８５】
なお、以上説明した表示装置１０、２０、４０の装置構成は、図１０、図２８及び図３０にそれぞれ示す例に限定されない。例えば、制御部１３０、２３０、４３０の各機能は、必ずしも１つの装置に一体的に搭載されなくてもよい。制御部１３０、２３０、４３０の各機能が、複数の装置（例えば複数のプロセッサ）に分散されて搭載され、当該複数の装置が互いに通信可能に接続されることにより、以上説明した制御部１３０、２３０、４３０としての機能がそれぞれ実現されてもよい。
【０２８６】
また、上述のような制御部１３０、２３０、４３０の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【０２８７】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）画素アレイと、前記画素アレイの表示面側に設けられ、前記画素アレイの画素ピッチよりも大きいピッチでレンズが配列されるマイクロレンズアレイと、を備え、前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズアレイの各レンズが前記画素アレイの表示面とは逆側に前記画素アレイの表示の虚像を生成するように配置され、前記画素アレイの各画素からの光が制御されることにより、前記マイクロレンズアレイの各レンズを通して視認される画像が連続で一体的な表示となるように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光が制御される、表示装置。
（２）前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光の照射状態は、ユーザの最大瞳径よりも大きい単位で周期的に繰り返される、前記（１）に記載の表示装置。
（３）前記光の照射状態の繰り返し周期は、前記ユーザの瞳孔間距離よりも大きい、前記（２）に記載の表示装置。
（４）前記光の照射状態の繰り返し周期を整数倍した値は、前記ユーザの瞳孔間距離と略等しい、前記（２）又は（３）に記載の表示装置。
（５）前記ユーザの瞳の位置に応じて、前記ユーザの瞳が前記光の照射状態の繰り返しの境界上に位置しないように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光が制御される、前記（２）〜４のいずいれか１項に記載の表示装置。
（６）前記マイクロレンズアレイの各レンズは、凸レンズ及び凹レンズが組み合わされた望遠型のレンズ系によって構成される、前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の表示装置。
（７）前記画素アレイと前記マイクロレンズアレイとの距離を可変にする可動機構、を更に備える、前記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の表示装置。
（８）撮像装置によって撮影された画像が、前記マイクロレンズアレイの各レンズを通して一体的な表示として視認されるように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光が制御される、前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の表示装置。
（９）前記画素アレイは、印刷された複数の画素によって構成される、前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の表示装置。
（１０）前記マイクロレンズアレイの各レンズは、アレイ面内における前記レンズの位置に応じて、異なる面形状を有する、前記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の表示装置。
（１１）前記マイクロレンズアレイは複数のマイクロレンズアレイ面が積層されて構成され、前記複数のマイクロレンズアレイ面における一のマイクロレンズアレイ面及び他の少なくとも１つのマイクロレンズアレイ面は、アレイ面と水平な面内におけるレンズ間の境界位置が互いに異なるように形成される、前記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の表示装置。
（１２）前記マイクロレンズアレイは複数のマイクロレンズアレイ面が積層されて構成され、前記複数のマイクロレンズアレイ面における一のマイクロレンズアレイ面及び他の少なくとも１つのマイクロレンズアレイ面は、前記一のマイクロレンズアレイ面の一のレンズに対して、前記少なくとも１つの他のマイクロレンズアレイにおける複数のレンズが対応するように形成される、前記（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の表示装置。
（１３）前記マイクロレンズアレイの各レンズは、非球面形状を有する、前記（１０）〜（１２）のいずれか１項に記載の表示装置。
（１４）前記マイクロレンズアレイの各レンズは、ユーザの所定の視点の位置に対して表示が不鮮明となるように設計される、前記（１０）〜（１３）のいずれか１項に記載の表示装置。
（１５）前記表示装置は、運転支援情報が表示される車載用表示装置として用いられる、前記（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の表示装置。
（１６）画素アレイの各画素からの光を制御することにより、前記画素アレイの表示面側に設けられ前記画素アレイの画素ピッチよりも大きいピッチでレンズが配列されるマイクロレンズアレイの各レンズを通して視認される画像が連続で一体的な表示となるように、前記マイクロレンズアレイの各レンズから出射される光を制御すること、を含み、前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズアレイの各レンズが前記画素アレイの表示面とは逆側に前記画素アレイの表示の虚像を生成するように配置される、表示制御方法。
【符号の説明】
【０２８８】
１０、２０、４０    表示装置
３０    ウェアラブルデバイス
１１０    画素アレイ
１１１    画素
１２０    マイクロレンズアレイ
１２１    マイクロレンズ
１３０、２３０、４３０    制御部
１３１、４３１    光線情報生成部
１３２、４３２    画素駆動部
１５０    虚像面
２３１    瞳位置検出部
３１０、３２０、３３３    第１の遮蔽板（アパーチャ膜）
３１１、３２１    開口部
【図１】
2016072518.tif 000011
【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】
2016072518.tif 000019
【図１０】
2016072518.tif 000020
【図１１】
2016072518.tif 000021
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【国際調査報告】
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2016072518.tif 000048
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