(57)【要約】【課題】表示装置と観察者の相対位置の変化があっても、画像のちらつきが少なく、かつ、焦点が容易に合う実用的な表示装置を提供する。【解決手段】複数の光射出点群と、複数の光射出点群からの光束をそれぞれ投影する複数のマイクロレンズと、を備え、複数のマイクロレンズは、光射出点群の像を重ねるように配置されており、複数のマイクロレンズにより投影され重なった光射出点群の中の光射出点からの光束を観察者の瞳に入射させることにより、複数のマイクロレンズによる投影像を観察者の網膜上に生じせしめる表示装置であって、複数の光射出点群のうちの同一の光射出点群の複数の光射出点からの光束の間隔は、観察者の眼のレンズ上において、瞳の径よりも大きく、光射出点によって形成された光束の少なくとも１つ以上が観察者の瞳に入射する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光射出点群と、
前記複数の光射出点群からの光束をそれぞれ投影する複数のマイクロレンズと、を備え、
前記複数のマイクロレンズは、前記複数の光射出点群の像を重ねるように配置されており、
前記複数のマイクロレンズにより投影され重なった前記光射出点群の中の光射出点からの光束を観察者の瞳に入射させることにより、前記複数のマイクロレンズによる投影像を前記観察者の網膜上に生じせしめる表示装置であって、
前記複数の光射出点群のうちの同一の光射出点群の複数の前記光射出点からの光束の間隔は、前記観察者の眼のレンズ上において、前記瞳の径よりも大きく、
前記光射出点によって形成された光束の少なくとも１つ以上が前記観察者の瞳に入射することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記光射出点によって形成された光束が二つ以上同時に前記観察者の瞳に入射し、
前記観察者の瞳に同時に入射する二つ以上の光束は、互いに異なるマイクロレンズによって形成された光束であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記複数のマイクロレンズのピッチをＬｐ、
前記複数の光射出点群のピッチをＰｐしたとき、
前記ピッチＰｐと前記ピッチＬｐが下記の式（１）を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
Ｌｐ／Ｐｐ＝（Ｆｆ−Ｆ）／Ｆｆ      （１）
但し、Ｆは前記マイクロレンズの焦点距離、Ｆｆは前記マイクロレンズと前記投影像との距離である。
【請求項４】
前記複数のマイクロレンズは、一連のマイクロレンズ群を複数形成し、
前記マイクロレンズ群は、一つおきに配置された第１マイクロレンズ群と、前記第１マイクロレンズ群の間に配置された第２マイクロレンズ群と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記光射出点は、前記光射出点群において縦方向及び横方向にそれぞれ並ぶように配置され、
前記光射出点のピッチは、縦方向及び横方向の一方については、前記光射出点群のピッチの偶数分の１であり、縦方向及び横方向の他方については、前記光射出点群のピッチの奇数分の１であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記光射出点は、前記光射出点群において縦方向及び横方向にそれぞれ並ぶように配置され、
前記光射出点のピッチが縦方向も横方向も前記光射出点群のピッチの奇数分の１であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記光射出点は、前記光射出点群において縦方向及び横方向にそれぞれ並ぶように配置され、
前記光射出点は、縦方向又は横方向において、前記光射出点群のピッチの３周期ごとに一定の配置を繰り返すことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記光射出点群は、縦方向及び横方向の少なくとも一方に並ぶように配置され、
前記光射出点は、縦方向及び横方向の少なくとも一方において、前記光射出点群のピッチの２周期ごとに一定の配置を繰り返すことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記光射出点は、前記光射出点群内に所定数配置され、かつ、配置間隔は一定ではないことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記瞳に同時に入射する複数の前記光束が互いに接触していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記瞳に同時に入射する複数の前記光束の一部が互いに重なり合っていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光射出点が開口であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１３】
表示デバイスを有し、その表示デバイスが液晶ディスプレイパネルであり、この液晶ディスプレイパネルの有する液晶が前記開口に対応することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光射出点は有機ＥＬによって構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、老眼（老視）である観察者であっても、観察可能な表示装置が必要とされている。
例えば、特許文献１には、複数の画素（マイクロレンズ）からの光束を観察者の眼の瞳に投影する表示方法が開示されている。ここで、観察者の眼の瞳に投影される光束の径は、観察者の眼の瞳の径より小さいため、被写界深度を深くすることができる。この結果、観察者は、複数の画素（マイクロレンズ）を用いて形成される画像に対して、容易に焦点を合わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４３１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１５は、観察者の眼の瞳と光射出点像の関係を示す図であって、（ａ）は瞳上に光射出点像が形成された例を示す図、（ｂ）は瞳上に光射出点像がほとんど形成されていない例を示す図である。
図１５に示すように、複数の画素から投影された光束によって形成された光射出点像２７は、空間に多数存在している。
図１５（ａ）に示すように、光射出点像２７のうちのどれか１つが瞳２８上に形成されれば、観察者は画像を見ることができる。しかし、光射出点像２７は空間に分布しているため、表示装置と観察者の相対位置が変化することにより、図１５（ｂ）に示すように、光射出点像２７がほとんど瞳２８上に形成されない場合が生じる。このとき、観察者は画像を見ることができない。したがって、表示装置と観察者の相対位置の変化によって、観察者は画像が見えたり、見えなくなったりするため、画像がちらついて見える。
【０００５】
これに対して、瞳位置における複数の光射出点像２７を構成する各光射出点像２７の互いの間隔を密にすれば、観察者の瞳２８に同時に２つ以上の光束を入射させることができる。このように表示装置を構成すると、表示装置と観察者の相対位置が変化したときに、瞳２８上に光射出点像２７が形成されない場合を減らすことができることから、画像のちらつきを減らすことができる。しかし、瞳２８に対して同じ画素（マイクロレンズ）からの光束を２つ以上入射させる場合、瞳２８に入射する全光束の面積が大きくなったことに相当し、被写界深度を深くする効果が損なわれ、焦点を合わせることが難しくなる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、表示装置と観察者の相対位置の変化があっても、画像のちらつきが少なく、かつ、焦点が容易に合う表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成する為に、本発明による表示装置は、複数の光射出点群と、複数の光射出点群からの光束をそれぞれ投影する複数のマイクロレンズと、を備え、複数のマイクロレンズは、複数の光射出点群の像を重ねるように配置されており、複数のマイクロレンズにより投影され重なった光射出点群の中の光射出点からの光束を観察者の瞳に入射させることにより、複数のマイクロレンズによる投影像を観察者の網膜上に生じせしめる表示装置であって、複数の光射出点群のうちの同一の光射出点群の複数の光射出点からの光束の間隔は、観察者の眼のレンズ上において、瞳の径よりも大きく、光射出点によって形成された光束の少なくとも１つ以上が観察者の瞳に入射することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る表示装置は、表示装置と観察者の相対位置の変化があっても、画像のちらつきが少なく、かつ、焦点が容易に合うという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のある態様に係る実施形態の表示装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】本発明のある態様に係る実施形態の表示装置の基本構成における光学系の一部を示す図である。
【図３】眼のレンズの瞳全体を透過した光射出点像による光束が形成する像と、瞳より小さい光射出点像による光束が形成する像と、を比較する図である。
【図４】第１実施形態の表示装置における構成を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態の表示装置における光射出点群の構成を概念的に示す平面図である。
【図６】観察者の眼の瞳と光射出点像の関係を示す図である。
【図７】第１実施形態の表示装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図８】第２実施形態の表示装置における光射出点群の構成を概念的に示す平面図である。
【図９】第３実施形態の表示装置における光射出点群の構成を概念的に示す平面図である。
【図１０】第４実施形態の表示装置における光射出点群の構成を概念的に示す平面図である。
【図１１】投影された３種類の光束と瞳の関係を概念的に示す平面図である。
【図１２】同じ画素によって生じる光射出点像同士の間隔が瞳の径より大きい場合の光束の配置を示す平面図である。
【図１３】第５実施形態の表示装置における光射出点群の構成を概念的に示す平面図である。
【図１４】投影された光束と瞳３ａの関係を概念的に示す平面図である。
【図１５】観察者の眼の瞳と光射出点像の関係を示す図であって、（ａ）は瞳上に光射出点像が形成された例を示す図、（ｂ）は瞳上に光射出点像がほとんど形成されていない例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明のある態様に係る表示装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。すなわち、本発明のある態様として、いくつかの実施形態を説明するが、色々な代替物、変形、等価物を用いることができる。つまり、当業者であれば、本実施形態の内容にいろいろなバリエーションや変更を加えたとしても、その内容も本発明の範囲に属するものである。
従って、本発明の範囲は、以下の説明を参照して決められるものではなく、請求項により決められるべきであり、均等物の全範囲も含まれる。また、実施形態中に記載した特徴はいずれも、好ましいかどうかを問わず、他の特徴と組み合わせてもよい。
【００１１】
（実施形態の基本構成）
図１は、本発明のある態様に係る実施形態における表示装置５０の基本構成を示す斜視図である。
図１において、レンズ３は、表示装置５０を観察する者（観察者）の眼のレンズであり、レンズ３の開口が瞳３ａである。また、図１では、光射出点群１ａ、１ｂ、１ｃの各々が１つの光射出点で構成されているため、光射出点と称して説明する。この表示装置５０は、複数の光射出点群（光射出点）１ａ、１ｂ、１ｃと、この光射出点群からの光束をそれぞれ投影する複数のマイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃと、を備える。なお、光射出点およびマイクロレンズは、それぞれ３つずつ例示しているが、光射出点およびマイクロレンズの数は、３つに限定されない。
【００１２】
光射出点１ａ、１ｂ、１ｃから射出される光はそれぞれ光束を形成し、これらの光束４は、マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃによって、観察者の眼のレンズ３の瞳３ａに、それぞれの像が重なるように投影される。ここで、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃのピッチをＰｐ、マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃのピッチをＬｐとすると、次式（１）の関係が成り立つ。
Ｌｐ／Ｐｐ＝（Ｆｆ−Ｆ）／Ｆｆ      （１）
ここで、Ｆはマイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃの焦点距離、Ｆｆはマイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃと投影像との距離である。
また、ピッチは繰返しの間隔のことであり、マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃはマイクロレンズアレイを形成している。
なお、このピッチは、表示装置５０の水平方向、垂直方向で異なる場合もある。
【００１３】
瞳３ａに投影された光射出点１ａ、１ｂ、１ｃの光束４の大きさは、瞳３ａの径より小さく設定されている。したがって、瞳３ａを通過する光束４の径は、瞳３ａの径より小さい。
【００１４】
また、マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃによって投影され、観察者の瞳３ａ近傍で重なった、光射出点からの光束は、眼のレンズ３によって、網膜５に投影される。これにより、網膜５上にマイクロレンズの投影像６ａ、６ｂ、６ｃが形成される。
マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃを画素と考えると、マイクロレンズの投影像６ａ、６ｂ、６ｃは画素の像となる。したがって、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃに画像の信号を与えると、マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃは、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃに画像の信号によって照明され、観察者は、マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃの像を見ることが出来る。
【００１５】
ここで、老眼である観察者の眼の場合、焦点は網膜５上に合わない。しかし、画素であるマイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃの結像に関しては、瞳３ａより径の小さい光束４を瞳に投影することにより、被写界深度の深い像が、網膜５上に形成される。よって、観察者は、老眼であっても容易に焦点の合った画像を見ることが出来る。これについては、図３を用いて後述する。
【００１６】
図２を用いて、光射出点１と、マイクロレンズ２との、それぞれの結像関係を説明する。図２は、本実施形態に係る表示装置５０の基本構成における光学系の一部を示す図である。ここで、光射出点１は、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃ（図１）の１つであり、マイクロレンズ２は、マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃ（図１）の１つである。
【００１７】
図２において、光射出点１は、有限の面積を持つ微小領域として示している。この光射出点１は、マイクロレンズ２によって眼のレンズ３に投影される。
光射出点１上の点９ａから射出された光は、マイクロレンズ２を通過後、実線で示す光線７ａ、７ｂとなる。これらの光線によって眼のレンズ３上に点９ａの像１０ａが形成される。
一方、光射出点１上の点９ｂから射出された光は、マイクロレンズ２を通過後、破線で示す光線７ｃ、７ｄとなる。これらの光線によって眼のレンズ３上に点９ｂの像１０ｂが形成される。
【００１８】
また、マイクロレンズ２は、眼のレンズ３により、網膜５の近傍５’に像を形成する。具体的には、マイクロレンズ２上の点２Ｌは、光線７ａ、８ａ、７ｃ、８ｃで示されるように、網膜５の近傍５’上の点５ａに結像する。また、マイクロレンズ２上の点２Ｕは、光線７ｂ、８ｂ、７ｄ、８ｄで示されるように、網膜５の近傍５’上の点５ｂに結像する。このようにして、網膜５の近傍５’にマイクロレンズ２の像６が形成される。
【００１９】
ここで、マイクロレンズ２から眼のレンズ３までの距離をＦｆ、マイクロレンズ２から光射出点１までの距離をＦｂ、マイクロレンズ２の焦点距離をＦとすると、次式（２）の関係が成り立つ。
１／Ｆｆ＋１／Ｆｂ＝１／Ｆ      （２）
但し、距離Ｆｂの値は小さく、眼のレンズ３までの距離Ｆｆは大きく、ほぼ無限に投影していると考えても良い。
【００２０】
次に、瞳３ａより小さい径の光束４によって瞳３ａの位置に結像することが瞳３ａを絞ることと同等の効果があることを、図３を用いて説明する。
図３は、眼のレンズ３の瞳３ａ全体を透過した光射出点像による光束が形成する像と、瞳３ａより小さい光射出点像による光束が形成する像と、を比較する図である。図３の（ａ）は基本構成の表示装置５０の光学系の一部を示す図、（ｂ）は瞳３ａ上に形成される像を示す図、（ｃ）は網膜５上に形成される像を示す図である。
【００２１】
観察者が点Ａ、Ｂを観察する場合を考える。老眼である観察者は、眼のレンズ３の屈折力が弱いため、網膜５上に焦点を結ぶことができない。従って、眼のレンズ３の瞳３ａ全体を透過してきた光束１１、１２によって形成される点Ａ、点Ｂの像は、それぞれ網膜５上で円領域Ａ’、Ｂ’のように広がる。より具体的には、円領域Ａ’と円領域Ｂ’は一部が重なっている。このため、図３（ｃ）に示すように、円領域Ａ’、Ｂ’は、解像（分解）することはできず、焦点の合った像を見ることが出来ない。従って、観察者は、点Ａと点Ｂについて、解像された像を見ることができない。
【００２２】
これに対して、瞳３ａより小さい光束１３、１４によって形成される点Ａ、Ｂの像は、それぞれ網膜５上で円領域Ａ’’、Ｂ’’のように小さくなる。すなわち、円領域Ａ’’と円領域Ｂ’’は、まったく重なっていない。このため、図３（ｃ）に示すように、円領域Ａ’、Ｂ’に比べると、円領域Ａ’’、Ｂ’’を解像することができ、焦点の合った像を見ることができる。すなわち、観察者は解像された像を見ることができる。
【００２３】
本実施形態の表示装置５０では、瞳３ａより径の小さい光束４を瞳３ａに投影することにより、瞳を絞った状態と等価な状態になるので、被写界深度を深くすることができる。
【００２４】
原理を説明する図１に戻って説明を続ける。
光射出点１ａ、１ｂ、１ｃは、有機ＥＬなどの自発光素子を用いる場合、発光点そのものに対応する。一方、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃは、液晶パネルのようにバックライトによる透過型の素子を用いる場合、その開口部によって制限された光透過点に対応する。なお、ここで言う発光点及び光透過点は、必ずしも点ではなく、有限の面積を有している場合も含む。また、発光点及び光透過点は、図１のように円形が好ましいが、必ずしも丸くなくても良い。
【００２５】
ここで、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃを構成する表示デバイスであるＬＣＤ、有機ＥＬ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の画素を、本実施形態の画素であるマイクロレンズと区別して「情報画素」という。光射出点は、情報画素に１対１に対応させても良いし、１つの情報画素に複数の光射出点を設けても良い。
【００２６】
通常のＬＣＤ、有機ＥＬ等の表示デバイスは、１つの情報画素をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブ画素で構成してカラー表示を行うことがある。この場合、光射出点１ａ、１ｂ、１ｃをサブ画素に対応させてＲＧＢのカラー表示を行うことが出来る。
なお、この実施形態では、瞳３ａより径が小さい光束４を瞳３ａに入射させるため、径が小さい分だけ明るさが減少する。明るさの減少を補うためには、情報画素、例えば、有機ＥＬや液晶パネルの輝度を上げる等の対応が望ましい。また、情報画素に液晶デバイスを用いた場合、バックライト光源にＬＥＤ、又はＬＤを用いることが望ましい。
【００２７】
（第１実施形態）
図４に図１の原理に基づいた、ある態様に係る実施形態の表示装置の構成を示す。図４は、第１実施形態の表示装置１００における構成を示す斜視図である。
なお、図４の光射出点、光射出点群、及び光射出点像は簡略化して示しており、光射出点及び光射出点群は図５に示すように配置されており、光射出点群像はこの配置に対応して形成される。
図４に示す表示装置１００においては、画素である複数のマイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれに対応して、複数の光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃが設けられている。マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃは、光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃからの光束４をそれぞれ投影する。なお、光射出点群、及びマイクロレンズの数は、特に限定されない。
【００２８】
光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、情報画素又はサブ画素に含まれる光射出点１８ａ、１８ｂ、１８ｃでそれぞれ構成されている。図１に示したように、光射出点群に含まれる光射出点が１つの場合もある。図４に示す光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、例えば、マイクロレンズ２ｂによって投影されて、光射出点群像１７ａ、１７ｂ、１７ｃを形成する。
なお、マイクロレンズ２ａによる光射出点群１６ａ、１６ｂの像は、光射出点群像１７ｂ、１７ｃである。また、マイクロレンズ２ｃによる光射出点群１６ｂ、１６ｃの像は、光射出点群像１７ａ、１７ｂである。
【００２９】
光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃ内の光射出点１８ａ、１８ｂ、１８ｃから射出される光は、マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃによって、表示装置１００の観察者の眼のレンズ３の瞳３ａに、それぞれの像が重なるように投影される。これは、上述の表示装置５０の場合と同様である。
マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃを通過した光束は、眼のレンズ３によって網膜５上に投影され、マイクロレンズ像１９ａ、１９ｂ、１９ｃを形成する。光射出点１８ａ、１８ｂ、１８ｃに画像の信号を与えると、観察者は画像を見ることが出来る。
【００３０】
ここで、表示装置１００においても、光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃのピッチＰｐと、マイクロレンズ２ａ、２ｂ、２ｃのピッチＬｐは、表示装置５０の場合と同様に次式（１）の関係が成り立つ。
Ｌｐ／Ｐｐ＝（Ｆｆ−Ｆ）／Ｆｆ      （１）
また、表示装置５０の効果・作用についても、表示装置１００について成り立つ。さらに、光射出点群１６ａ、１６ｂ、１６ｃを、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブ画素に対応させてカラー画像を表示することができる。
【００３１】
図５は、第１実施形態の表示装置における光射出点群の構成を概念的に示す平面図である。
表示装置１００においては、図５に示すような光射出点群を用いることによって、１つおきに繰り返し配置された第１マイクロレンズ群（画素群）で光束を形成し、第１マイクロレンズ群の間に配置された第２マイクロレンズ群（画素群）で他の光束を形成する。光射出点群は、第１マイクロレンズ群及び第２マイクロレンズ群に対応するように配置されている。また、第１マイクロレンズ群及び第２マイクロレンズ群によって複数のマイクロレンズ群が構成される。
また、複数の光射出点群のうちの同一の光射出点群の複数の光射出点からの光束の間隔は、観察者の眼のレンズ３上において、瞳３ａの径よりも大きくしている。これにより被写界深度を深くすることができる。
ただし、複数の光射出点群のうちの同一の光射出点群の複数の光射出点からの光束の間隔を、観察者の眼のレンズ３上において、瞳３ａの径よりも僅かに小さくしたとしても、観察者の眼のレンズ３に入射する一方の光束が他方の光束に比して、目立たなければよい。別言すると、同一の光射出点群の複数の光射出点から瞳３ａに入射する複数の光束の総面積が、他の光射出点群の光射出点から瞳３ａに入射する光束の面積よりも小さければ、光束の間隔は瞳３ａの径よりも僅かに小さくてもよい。また、観察者が必要とする被写界深度がそれほど深くない場合にも、複数の光射出点群のうちの同一の光射出点群の複数の光射出点からの光束の間隔を、観察者の眼のレンズ３上において、瞳３ａの径よりも僅かに小さくしてよい。この点は、他の実施形態でも同様である。
なお、図５においては、第１マイクロレンズ群および第２マイクロレンズ群との境界線を便宜的に明示しているが、実際には、各群は、明示的に分離されているわけではない。
【００３２】
これらのマイクロレンズ群のうちの異なるマイクロレンズ群からの複数の光束を同時に観察者の瞳３ａに入射させることが可能であるため、それぞれの光束の被写界深度を深くする効果を維持しつつ、画像を表示することが出来る。ここで、光射出点を以下のように配置することにより、互いに異なるマイクロレンズ群からの複数の光束が同時に観察者の瞳３ａに入射することとなる。言い換えると、第１マイクロレンズ群の像と、第２マイクロレンズ群の像と、が観察者の瞳位置において、互い違いに投影される。このため、一方のマイクロレンズ群の像が、他方のマイクロレンズ群の像の間に補間されたことに相当し、これにより、画像のちらつきが低減される。
【００３３】
上述のとおり、異なるマイクロレンズ群からの複数の光束を同時に観察者の瞳３ａに入射させることが可能であるが、複数の光束と瞳３ａとの位置関係によっては、１つのマイクロレンズ群からの光束のみが観察者の瞳３ａに入射する場合もある。しかし、観察者の瞳３ａには、常に少なくとも１つ以上の光束が入射するようにしているため、画像のちらつきを低減することができる。
【００３４】
次に、光射出点２０の配置を説明する。図５に示すように縦方向及び横方向に並べられた複数の光射出点２０によって、光射出点群２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄがそれぞれ構成されている。
光射出点群２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの配置にあたっては、縦方向（図５の上下方向）において光射出点群２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのピッチＰｐ（図４）の４分の１の間隔Ｐｐ／４で配置された仮想ラインＬ１１と、横方向（図５の左右方向）において光射出点群２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのピッチＰｐの５分の１の間隔Ｐｐ／５で配置された仮想ラインＬ１２と、からなる格子状の仮想ピッチラインＬ１０を想定する。
なお、仮想ラインＬ１１、Ｌ１２および格子状の仮想ピッチラインＬ１０は、説明の便宜上、図示しているのであって、実際には、仮想ラインＬ１１、Ｌ１２および格子状の仮想ピッチラインＬ１０が、明示的に存在している訳ではない。
以下の光射出点群の配置の説明において、光射出点群の数が４を越える場合であっても、同様の説明が成り立つ。
【００３５】
光射出点２０は、縦・横の両方向において、仮想ラインＬ１１と仮想ラインＬ１２の交点に所定のパターンで間引かれて配置されている。
光射出点２０は、縦方向についてはピッチＰｐ／４を４回繰り返すごとに、横方向については、ピッチＰｐ／５を５回繰り返すごとに、別の光射出点群を構成する。光射出点２０は、各光射出点群に同数配置されており、縦方向については、隣接する光射出点群の光射出点の配置パターンが互いに対称となるように配置され、横方向については、仮想ピッチラインＬ１０の各交点上の配置が互い違いになるように配置されている。これにより、縦方向及び横方向のそれぞれについて、光射出点群を１ピッチ分シフトして隣の光射出点群まで移動すると、各光射出点は重なることなく仮想ピッチラインの各交点に配置される。
【００３６】
この配置において、光射出点群２１ａと光射出点群２１ｄは、縦・横方向における光射出点の配置パターンが互いに同一である。また、光射出点群２１ｂと光射出点群２１ｃも、縦・横方向における光射出点の配置パターンが互いに同一である。さらに、光射出点群２１ａと光射出点群２１ｄにおける光射出点の配置パターンと、光射出点群２１ｂと光射出点群２１ｃにおける光射出点の配置パターンと、は互いに異なっており、これらの２つの配置パターンが縦・横の両方向において交互に配置されている。
【００３７】
このような配置により、光射出点は、縦方向についてはピッチＰｐ／４で配置され、横方向についてはピッチＰｐ／５で配置される。ここで、光射出点２０は、これらのピッチに限定されず、縦方向については光射出点群のピッチＰｐの偶数分の１のピッチで、横方向については奇数分の１のピッチで配置することが好ましい。
【００３８】
各光射出点群からの光束は、対応するマイクロレンズにより観察者の瞳３ａに向けて投影される。すなわち、光射出点群内の光射出点の配置が同一である、光射出点群２１ａと光射出点群２１ｄからは同じ光束が瞳３ａに向けて投影される。また、光射出点群内の光射出点の配置が同一である、光射出点群２１ｂと光射出点群２１ｃについても、同じ光束が瞳３ａに向けて投影される。
【００３９】
図６は、観察者の眼の瞳と光射出点像の関係を示す図である。図６に示す例では、瞳３ａに複数の光束２３、２４が入射している。実線で示した光束２３と破線で示した光束２４は、光射出点群内における光射出点の配置パターンが互いに異なる光射出点群によって形成された光束である。従って、瞳３ａに同時に、複数の光束２３、２４が入射しているにもかかわらず、被写界深度が浅くなることにはならない。また、観察者の眼の瞳３ａには、１つおきの画素（マイクロレンズ）の光束が入射することになり、縦方向と横方向の画素が網膜上に交互に投影されることになる。
【００４０】
図７は、第１実施形態の表示装置の構成の一例を示す斜視図である。図７に示す例では、画素として、縦方向及び横方向に並んで配置された、マイクロレンズ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、．．．によりマイクロレンズアレイ２６が形成されている。このマイクロレンズアレイ２６の背後には、各マイクロレンズに対応するように、光射出点群２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、．．．が配置されており、各光射出点群は一定数の光射出点を備えている。
【００４１】
なお、図７に示す例では、説明の簡単のために３×３の画素（マイクロレンズ）を示している。また、図７の光射出点群は簡略化して示しており、光射出点及び光射出点群は図５に示すように配置されている。さらに、各光射出点群の間に隙間が描かれているが、これは便宜的なものである。
【００４２】
光射出点群２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、．．．からの光束は、マイクロレンズ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、．．．によって、瞳３ａの近傍で図６と同様に重ねて投影される。実線で示した光束２３は光射出点群２１ａ、２１ｄによって形成され、破線で示した光束２４は光射出点群２１ｂ、２１ｃによって形成される。これらの隣り合う光射出点群からの光束は、異なるマイクロレンズによって形成され、同時に瞳３ａに入射する。
別言すると、光射出点群２１ａの光射出点はマイクロレンズ２６ａによって光束２３を形成する。光射出点群２１ｂの光射出点はマイクロレンズ２６ｂによって光束２４を形成する。光射出点群２１ｃの光射出点もマイクロレンズ２６ｃによって光束２４を形成する。これ以外の光射出点群の光射出点も対応するマイクロレンズによって光束を形成する。
【００４３】
上述のように、各光射出点は、仮想ピッチラインＬ１０の全てに配置されているわけではなく、間引かれて配置されている。これにより、被写界深度を深くすることができる。また、光射出点群を１ピッチ分シフトして隣の光射出点群まで移動すると、各光射出点は重なることなく仮想ピッチラインＬ１０の各交点に配置される。したがって、隣り合う２つの光射出点群からの光束が網膜上に投影されることによって、全画素の像が投影される。このように、瞳３ａには複数の光束が入射することになるため、ちらつきが改善される。また、瞳３ａに入射する光束は、瞳３ａよりも径が小さいため被写界深度を深くする効果が得られ、観察者は容易に焦点を合わせることができる。
【００４４】
したがって、老眼の人でも老眼鏡を掛けたり外したりすることなく、焦点の合った表示を見ることが出来る。さらに、老眼の観察者の眼の負担を軽減し、老眼鏡その他の光学部材を追加することなく表示を観察することができる。更に、遠視や近視の人でもメガネを用いることなく、焦点の合った画像、すなわち、絵だけでなく文字など表示される情報を見ることが出来る。
【００４５】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の表示装置における光射出点群の構成を概念的に示す平面図である。
第２実施形態に係る表示装置においては、光射出点群の構成が第１実施形態に係る表示装置と異なる。より具体的には、第２実施形態における光射出点群では、縦方向における仮想ラインの間隔が光射出点群のピッチＰｐの５分の１である点が第１実施形態と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る表示装置と同様であって、これらの構成についての詳細な説明は省略する。
【００４６】
図８に示すように、縦方向及び横方向に並べられた複数の光射出点２２０によって光射出点群２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄがそれぞれ構成されている。
光射出点群２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄの配置にあたっては、縦方向（図８の上下方向）において光射出点群２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄのピッチＰｐの５分の１の間隔Ｐｐ／５で配置された仮想ラインＬ２１１と、横方向（図８の左右方向）において光射出点群２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄのピッチＰｐの５分の１の間隔Ｐｐ／５で配置された仮想ラインＬ２１２と、からなる格子状の仮想ピッチラインＬ２１０を想定する。
また、複数の光射出点群のうちの同一の光射出点群の複数の光射出点からの光束の間隔は、観察者の眼のレンズ３上において、瞳３ａの径よりも大きくしている。これにより被写界深度を深くすることができる。
【００４７】
なお、図８においては、光射出点群２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄの境界線を便宜的に明示しているが、実際には、各群は、明示的に分離されているわけではない。また、仮想ラインＬ２１１、Ｌ２１２および格子状の仮想ピッチラインＬ２１０は、明示的に存在している訳ではない。
また、図８においては、４つの光射出点群のみ図示しているが、光射出点群の数は、特に限定されない。以下の光射出点群の配置の説明において、光射出点群の数が４を越える場合であっても、同様の説明が成り立つ。
【００４８】
光射出点２２０は、縦・横の両方向において、仮想ラインＬ２１１と仮想ラインＬ２１２の交点に所定のパターンで間引かれて配置されている。
光射出点２２０は、縦方向・横方向ともに、ピッチＰｐ／５を５回繰り返すごとに別の光射出点群を構成する。光射出点２２０は、各光射出点群に同数配置されており、縦方向・横方向ともに、仮想ピッチラインＬ２１０の各交点上の配置が互い違いになるように配置されている。これにより、縦方向及び横方向のそれぞれについて、光射出点群を１ピッチ分シフトして隣の光射出点群まで移動すると、各光射出点は重なることなく仮想ピッチラインの各交点に配置される。
【００４９】
この配置において、光射出点群２２１ａと光射出点群２２１ｄは、縦・横方向における光射出点の配置パターンが互いに同一である。また、光射出点群２２１ｂと光射出点群２２１ｃも、縦・横方向における光射出点の配置パターンが互いに同一である。さらに、光射出点群２２１ａと光射出点群２２１ｄにおける光射出点の配置パターンと、光射出点群２２１ｂと光射出点群２２１ｃにおける光射出点の配置パターンと、は互いに異なっており、これらの２つの配置パターンが縦・横の両方向において交互に配置されている。
ここで、光射出点２２０は、このようなピッチに限定されず、縦方向及び横方向の両方について、光射出点群のピッチＰｐの奇数分の１のピッチで配置することが好ましい。
【００５０】
この構成によれば、各画素（マイクロレンズ）が縦方向と横方向共に、交互に隣り合う光束に振り分けられて瞳に入射することになる。このため、瞳３ａに複数の光束が入射しており、瞳が動いても光束が常に瞳に入射するため、ちらつきが軽減される。また、瞳３ａに入射する光束は、瞳３ａよりも径が小さいため被写界深度を深くする効果が得られ、観察者は容易に焦点を合わせることができる。さらに、本実施形態によれば、光射出点が一様に分布しているため、第１実施形態に比して、容易に作成できる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００５１】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態の表示装置における光射出点群の構成を概念的に示す平面図である。
第３実施形態に係る表示装置においては、光射出点群の構成が第１実施形態に係る表示装置と異なる。より具体的には、第３実施形態における光射出点群においては、縦方向に並んだ光射出点群は、反転することなく、互いに同じパターンで光射出点を繰り返し配置されている点が第１実施形態と異なる。
【００５２】
図９に示すように、第３実施形態の表示装置においては、横方向に並べられた複数の光射出点３２０によって光射出点群３２１ａ、３２１ｂがそれぞれ構成されている。
なお、図９においては、光射出点群３２１ａ、３２１ｂの境界線を便宜的に明示しているが、実際には、各群は、明示的に分離されているわけではない。また、仮想ラインＬ３１１、Ｌ３１２および格子状の仮想ピッチラインＬ３１０は、明示的に存在している訳ではない。
また、図９においては、２つの光射出点群のみ図示しているが、光射出点群の数は、特に限定されない。以下の光射出点群の配置の説明において、光射出点群の数が２を越える場合であっても、同様の説明が成り立つ。
【００５３】
図９に示すように、光射出点３２０は、縦方向（図９の上下方向）についてはピッチＰｐ／４を４回繰り返すごとに、横方向については、ピッチＰｐ／５を５回繰り返すごとに、別の光射出点群を構成する。光射出点３２０は、各光射出点群に同数配置されており、縦方向及び横方向のいずれも、仮想ラインＬ３１１とＬ３１２の各交点上の配置が互い違いになるように配置されている。これにより、横方向について、光射出点群を１ピッチ分シフトして隣の光射出点群まで移動すると、各光射出点は重なることなく仮想ピッチラインＬ３１０の各交点に配置される。
また、複数の光射出点群のうちの同一の光射出点群の複数の光射出点からの光束の間隔は、観察者の眼のレンズ３上において、瞳３ａの径よりも大きくしている。これにより被写界深度を深くすることができる。
ここで、光射出点３２０は、これらのピッチに限定されず、縦方向については光射出点群のピッチＰｐの偶数分の１のピッチで、横方向については奇数分の１のピッチで配置することが好ましい。
【００５４】
このように光射出点３２０を配置すると、横方向の画素が１つおきに１つの光束に形成され、その間の画素（マイクロレンズ）は隣り合う光束に振り分けられて瞳３ａに入射することになる。それぞれの画素は１つおきに投影されるが、瞳３ａに複数の光束が入射しており、常に全ての画素は網膜上に投影される。また、瞳が動いても光束が常に瞳に入射するため、ちらつきが軽減される。さらに、本実施形態によれば、光射出点が一様に分布しているため、第１実施形態に比して、容易に作成できる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００５５】
（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態の表示装置における光射出点群の構成を概念的に示す平面図である。
第４実施形態に係る表示装置においては、光射出点群の構成が第１実施形態に係る表示装置と異なる。具体的には、光射出点４２０は、縦方向（図１０の上下方向）については、光射出点群のピッチＰｐの偶数分の１のピッチで配置されており、図１０に示す例では８分の１のピッチＰｐ／８で配置されている。また、横方向（図１０の左右方向）については、光射出点４２０は、１６分の３のピッチ３Ｐｐ／１６で配置されている。
【００５６】
この配置においては、縦方向については、このピッチＰｐ／８を８回繰り返した、すなわち光射出点群の１ピッチＰｐでその光射出点群の光射出点４２０の配置が繰り返される。横方向については、光射出点群の１ピッチＰｐの３倍の周期３Ｐｐで光射出点４２０の配置が一巡するように、光射出点４２０が配置されている。
【００５７】
このような配置によれば、横方向は、光射出点群のピッチＰｐの３倍の周期で同じパターンの光射出点群が繰り返されることから、３つの画素（マイクロレンズ）が順にそれぞれの光束に振り分けられて瞳３ａに入射することになる。ここで、光束は３種類となり、画素（マイクロレンズ）が３つおきに１つの光束に形成される。
【００５８】
図１１は、投影された３種類の光束と瞳３ａの関係を概念的に示す平面図である。
上述の３種類の光束とは、図１１において例示した、実線で示した光束４２３、破線で示した光束４２４、より細かい破線で示した光束４２５である。図１１に示す例においては、瞳３ａに３種類の光束４２３、４２４、４２５が入射している。これにより、順に並んだ３つの画素の像が順番にそれぞれの光束によって網膜５上に形成され、最終的には全画素が投影される。このような構成により、瞳３ａには複数の光束が入射することになり、ちらつきが改善される。なお、ちらつきを軽減する為には、瞳に入射している光束の間に隙間が無いことが好ましい。
【００５９】
なお、瞳３ａに同じマイクロレンズ（画素）で形成された光束が２つ入射する場合が生じる。たとえば、光束２３が２つ同時に入射する場合である。この場合、瞳３ａに入射する光束全体の径が大きくなることに相当するため、被写界深度が若干浅くなる。このような場合を避けるには、図１２に示すように、同じ画素（マイクロレンズ）によって生じる光射出点像同士の間隔４２６を瞳３ａの径より大きくすることが望ましい。これにより被写界深度を深くすることができる。ここで、図１２は、同じ画素によって生じる光射出点像同士の間隔４２６が瞳３ａの径より大きい場合の光束の配置を示す平面図である。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００６０】
（第５実施形態）
図１３は、第５実施形態の表示装置における光射出点群の構成を概念的に示す平面図である。
第５実施形態に係る表示装置では、光射出点群内において、光射出点が第１実施形態のような仮想ピッチラインの交点上に周期的に配置されていない点が第１実施形態に係る表示装置と異なる。その他の構成は第１実施形態に係る表示装置と同様であって、これらの構成についての詳細な説明は省略する。
【００６１】
図１３に示すように、光射出点群は、ピッチＰｐで縦方向（図１３の上下方向）及び横方向（図１３の左右方向）に並んでいる。
光射出点５２０は、光射出点群５２１ａの中ではランダムに配置されている。光射出点群５２１ｄにおける光射出点５２０の配置は光射出点群５２１ａのそれと同じである。光射出点群５２１ｂの中の光射出点５２０の配置もランダムである。光射出点群５２１ｃの中の光射出点５２０の配置は、光射出点群５２１ｂのそれと同じである。
ただし、縦方向及び横方向のそれぞれについて、光射出点群を１ピッチ分シフトして隣の光射出点群まで移動すると、各光射出点は重なることなく配置される。
また、複数の光射出点群のうちの同一の光射出点群の複数の光射出点からの光束の間隔は、観察者の眼のレンズ３上において、瞳３ａの径よりも大きくしている。これにより被写界深度を深くすることができる。
【００６２】
図１４は、投影された光束と瞳３ａの関係を概念的に示す平面図である。図１４は、第５実施形態における光射出点群からの光束を、マイクロレンズ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ（図７）によって投影した像を示す。実線で示した光束５２３は光射出点群５２１ａ、５２１ｄによるものであり、破線で示した光束５２４は光射出点群５２１ｂ、５２１ｄによるものである。このように、瞳３ａに対して、別の光射出点群からの２つの光束２３、２４が入射する。このとき、瞳３ａが動いても２つの光束が瞳に入射することにより、ちらつきが軽減される。
【００６３】
このように、光射出点群内における光射出点の配置は必ずしも周期的である必要はない。ここで、光束５２３と光束５２４が重ならないように、又は、重なりが僅かになるように光射出点群５２１ａと５２１ｂの中の光射出点の配置を行えば良い。また、光射出点群のピッチは、縦方向及び横方向においてＰｐとすることが好ましい。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明に係る表示装置は、フラットパネルディスプレイを備えた携帯電話、デジタルカメラ、電子ブックなどのモバイル機器等、様々な機器に有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  光射出点
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  マイクロレンズ
３    眼のレンズ
３ａ  瞳
４    光束
５    網膜
５’  近傍
６    像
６ａ、６ｂ、６ｃ  投影像
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  光線
１０ａ、１０ｂ  像
１１、１２、１３、１４  光束
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  光射出点群
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  光射出点群像
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  光射出点
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ  マイクロレンズ像
２０    光射出点
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  光射出点群
２３、２４  光束
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ  マイクロレンズ
２６    マイクロレンズアレイ
２７    光射出点像
２８    瞳
５０    表示装置
１００  表示装置
２２０  光射出点
２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄ  光射出点群
３２０  光射出点
４２０  光射出点
４２３、４２４、４２５  光束
４２６  間隔
５２０  光射出点
５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄ  光射出点群
５２３、５２４  光束
Ｌ１０  仮想ピッチライン
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２  仮想ライン
Ｌ２１０  仮想ピッチライン
Ｌ２１１、Ｌ２１２  仮想ライン
Ｌ３１０  仮想ピッチライン
Ｌ３１１、Ｌ３１２  仮想ライン
【図１】
2013041119.tif 000003
【図２】
2013041119.tif 000004
【図３】
2013041119.tif 000005
【図４】
2013041119.tif 000006
【図５】
2013041119.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013041119.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013041119.tif 000011
【図１０】
2013041119.tif 000012
【図１１】
2013041119.tif 000013
【図１２】
2013041119.tif 000014
【図１３】
2013041119.tif 000015
【図１４】
2013041119.tif 000016
【図１５】
2013041119.tif 000017