表示方法、表示装置、光学ユニット、及び電子機器
【課題】焦点が容易に合う表示方法とそれを利用した表示装置、光学ユニット、及びその表示装置を搭載した電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明の表示方法は、複数の画素を用いて画像を表示する方法であって、
複数の前記画素からの光束を観察者の眼の瞳に投影する工程と、
前記画素に対応する光射出領域の投影像を観察者の瞳の位置近傍で互いに重ねる工程とを有し、
前記瞳に入射する前記光束の径は、前記瞳の径よりも小さいことを特徴とする。
【解決手段】本発明の表示方法は、複数の画素を用いて画像を表示する方法であって、
複数の前記画素からの光束を観察者の眼の瞳に投影する工程と、
前記画素に対応する光射出領域の投影像を観察者の瞳の位置近傍で互いに重ねる工程とを有し、
前記瞳に入射する前記光束の径は、前記瞳の径よりも小さいことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示方法、表示装置、光学ユニット、及びその表示装置を搭載した電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像や文字を表示する表示装置（ディスプレイ）として、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイがある。ここで、これらの表示装置は視度の調節が出来ない。ところで、高齢化社会の進展に伴って老眼（老視）の高齢者が増えている。このような老眼（老視）の高齢者でも、表示装置を容易に見るようにできることが望ましい。このため、視度調節が可能な表示装置、特にフラットパネルディスプレイ（適宜、「ＦＰＤ」という）が望まれている。
【０００３】
特に、携帯電話の普及やデジタルカメラの普及により、屋外でＦＰＤによる表示を見る機会が増えている。携帯電話やデジタルカメラのＦＰＤを見る時、その都度、老眼鏡を掛けるのは非常に煩わしい。
【０００４】
また、デジタル一眼レフカメラには、ライブビューモニターとしてＦＰＤが用いられている。デジタル一眼レフカメラにおいて、遠方の被写体を見つつ、ライブビューモニターを見るために、その都度、老眼鏡を掛けたり外したりするのは、実際的ではない。
【０００５】
また、カーナビゲーションシステムのモニターを見るときは、観察者は運転中である。このため、老眼鏡を掛け外しするのは危険であり、事実上不可能である。さらに、この他にも、パソコン（ＰＣ）の液晶画面を観察するときも、観察者が、その都度、老眼鏡を掛けるのは煩わしい。そこで、老眼鏡を掛け外しすることなく、モニターを見ることができる電子機器が望まれている。
【０００６】
すなわち、従来、老眼鏡を掛けなくても焦点の合った画像を見ることの出来るＦＰＤは存在していなかった。また、そのような電子機器は存在していなかった。老眼鏡等、メガネの掛け外しが必要であった。最近ではこのような問題は指摘されつつある。例えば、特許文献１には、エッジ強調をした補正画像を表示する方法が提案されている。また、特許文献２にはテプリッツ行列の逆行列で生成した事前補正画像を用いる方法が提案されている。更に特許文献３にはルーペを用いる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５５２４１３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２８３５５号公報
【特許文献３】特開２００９−６３６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１によるエッジ強調の手法では、表示情報を多少見易くはするものの、デフォーカス像を回復することは不可能である。像がボケる原因はデフォーカスによるものであるが、特許文献１における補正はデフォーカスの情報を用いた補正ではないので、デフォーカス像を回復できないのは当然である。
【０００９】
また、特許文献２では、眼の焦点調節不足による点広がり関数からなるテプリッツ行列を用いて画像を補正している。補正画像データに複素数は生じないものの、その結果、特許文献１と同じエッジ強調程度の補正に留まり、実際の効果は少なく実用には至っていない。
【００１０】
更に、特許文献３では、フレネルレンズをデジタルカメラのモニターであるＦＰＤの手前に取り付け、ルーペのようにＦＰＤを覗く構成例が示されている。しかしながら、老眼の補正をする為には、フレネルレンズをＦＰＤから数ｃｍ程度の距離まではなす必要があり、実用的ではない。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、焦点が容易に合う表示方法とそれを利用した表示装置、光学ユニット、及びその表示装置を搭載した電子機器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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の側面において本発明にしたがう表示方法は、
複数の画素を用いて画像を表示する方法であって、
複数の画素からの光束を観察者の眼の瞳に投影する工程と、
画素に対応する光射出領域の投影像を観察者の瞳の位置近傍で互いに重ねる工程とを有し、
瞳に入射する前記光束の径は、瞳の径よりも小さいことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、光射出領域に画像の情報を与えるのは情報画素であることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素の配列は光射出領域の配列と同じであることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素が光射出領域であることが望ましい。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、各光射出点の投影像が、観察者の眼の瞳径に一つ以上、且つ四つ以下入るように光射出点を配置することが望ましい。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、光射出領域の投影像を、観察者の眼の位置近傍で互いに重ねる工程において、レンズを用いて投影像を重ねることが望ましい。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、各光射出点の投影像の大きさが０．５ｍｍから２．８ｍｍであることが望ましい。
【００１９】
また、第２の側面において本発明にしたがう表示装置は、複数の画素を用いて画像を表示する表示装置において、
各画素に相当するレンズを有するマイクロレンズアレイと、
マイクロレンズアレイに対応する光射出領域に少なくとも一つ設けられている光射出点と、
光射出領域の投影像を重ね合わせるフィールドレンズと、
を有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様によれば、光射出領域に画像の情報を与える情報画素を有することが望ましい。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様によれば、光射出点の配置が、各光射出領域において同じであり、
マイクロレンズは光射出点を含む光射出領域を観察者の眼の位置近傍に投影し、
マイクロレンズによって投影された光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さいことが望ましい。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズにより投影される光射出点を、観察者の瞳に入射させることによりマイクロレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめることが望ましい。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様によれば、光射出点の配置が六方格子状であることが望ましい。
【００２４】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素の配列が光射出領域の配列と同じであることが望ましい。
【００２５】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素が光射出領域であることが望ましい。
【００２６】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズがマイクロレンズアレイ状に構成されることが望ましい。
【００２７】
また、本発明の好ましい態様によれば、フィールドレンズがフレネルレンズであることが望ましい。
【００２８】
また、本発明の好ましい態様によれば、フィールドレンズとマイクロレンズアレイが一体となったことが望ましい。
【００２９】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイにフィールドレンズ機能を持たせた複合機能マイクロレンズアレイを用いたことが望ましい。
【００３０】
また、本発明の好ましい態様によれば、投影される光射出点が観察者の眼の瞳に入射する際に、観察者の眼の瞳の大きさよりも小さくなるように構成されたことが望ましい。
【００３１】
また、本発明の好ましい態様によれば、投影される光射出点が一つ以上、且つ四つ以下観察者の瞳に入射するよう光射出点を配置したことが望ましい。
【００３２】
また、本発明の好ましい態様によれば、観察者の瞳に入射する光射出点の投影される大きさを０．５ｍｍから２．８ｍｍとしたことが望ましい。
【００３３】
また、本発明の好ましい態様によれば、フィールドレンズの焦点距離が１０００ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３４】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズの大きさが５０〜５００μｍであることが望ましい。
【００３５】
また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光射出点が開口であることが望ましい。
【００３６】
また、本発明の好ましい態様によれば、開口がマスク上に設けられたことが望ましい。
【００３７】
また、本発明の好ましい態様によれば、マスクが情報画素よりもマイクロレンズ側に設けられていることが望ましい。
【００３８】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素が液晶で構成されていることが望ましい。
【００３９】
また、本発明の好ましい態様によれば、マスクが液晶よりも導光板側に配置されていることが望ましい。
【００４０】
また、本発明の好ましい態様によれば、マスクの導光板側の面が反射面で構成されていることが望ましい。
【００４１】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素が有機ＥＬデバイスで構成されたことが望ましい。
【００４２】
また、第３の側面において本発明にしたがう光学ユニットによれば、
マイクロレンズアレイと、
マイクロレンズアレイの各マイクロレンズの範囲に少なくとも一つの開口を有するマスクと、
各マイクロレンズの範囲毎に同じ配置をした開口と、
マイクロレンズアレイの全面を覆うフィールドレンズと、
を有することを特徴とする。
【００４３】
また、本発明の好ましい態様によれば、マスクがマイクロレンズアレイと一体に形成されていることが望ましい。
【００４４】
また、本発明の好ましい態様によれば、フィールドレンズがフレネルレンズであることが望ましい。
【００４５】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイとフィールドレンズが一体で形成されていることが望ましい。
【００４６】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイにフィールドレンズ機能を持たせた複合機能マイクロレンズアレイを用いたことが望ましい。
【００４７】
また、本発明の好ましい態様によれば、投影される開口が観察者の眼の瞳に入射する際に、観察者の眼の瞳の大きさよりも小さくなるように構成されたことが望ましい。
【００４８】
また、本発明の好ましい態様によれば、投影される開口が一つ以上、且つ四つ以下観察者の瞳に入射するよう開口を配置したことが望ましい。
【００４９】
また、本発明の好ましい態様によれば、開口の配置が六方格子状であることが望ましい。
【００５０】
また、本発明の好ましい態様によれば、フィールドレンズの焦点距離が１０００ｍｍ以下であることが望ましい。
【００５１】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズの大きさが５０〜５００μmであることが望ましい。
【００５２】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイは柔軟性を有する材料で構成されていることが望ましい。
【００５３】
また、本発明の好ましい態様によれば、印刷物の上に形成されてなることが望ましい。
【００５４】
また、第４の側面において本発明にしたがう電子機器によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする。
【００５５】
また、第５の側面において本発明にしたがう携帯用電子機器によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする。
【００５６】
また、第６の側面において本発明にしたがう携帯電話によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする。
【００５７】
また、本発明の好ましい態様によれば、メール機能を備えることが望ましい。
【００５８】
また、本発明の好ましい態様によれば、カメラ機能を備えることが望ましい。
【００５９】
また、第７の側面において本発明にしたがう撮像装置によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする。
【００６０】
また、本発明の好ましい態様によれば、撮影条件を設定するスイッチが設けられていることが望ましい。
【発明の効果】
【００６１】
本発明は、焦点が容易に合う表示方法とそれを利用した表示装置、光学ユニット、及び表示装置の製造方法、及びその表示装置を搭載した電子機器を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】被写界深度を示す図である。
【図２】被写界深度を示す他の図である。
【図３】被写界深度を示す別の図である。
【図４】被写界深度を示すさらに別の図である。
【図５】第１実施形態に係る表示方法の基本概念と表示装置の基本概念を示す図である。
【図６】瞳より小さい光射出点像が瞳を絞ることと同等の効果があることを説明する図である。
【図７】複数の光射出点が観察者の瞳に投影されている様子を示す図である。
【図８】一つのレンズによる光射出領域像の形成について説明する図である。
【図９】マイクロレンズアレイの効果を説明する図である。
【図１０】フィールドレンズを用いて光射出領域のズレを補正することを説明する図である。
【図１１】表示を観察できる原理を説明する図である。
【図１２】光射出点の配置を説明する図である。
【図１３】表示装置の詳細を示す図である。
【図１４】別の画素構成の表示装置の詳細を示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係る表示装置の概略構成を示す図である。
【図１６】マイクロレンズアレイとフィールドレンズ機能を一体化した例を示す図である。
【図１７】第３の実施形態に係る光学ユニットの概略構造を示す図である。
【図１８】第４の実施形態に係る光学ユニットの概略構成を示す図である。
【図１９】第５の実施形態に係る被写界深度の深い印刷物とその作り方を示す図である。
【図２０】第６実施形態のデジタルカメラの外観構成を示す図である。
【図２１】第７実施形態の携帯電話の外観構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。なお、以下の説明において、「径」とは直径を意味する。
【００６４】
（第１実施形態）
カメラでは、レンズの絞りを絞ると被写界深度が拡大し、手前から奥まで焦点の合った写真を撮ることが出来ることが知られている。従って、観察者の眼の瞳を人為的に絞ることにより被写界深度を拡大して、老眼では焦点の合わせにくい近点にも焦点を合わせることが出来る。
【００６５】
図１、図２、図３、図４は、瞳径が４ｍｍから０．５ｍｍに変化した時の被写界深度の変化を示している。通常明るい時の人間の瞳径は３ｍｍ程度である。そして、暗くなると５〜７ｍｍに拡大する。
【００６６】
図１は、瞳径が４ｍｍのときの被写界深度を示している。例えば２ｍに焦点を合わせているとき（図１における視距離２ｍ）には、１．７ｍから２．４ｍに焦点が合っていることを示している。図２は、瞳径が２ｍｍの場合である。２ｍに焦点を合わせているときに、１．２ｍから４ｍの範囲で焦点があっていることが分かる。１ｍに焦点を合わせているときは、０．７ｍから１．５ｍの範囲で焦点があっている。図３は、瞳径を１ｍｍに絞った時の被写界深度を示している。同じく２ｍに焦点を合わせている場合、０．５ｍから無限遠（∞）まで焦点が合っている様子が分かる。従って、眼の瞳を１ｍｍまで絞ることにより、２ｍまでしか焦点の合わない老眼の人でも０．５ｍの表示に焦点を合わせることが出来る。図４は、瞳径を０．５ｍｍまで絞った場合の被写界深度を示している。０．２ｍ以遠のどこに焦点を合わせても、０．２ｍから無限遠（∞）まで焦点が合っていることを示している。このように、眼の瞳径が小さい場合には、大きな被写界深度となる。しかし、一方で瞳径が小さくなると眼の解像力が悪化する。
【００６７】
眼の角解像力θは、次式（１）で求められる。
θ＝λ／φ （１）
ここで、瞳径をφ、波長をλとする。
【００６８】
従って、瞳径２ｍｍの解像力（回折限界）は、ほぼ視力１．０に相当する（波長を０．５５μmとした）。瞳を１ｍｍに絞ると視力は０．５に低下する。しかしながら、３００
ｍｍ先で０．１７ｍｍ程度の解像力があるので通常は問題が無い。
【００６９】
瞳径を０．５ｍｍにまで絞ると視力が０．２５相当まで低下する。この場合、３００ｍｍ先での解像力は０．３３ｍｍ程度にまで低下する。この程度なら３ｍｍ程度の文字は何とか見ることが出来る。しかし、瞳径を０．２ｍｍにまで絞ると視力は０．１相当にまで低下し、３００ｍｍ先での解像力は０．９ｍｍに低下する。従って、瞳径を０．５ｍｍ程度に絞るのが下限である。
【００７０】
図５は、本実施形態に係る表示方法の基本概念と表示装置の基本概念を示す。液晶や有機ＥＬなどの情報表示デバイスの画素を、本実施形態における画素と区別する為に「情報画素」と言う。情報画素０は光射出領域１に画像の情報を与える。光射出領域１と、光射出領域１に存在する複数の光射出点２を、画素に相当するマイクロレンズ３によって観察者側に投影する。
【００７１】
この投影により、観察者側の瞳近傍の空間に、光射出領域１の像１’と光射出点２の像２’が形成される。画素であるマイクロレンズ３は、眼のレンズによって網膜６に結像される。老眼の場合、マイクロレンズ３の像３’は網膜６上でボケた像になっていることになる。
本実施形態の表示方法では、焦点の合ったマイクロレンズ３の像３’（画素の像）を得ることができる。図６を用いてこのことを説明する。
なお、光射出点２とは有機ＥＬのような自発光型ディスプレイの場合は発光点そのものである。すなわち、この場合は、情報画素０が光射出領域となる。また、液晶パネルのようにバックライトによる透過型の場合は、光射出点は、開口部を複数有したマスクによって制限された光透過点である。この場合、情報画素０が光透過点に設けられていることになる。
光射出点が観察者の瞳に投影された時、その像２’の大きさ（光束径）は、観察者の瞳４よりも小さく設定されているので、瞳を絞ったときと同じ効果が生じ、眼の焦点深度は深くなる。そして、画素であるマイクロレンズ３を見たときの被写界深度も深くなる。その結果、ボケが少なくなり、画像が解像する。なお、ここで言う光射出点及び光透過点は、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、必ずしも図５で示すような円形でなくても良い。
【００７２】
瞳より小さい光射出点像２’を瞳位置に形成することが瞳を絞ることと同等の効果があることを、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。観察者が点Ａ、点Ｂを観察する場合を考える。老眼の場合、眼のレンズ５の屈折力が弱いので、網膜６上に焦点を結ぶことができない。従って、眼のレンズ５の瞳一杯に透過してきた光束７、８によって形成される点Ａと点Ｂの像は、それぞれ網膜６上でＡ’、Ｂ’のように広がるので、焦点の合った像を見ることができない。しかも、Ａ’とＢ’は一部が重なっているので、観察者はＡ’とＢ’を分離して認識することはできない。従って、観察者は解像された像を見ることができない。
【００７３】
一方、瞳より小さい光束９、１０によって形成される点Ａと点Ｂの像は、それぞれ網膜６上でＡ”、Ｂ”のように小さくなるので、Ａ’とＢ’に比べると焦点の合った像を見ることができる。さらに、Ａ”とＢ”は全く重なっていないので、観察者はＡ”とＢ”を分離して認識することができる。すなわち、観察者は解像された像を見ることができる。本実施形態の表示方法は、瞳より細い光束を瞳に入射させることにより、等価的に瞳を絞った状態にすることで、被写界深度を増大させる方法である。
【００７４】
図７は、複数の光射出点が観察者の瞳に投影されて、像１１が形成されている様子を示す。図７（ａ）に示すように、観察者の瞳に形成された光射出点の像１１の大きさが、観察者の眼の瞳１２に対して適切な大きさの場合は、瞳に一つの光射出点の像（瞳よりも小さい大きさの像）が形成される。この場合、瞳よりも小さい光束が瞳に入るので、被写界深度の拡大効果が生じる。図７（ａ）では、光射出点の瞳上での像１１が、図６（ａ）における瞳上での光束９、１０の大きさに相当すると共に、網膜６上での広がりに相当する。
【００７５】
一方、投影された光射出点１１の大きさと配置が適切でない場合は、複数の光射出点の像が同時に瞳１２に入り、被写界深度の拡大効果が阻害される。図７（ｂ）では、瞳に入射する光束（瞳に形成される光射出点の像）の数は四つであるが、完全に入射している光束は一つであり、被写界深度の拡大効果は阻害されない。従って、瞳に入射する光束（瞳に形成される光射出点の像）の数は四つ以下であることが望ましい。
【００７６】
光射出点の配列も適切であることが好ましい。六方格子配列では、ある１つの光射出点は周りにある他の光射出点から等しく離れ、且つできるだけ離れている。このような六方格子配列は、被写界深度を深くしやすく、また瞳を光射出点の像に一致させ易い。このため、六方格子配置が望ましい。
【００７７】
また、光束の断面（光束の中心に対して垂直な面）における強度分布が均一の場合、光束の境界がはっきりしている。このような光束を用いても良いが、強度分布は均一でなくても良い。すなわち、光束の境界が必ずしもはっきりしていない光束を用いても良い。
【００７８】
例えば、光束の光強度分布をレーザーのようなガウス分布とすることも出来る。ガウス分布の場合でも中心強度が強いので、通常の光束と同じ効果がある。ガウス分布の場合の光束径は、等価的に半値全幅と考えることが出来る。また、ガウス分布のような場合（ガウス分布と類似の分布の場合を含む）も、半値全幅、即ち強度が半分になるところの径、有限形状の場合は、平均的大きさを光束の径としても良い。
【００７９】
このように、本実施形態の表示方法は、各光射出領域の光射出点をマイクロレンズ（画素に相当）によって投影することにより、光射出点からの光を瞳より小さい光束として観察者の瞳に投影（投射）する。そして、この光束を観察者の眼の瞳に入射させることにより等価的に瞳を絞った状態にすることで、被写界深度を拡大させている。
【００８０】
光射出点を投影する時、少なくとも一つの光射出点が瞳１２の中に投影される。被写界深度を拡大する為には、観察者の瞳１２に入射する光束の径、すなわち光射出点のマイクロレンズによる投影像の大きさ１１は瞳径より小さい径が望ましい。マイクロレンズによる光射出点の投影像が瞳径より小さければ、被写界深度を拡大する効果がある。通常の明るさ時の瞳径は３ｍｍ程度であるから、被写界深度を拡大するには、光束径（光射出点の像の径、大きさ）は、2.8ｍｍ以下が好ましい。
【００８１】
図８を用いて、一つのマイクロレンズによる光射出領域の投影像の形成について、より詳細に説明する。光射出領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、マイクロレンズ１４によって投影されて投影像１５ａ、１５ｂ、１５ｃとなる。光射出領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃに設けられた光射出点１６もマイクロレンズ１４によって投影像１７となっている。
【００８２】
なお、当然のことながら光射出領域や光射出点は空間に投影されているので、図のように投影像が見えているわけではない。図８では、一つのマイクロレンズによって、各光射出領域と各光射出点が投影される様子が分かる。観察者の眼の瞳１８が図示された位置にあるとき、観察者は光射出領域１３ｃを観察できる。
【００８３】
この時、観察者の眼の瞳径より瞳に入射する光束（投影像）が小さいので、前述したように被写界深度が深くなっている。このため、表示装置の位置に焦点の合わない人でも焦点の合った表示を見ることができる。
【００８４】
なお、図８において、光射出領域は３つしか示されていないが、実際には多数の光射出領域が存在する。有機ＥＬのような自発光デバイスを情報画素に用いる場合、情報画素を光射出領域とすることができる。また、液晶デバイスを情報画素として用いる場合は、液晶は光射出領域（光射出点の開口を持つマスクとなる）のマイクロレンズ３と反対側に設けられる。
【００８５】
また、マイクロレンズによって多くの光射出領域が観察者側に投影されるので、観察者は広い領域で、表示を見ることが出来る。もちろん通常のＦＰＤと同様に、複数の人で観察できる。なお、図中各光射出領域の間に隙間があるように描かれているが、これは説明を分かり易くする為であり、実際に隙間があるわけではない。以下の図も同様である。
【００８６】
図９を用いてマイクロレンズアレイの効果を説明する。簡単の為に光射出領域は１３ａ、１３ｂの２個のみを示している。画素であるマイクロレンズも１４ａ、１４ｂの２個のみを示している。実際には多数のマイクロレンズが存在して、マイクロレンズアレイを構成している。光射出領域はマイクロレンズに対応して設けられている。
【００８７】
図８で説明したように、マイクロレンズ１４ａによって光射出領域１３ａ、１３ｂは観察者に向かって投影され、光射出領域の投影像１５ａ、１５ｂとなっている。マイクロレンズ１４ｂによっても同様に、光射出領域１３ａ、１３ｂは観察者に向かって投影され、光射出領域の投影像１５ａ’、１５ｂ’となっている。
【００８８】
各光射出領域に設けられた光射出点１６’、１６”は投影されて像（光束）１７’、１７”を形成する。各光射出領域の同じ配置の同じ位置にある光射出点１６’、１６”は、投影されて１７’、１７”となりほぼ重なっている。
【００８９】
観察者の瞳１８が図示された位置にあるとき、光射出点の像１７’によってマイクロレンズ１４ａを、観察することができる。同様に、光射出点の像１７”によってマイクロレンズ１４ｂを観察することができる。
【００９０】
このように、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズを介して、マイクロレンズの瞳径より小さい光束（光射出点の投影像）が瞳に投影されるので、観察者は、マイクロレンズによって形成される焦点の合った画像を見ることが出来る。ここで、図中では光束１７’（光射出点１６’のマイクロレンズ１４ａによる像）と光束１７”（光射出点１６“のマイクロレンズ１４ｂによる像）はほとんど重なっているが、実際には１９で示す距離だけ光射出領域の投影像がずれている。従って、表示装置の端と端では、光射出領域の投影像が大きくずれることになり、観察像を劣化させる。すなわち表示装置の表示の周辺の像が見づらくなる。
【００９１】
従って、図１０に示すようにフィールドレンズ２０を用いて光射出領域の投影像のズレを補正することが必要である。フィールドレンズ２０の焦点距離は、表示装置から観察者の瞳までの距離により選択される。光射出領域１３ａ、１３ｂから出た光線２１は、観察者の位置で一つに重なる。また、光射出領域像のズレが補正されて光射出領域の投影像が重なったとき、光射出点像も重なることが望ましい。従って、各光射出領域の光射出点の配置は同一であることが望ましい。
【００９２】
マイクロレンズによって投影された光射出点をフィールドレンズ２０によって一致させて重ねることができる。従って、全ての光射出領域の同じ位置にある光射出点からの光束が瞳を通過し、全てのマイクロレンズの像が網膜に投影される。この結果、大きな表示でも周辺まで焦点の合った表示を見ることができる。なお、フィールドレンズ２０はマイクロレンズアレイに近接して配置されている。
【００９３】
図１１を用いて、表示が見える原理を更に説明する。光射出領域１３ａ、１３ｂの光射出点１６から射出した光線は、図１０で説明したように、観察者の瞳で一つに重なって瞳に入射する。すなわち、光射出点はマイクロレンズで観察者の瞳に投影される。そして、光線は網膜２２に到達する。
【００９４】
一方、画素に相当するマイクロレンズ１４ａ、１４ｂは眼のレンズによって網膜２２上に投影される。このとき、図６で説明したように、光射出点とマイクロレンズで作られる光束は観察者の瞳径よりも小さい。このため、眼のレンズで網膜２２上に投影されるマイクロレンズ像のボケの量は少ない。すなわち、マイクロレンズの像がほとんどボケることなく網膜２２上に投影される。すなわち、画素であるマイクロレンズ１４ａ、１４ｂの像１４ａ’、１４ｂ’が網膜２２上に形成される。従って、焦点の合った表示を見ることができる。
【００９５】
ここで、瞳１８側に直径１ｍｍの光射出点投影像群を作る場合を考える。そのために、直径１μｍ程度の光射出点１６を設ける。この場合、マイクロレンズ１４の投射（投影）倍率は１０００倍と言うことになる。光射出点はおおよそ２．５μｍピッチで配置する。最蜜充填など、並べ方は適宜選択する。
【００９６】
しかし、実際には回折の影響があるので並べ方には考慮が必要になる。光射出領域１３の大きさが１００μｍ×１００μｍの場合、投影像の面積は１００ｍｍ×１００ｍｍとなる。観察距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズ２０の焦点距離は約０．３ｍｍ程度となる。フィールドレンズ２０の焦点距離も３００ｍｍが適当である。
【００９７】
老眼の人が物を見難い距離は、近距離が多い。このため、３００ｍｍ程度の距離が見やすくなるように、観察者までの距離を３００ｍｍと考えて、光射出点の像を３００ｍｍ先に投影するのが好ましい。応用によっては２００ｍｍ程度の距離も考えられる。被写界深度拡大効果を得るには、光射出点の投影された大きさは、瞳径以下が望ましい。通常の明るさの時の瞳径は３ｍｍ程度であるので、光射出点の像の大きさ（光束径は）それよりも小さい２．８ｍｍ以下が望ましい。
【００９８】
また、マイクロレンズの大きさは、一つ一つが画素の大きさに相当するので、高精細の表示を行うには５００μｍ以下が好ましい。更に、視力１．０の人が３００ｍｍ離れた物体を見るときの解像力は約０．１ｍｍであり、マイクロレンズの大きさ（直径、あるいは一辺の長さ）は、その半分の０．０５ｍｍ、すなわち５０μｍ程度が好ましい。しかし、一方で回折による光束の広がりも考慮する必要がある。
【００９９】
回折による広がり角ψは次式（２）で示される。
ψ＝λ／Ｄ （２）
ここで、
λは波長、
Ｄは開口の大きさ（直径或いは一辺の長さ）、
である。
【０１００】
従って、距離Ｚで観察すると光束の大きさφは、
φ＝λＺ／Ｄ （３）
と広がることになる。
【０１０１】
Ｄ=５０μｍの場合、φ＝３．３ｍｍとなり、瞳を光束で等価的に絞る効果がほとんどなくなることが分かる。従って、マイクロレンズの大きさは５０μｍ以上であることが好ましい。
【０１０２】
また、光束の大きさを瞳上で１ｍｍに保つ為のマイクロレンズの大きさは観察距離３００ｍｍの時、１６５μｍである。以上より、マイクロレンズの大きさは５０〜５００μｍであることが望ましい。
【０１０３】
情報表示デバイスが液晶パネルやプラズマパネル、電子ペーパー（マイクロ粒子を電気泳動法で反転させるものなど）などの電子デバイスの場合は画素（本実施形態で言う「情報画素」に相当）が存在するが、例えば写真プリントの様に明確な画素が存在しない場合もある。この場合は、ある任意の微小範囲を画素と見なすことが出来る。この微小範囲も本実施形態では情報画素と言う。従って、情報画素の無い写真プリントでも、本実施形態は応用され、同様な表示を行うことが出来る。
【０１０４】
なお、図８から図１１では、液晶パネルやプラズマパネル等情報表示デバイス自体とその情報画素を省略してある。以下の図では、情報画素は示すが、実際に情報画素に情報（ＯＮ、ＯＦＦや濃淡等）を表示する為の構造は省略してある。
【０１０５】
図１２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ一つの光射出領域における光射出点の配置を示す例である。これらは、自発光型の情報表示デバイスにおける発光点２３ａ、２３ｂの一例である。２４ａ、２４ｂは、例えば発光点２３ａ、２３ｂを保持する基材である。一方、非自発光型の情報表示デバイスの場合、図１２（ａ）、（ｂ）に示す構成はマスクの構成に相当する。図１２（ａ）、（ｂ）の構成をマスクと見なした場合、マスク２４ａ、２４ｂには、瞳に入射する光束（光射出点の像）の大きさを決める開口２３ａ、２３ｂが設けられている。
【０１０６】
これらの例では、発光点或いは開口２３ａ、２３ｂは整列して設けられているが、ランダムでもかまわない。但し、各光射出領域において、光射出点は同じ配置（同じ配列パターン）でなければならない。また、光射出領域は、画素であるマイクロレンズの配列ピッチと同じピッチで、繰り返されて配置されなければならない。
【０１０７】
図１３は、表示装置の構成の詳細を示している。簡単の為に３×３の画素（マイクロレンズ）を示している。情報表示デバイスの情報画素２５、光射出領域２６、マイクロレンズアレイ２７、フィールドレンズ２８の順に配置されている。
【０１０８】
光射出領域２６は画素であるマイクロレンズに対応して設けられ、同じ並びとなっている。また、各光射出領域の光射出点の配列は同一であることが望ましい。情報表示デバイスの情報画素は、必ずしも光射出領域と同じ並びにする必要はない。一つの光射出領域に情報画素を複数対応させても良い。自発光型でも発光点の形状を任意に設定できる有機ＥＬ表示デバイスの場合は、光射出領域２６を省略できる。
【０１０９】
また、情報画素２５は液晶ディスプレイパネルを用いても良い。その場合には、光射出領域２６は開口（光射出点）のあるマスクとなり、図示しない光源２９が存在する。なお、情報画素２５、光射出領域２６、マイクロレンズアレイ２７、フィールドレンズ２８の間に空間があるように図示されているが、必ずしも必要ではない。画素２５、マスク２６、マイクロレンズアレイ２７、フィールドレンズ２８を一体的に構成しても良い。
【０１１０】
図１４は、別の画素構成の例を示している。情報表示デバイスとして、液晶パネル（通常ＬＣＤと呼ばれている）のような非自発光型で背面に光源を必要とするディスプレイを用いる場合は、光源２９、光射出領域であるマスク２６、情報画素２５、マイクロレンズアレイ２７、フィールドレンズ２８の順に配置しても良い。光源２９は導光板の場合もある。
【０１１１】
マスク２６の光源（導光板）２９側の面を反射面とすることにより、マスクで遮られた光を導光板に戻すことができる。これにより、光を有効に使うことが出来る。マスク２５の導光板側の面は反射面であることが好ましい。
【０１１２】
なお、光源２９、マスク２６、情報画素２５、マイクロレンズアレイ２７、フィールドレンズ２８の間に空間があるように図示されているが、必ずしも必要ではない。一体的に構成しても良い。また、図１３、１４において、画素であるマイクロレンズ及びそれに光射出領域は、縦横の行列の配置が記載されているが、配置はこれに限らない。画素であるマイクロレンズの配列は、情報表示デバイスの情報画素の配列に合わせる必要は必ずしも無い。
【０１１３】
しかしながら、解像力の最適化を考えると、マイクロレンズ２７の配列は情報表示デバイスの情報画素の配列に合わせるのが望ましい。また、フィールドレンズ２８をフレネルレンズにすると全体の光学系を薄くできるので、そのようにするのが望ましい。また、情報画素２５は液晶パネルの画素が好ましい。なお、マイクロレンズに対応した光射出領域の並びはマイクロレンズと同じであることが望ましいが、横へのシフトは可能である。すなわちマイクロレンズの真下に対応する光射出領域がある必要はない。
【０１１４】
フィールドレンズに通常のレンズを用いると表示装置が厚くなるという課題がある。そこで、フィールドレンズにフレネルレンズを用いることが望ましい。
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などを用いたカラー表示の場合、画素をＲ、Ｇ、Ｂに割り振るか、時間を区切って切り替え（カラーシーケンシャル）を行う。
【０１１５】
（第２実施形態）
図１５は、第２の実施形態に係る表示装置の概略構成を示している。図１５は、マイクロレンズアレイ２７とフィールドレンズ２８を一体化したものである。これにより光学系の薄型化、低コスト化が可能となる。この図のように、画素であるマイクロレンズ２７の配列は、情報表示デバイスの情報画素２５の配列に合わせる必要は必ずしも無い。
【０１１６】
ここで、解像力の最適化を考えると、マイクロレンズ２７の配列は情報表示デバイスの情報画素の配列に合わせるのが望ましい。また、マイクロレンズに対応した光射出領域２６の並びはマイクロレンズと同じであることが望ましいが、横へのシフトは可能である。すなわちマイクロレンズの真下に対応する光射出領域がある必要はない。
【０１１７】
マイクロレンズアレイとフィールドレンズを組み合わせて一体化しても、レンズの両側に曲率があるため、光射出領域や情報画素と一体化しにくいという課題が残っている。
図１６は、マイクロレンズアレイとフィールドレンズ機能を一体化し、マイクロレンズアレイ自体にフィールドレンズの機能を持たせた例である。すなわち、複合機能マイクロレンズアレイ３０は、光射出領域を観察者方向に投影するマイクロレンズの機能と、投影された位置での投影像のズレを解消するフィールドレンズの機能を合わせ持つ。
【０１１８】
通常のフレネルレンズは、レンズを円環状の複数の領域に分け、屈折作用はそのままにレンズの厚さを薄くしたものである。複合機能マイクロレンズアレイ３０では、フィールドレンズをマイクロレンズの大きさ毎に複数の領域に分け、各領域において屈折作用をそのままに厚さを薄くするものである。すなわち、フィールドレンズにおける各領域の曲率をマイクロレンズの曲率に加えて、複合機能マイクロレンズアレイ３０を構成する。
【０１１９】
このことによって複合機能マイクロレンズアレイの一面を平面にすることができるので、光射出領域、或いは情報画素との一体化が可能となる。
【０１２０】
(第３実施形態)
図１７は第３の実施形態に係る光学ユニットの概略構造を示している。通常マイクロレンズは多数形成されているが、ここではそのうちの３×３個を示している。図１７の光学ユニットは板状であって、複合機能マイクロレンズアレイ３０と光射出領域であるマスク２６とで構成されている。
【０１２１】
図１７では、光学ユニットを表と裏から見た図を示してある、複合機能マイクロレンズアレイ３０とマスク２６の構成要件は、上述した実施例と同様である。すなわち一つのマイクロレンズに少なくとも一つの開口が存在する。マイクロレンズは、その開口を有するマスク２６の像を前方（観察者側）に投影する。そして、観察者の瞳に一つ以上の開口が投影されるように、マイクロレンズの焦点距離、マイクロレンズとマスクの距離、マスクの大きさ及び密度が設定される。
【０１２２】
開口の配列は、隣どうしの開口が等しく離れ、且つ密度が高い六方格子状配列が望ましい。マスク２６のマイクロレンズによる投影距離は、観察者が観察する距離にあわせることが好ましい。すなわち、マイクロレンズによる投影距離は、フィールドレンズ効果の焦点距離と等しく設定する。ここで、フィールドレンズ効果の焦点距離とは、フィールドレンズが存在する場合、そのフィールドレンズの焦点距離のことである。なお、複合機能マイクロレンズアレイの代わりに、通常のマイクロレンズアレイとフィールドレンズを重ね合わせる構造としても良い。
【０１２３】
複合機能マイクロレンズアレイ３０とマスク２６で構成される光学ユニットを、情報表示デバイスに載せることで、観察者の眼の被写界深度を拡大できるので、老眼の人でも焦点の合った画像を見ることができる。情報表示デバイスとは、液晶パネルなどの電子デバイスの他、写真プリントや新聞などの紙媒体などを含む。
【０１２４】
マスク２６は複合機能マイクロレンズアレイ３０の平面側に直接一体的に設けるのが好ましい。例えば、複合機能マイクロレンズアレイ３０にクロムコートをしてエッチングで開口をあけることが考えられる。また、この表示ユニットは、プラスチックなどのやわらかい素材で作ることも可能である。フレキシブルディスプレイに適用できる。
【０１２５】
以下、数値例を掲げる。
観察者までの距離をＬ、マイクロレンズによる投影倍率をｍとするとマイクロレンズの後側焦点位置Ｆｂは、Ｆｂ=Ｌ/ｍとなる。マイクロレンズの焦点距離Ｆは、ＦｂＬ/（Ｌ＋Ｆｂ）となる。
【０１２６】
マスクの開口を２μｍとして、観察者の瞳に１ｍｍの光束を入射させるには、マイクロレンズの投射倍率は５００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は０．５９９ｍｍとなる。
【０１２７】
マスクはマイクロレンズの後側焦点位置０．６ｍｍに置かれる。レンズの焦点距離が小さいので３００ｍｍ先に投影する場合、無限投影とほぼ同じになる。互いに最も近接する開口の間隔を６μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。
【０１２８】
マスクの開口を５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの光束を入射させるには、マイクロレンズの投射倍率は３００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は０．９９７ｍｍとなる。マスクはマイクロレンズの後側焦点位置１．０ｍｍに置かれる。互いに最も近接する開口の間隔を１０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。
【０１２９】
マスクの開口が１０μｍとして、観察者の瞳に２ｍｍの光束を入射させるには、マイクロレンズの投射倍率は２００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は１．４９ｍｍとなる。マスクはマイクロレンズの後側焦点位置１．５ｍｍに置かれる。互いに最も近接する開口の間隔を１５μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。
【０１３０】
マスクの開口が１５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの光束を入射させるには、マイクロレンズの投射倍率は１００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は２．９７ｍｍとなる。マスクはマイクロレンズの後側焦点位置３．０ｍｍに置かれる。互いに最も近接する開口の間隔を３０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。
【０１３１】
(第４実施形態）
図１８（ａ）に第４の実施形態に係る表示装置の概略構成を示す。通常マイクロレンズは多数あるが、ここでは簡単の為にそのうちの３×３個を示している。図１８（ｂ）に有機ＥＬデバイスで作られた情報画素３１を示す。有機ＥＬは自発光素子であり、情報画素の中に複数の発光点（光射出点）を設けてある。
【０１３２】
この発光点と図１８（ａ）に示す複合機能マイクロレンズアレイ３０のマイクロレンズにより、光束径が高い制限された光束を多数発生することができる。すなわち、観察者側に、大きさが制限された発光点の像を投影する。その様子は図５で示された光射出点の投影像と同様であって、制限された光束が観察者の瞳に入射することで、等価的に観察者の瞳が絞られた状態となり、その結果被写界深度が拡大される。
【０１３３】
このように有機ＥＬの場合は、マスクを使用することなく簡単な構成で観察者の被写界深度を増大できる。なお、有機ＥＬの発光点の大きさによっては、マスクで制限しても良いのは当然である。また、図のように発光点の配列は、各情報画素とも同一であり、情報画素は同じピッチで繰り返して配置されている。
以下、数値例を掲げる。
有機ＥＬデバイスの発光点の大きさを１０μｍとした場合、観察者の瞳に１．２５ｍｍの光束を入射させようとすると、マイクロレンズの投射倍率は１２５倍となる。観察者までの距離を２５０ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は１．９８ｍｍとなる。有機ＥＬデバイスはマイクロレンズの後側焦点位置２．０ｍｍに置かれる。
【０１３４】
有機ＥＬデバイスの発光点の大きさを２０μｍとした場合、観察者の瞳に１ｍｍの光束を入射させようとすると、マイクロレンズの投射倍率は５０倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は５．８８ｍｍとなる。有機ＥＬデバイスは、マイクロレンズの後側焦点位置６．０ｍｍに置かれる。
【０１３５】
（第５実施形態）
図１９は、被写界深度の深い印刷物とその作り方を示している。簡単の為に３×３の画素相当分のみを示している。まず、各画素に相当する範囲３２に細かいドット３３で情報の値（濃淡・色など）を印刷等で紙などの媒体上に表示する。これが光射出領域に相当する。
【０１３６】
従って、それ以外のところは黒が望ましい。その上に、薄いレンズ材料３４を塗布する。その後でナノインプリント等の技術によって複合機能マイクロレンズアレイ３５を形成する。先に複合機能マイクロレンズアレイ３５を形成した後で印刷物上に貼り付けても良い。また、透明材料を、情報を表示した媒体の上に転写する際にマイクロレンズを形成しても良い。
【０１３７】
細かいドット３３は光射出点に相当し、表面からの光を反射する。あるいは、背面からの光を透過する。作用、効果は前述の実施例と同様である。
このように、印刷と同程度のコストで被写界深度の深い印刷物を提供できる。すなわち、老眼の人や近視の人が見やすい印刷物を提供できる。
【０１３８】
（第６実施形態）
図２０には撮像装置の一例であるデジタルカメラを示している。デジタルカメラ３６は、その前面に図示しない撮像レンズを備えている。レリースボタン３７、モードボタン３８、表示装置３９が設けられている。使用者は撮像レンズを通して撮像された像を表示装置３９で確認しながらレリースボタン３７を押して撮影を行う。
【０１３９】
本実施例では、表示装置３９に図１５、１６等で示したフィールドレンズとマイクロレンズアレイと光射出領域を有する画素構成を有する表示装置を用いる。従って、老眼の人でも老眼鏡を掛けることなく表示された像を確認することができる。具体的には、撮影者が老眼の人でも老眼鏡を掛けることなく、ピントや構図を容易に確認することができる。
【０１４０】
また、焦点の合った像を確認できるので、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェイス）を確認することができ、モードボタン３８で好みの撮影モードを選択して撮影することも可能となる。モードボタンとは、撮影感度や風景モード、夜景モードなど、撮影条件を設定するスイッチ類のことであり、図示しないズームレバー（ズームの操作用スイッチ）も含む。ここでは、一つしか示していないが、複数設けられている場合もある。
【０１４１】
（第７実施形態）
図２１に携帯電子機器の一例として携帯電話を示している。携帯電話４０は、通話スイッチや文字入力用のテンキー４２や表示装置４１を備えている。携帯電話は、電話だけでなく、メールやインターネット接続による情報取得のため表示装置を備えている。
【０１４２】
本実施例の携帯電話４０は、表示装置４１として図１５、１６等に示したフィールドレンズと、マイクロレンズアレイと、有機ＥＬデバイスを備えており、老眼の人でも老眼鏡を掛けることなく表示装置に表示した情報を焦点の合った状態で見ることが出来る。従って、通話だけでなくメールをすることができる。なお、有機ＥＬデバイスは、一情報画素に複数の発光領域を有する情報画素構成となっている。
【０１４３】
また、携帯電話４０には、図示しないカメラが一体的に設けられている。よって、カメラモードスイッチ４３を押すことによって、カメラによって写真を撮影することも可能である。老眼の人でも老眼鏡を掛けることなく、構図やピントを確認して写真を撮影することができる。なお、表示装置４１として図１５、１６等に記載の液晶デバイスを使っても良い。
【０１４４】
本発明に係る表示方法及びそれを利用した表示装置、表示ユニットは、観察者の瞳に入射する光束を瞳径より小さくすることにより、眼の焦点深度を拡大する効果がある。その結果、被写界深度が拡大して、表示位置に焦点の合わない人でも焦点の合った表示を見ることが可能な表示方法及び表示装置を提供することが出来る、という効果を奏する。
【０１４５】
本発明の表示方法及び表示装置を用いれば、老眼の人でも老眼鏡を掛ける（外す）ことなく、焦点の合った表示を見ることが出来る。さらに、本発明の表示方法及び表示装置は、老眼の観察者の眼の負担を軽減し、老眼鏡その他の光学部材を追加することなく観察することができる。
【０１４６】
従って、本発明になる携帯電話やデジタルカメラ、電子ブック等のモバイル機器やカーナビゲーションシステム、ＰＣのモニター画面等は、老眼鏡の掛け外しすることなく、老眼の人でも焦点が合った状態でその表示を見ることが出来る。更に、遠視や近視の人でもメガネを用いることなく、焦点の合った画像（絵だけでなく文字など、表示される全ての情報のこと）を見ることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
以上のように、本発明は、フラットパネルディスプレイのような表示装置、及びそのような表示装置を搭載した電子機器に有用である。
【符号の説明】
【０１４８】
０ 情報画素
１ 光射出領域
２ 光射出点
３ マイクロレンズ
４ 瞳
５ レンズ
６ 網膜
７、８、９、１０ 光束
８ａ、８ｂ マスク
９ａ、９ｂ 開口（光射出点）
１１ 光射出点
１２ 瞳
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 光射出領域
１４、１４ａ、１４ｂ マイクロレンズ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 投影像
１６、１６’ 光射出点
１７、１７’ 像
２０ フィールドレンズ
３６ デジタルカメラ
３７ レリースボタン
３８ モードボタン
３９ 表示装置
４０ 携帯電話
４１ 表示装置
４２ テンキー
４３ カメラモードスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示方法、表示装置、光学ユニット、及びその表示装置を搭載した電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像や文字を表示する表示装置（ディスプレイ）として、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイがある。ここで、これらの表示装置は視度の調節が出来ない。ところで、高齢化社会の進展に伴って老眼（老視）の高齢者が増えている。このような老眼（老視）の高齢者でも、表示装置を容易に見るようにできることが望ましい。このため、視度調節が可能な表示装置、特にフラットパネルディスプレイ（適宜、「ＦＰＤ」という）が望まれている。
【０００３】
特に、携帯電話の普及やデジタルカメラの普及により、屋外でＦＰＤによる表示を見る機会が増えている。携帯電話やデジタルカメラのＦＰＤを見る時、その都度、老眼鏡を掛けるのは非常に煩わしい。
【０００４】
また、デジタル一眼レフカメラには、ライブビューモニターとしてＦＰＤが用いられている。デジタル一眼レフカメラにおいて、遠方の被写体を見つつ、ライブビューモニターを見るために、その都度、老眼鏡を掛けたり外したりするのは、実際的ではない。
【０００５】
また、カーナビゲーションシステムのモニターを見るときは、観察者は運転中である。このため、老眼鏡を掛け外しするのは危険であり、事実上不可能である。さらに、この他にも、パソコン（ＰＣ）の液晶画面を観察するときも、観察者が、その都度、老眼鏡を掛けるのは煩わしい。そこで、老眼鏡を掛け外しすることなく、モニターを見ることができる電子機器が望まれている。
【０００６】
すなわち、従来、老眼鏡を掛けなくても焦点の合った画像を見ることの出来るＦＰＤは存在していなかった。また、そのような電子機器は存在していなかった。老眼鏡等、メガネの掛け外しが必要であった。最近ではこのような問題は指摘されつつある。例えば、特許文献１には、エッジ強調をした補正画像を表示する方法が提案されている。また、特許文献２にはテプリッツ行列の逆行列で生成した事前補正画像を用いる方法が提案されている。更に特許文献３にはルーペを用いる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５５２４１３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２８３５５号公報
【特許文献３】特開２００９−６３６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１によるエッジ強調の手法では、表示情報を多少見易くはするものの、デフォーカス像を回復することは不可能である。像がボケる原因はデフォーカスによるものであるが、特許文献１における補正はデフォーカスの情報を用いた補正ではないので、デフォーカス像を回復できないのは当然である。
【０００９】
また、特許文献２では、眼の焦点調節不足による点広がり関数からなるテプリッツ行列を用いて画像を補正している。補正画像データに複素数は生じないものの、その結果、特許文献１と同じエッジ強調程度の補正に留まり、実際の効果は少なく実用には至っていない。
【００１０】
更に、特許文献３では、フレネルレンズをデジタルカメラのモニターであるＦＰＤの手前に取り付け、ルーペのようにＦＰＤを覗く構成例が示されている。しかしながら、老眼の補正をする為には、フレネルレンズをＦＰＤから数ｃｍ程度の距離まではなす必要があり、実用的ではない。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、焦点が容易に合う表示方法とそれを利用した表示装置、光学ユニット、及びその表示装置を搭載した電子機器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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の側面において本発明にしたがう表示方法は、
複数の画素を用いて画像を表示する方法であって、
複数の画素からの光束を観察者の眼の瞳に投影する工程と、
画素に対応する光射出領域の投影像を観察者の瞳の位置近傍で互いに重ねる工程とを有し、
瞳に入射する前記光束の径は、瞳の径よりも小さいことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、光射出領域に画像の情報を与えるのは情報画素であることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素の配列は光射出領域の配列と同じであることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素が光射出領域であることが望ましい。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、各光射出点の投影像が、観察者の眼の瞳径に一つ以上、且つ四つ以下入るように光射出点を配置することが望ましい。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、光射出領域の投影像を、観察者の眼の位置近傍で互いに重ねる工程において、レンズを用いて投影像を重ねることが望ましい。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、各光射出点の投影像の大きさが０．５ｍｍから２．８ｍｍであることが望ましい。
【００１９】
また、第２の側面において本発明にしたがう表示装置は、複数の画素を用いて画像を表示する表示装置において、
各画素に相当するレンズを有するマイクロレンズアレイと、
マイクロレンズアレイに対応する光射出領域に少なくとも一つ設けられている光射出点と、
光射出領域の投影像を重ね合わせるフィールドレンズと、
を有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様によれば、光射出領域に画像の情報を与える情報画素を有することが望ましい。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様によれば、光射出点の配置が、各光射出領域において同じであり、
マイクロレンズは光射出点を含む光射出領域を観察者の眼の位置近傍に投影し、
マイクロレンズによって投影された光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さいことが望ましい。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズにより投影される光射出点を、観察者の瞳に入射させることによりマイクロレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめることが望ましい。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様によれば、光射出点の配置が六方格子状であることが望ましい。
【００２４】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素の配列が光射出領域の配列と同じであることが望ましい。
【００２５】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素が光射出領域であることが望ましい。
【００２６】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズがマイクロレンズアレイ状に構成されることが望ましい。
【００２７】
また、本発明の好ましい態様によれば、フィールドレンズがフレネルレンズであることが望ましい。
【００２８】
また、本発明の好ましい態様によれば、フィールドレンズとマイクロレンズアレイが一体となったことが望ましい。
【００２９】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイにフィールドレンズ機能を持たせた複合機能マイクロレンズアレイを用いたことが望ましい。
【００３０】
また、本発明の好ましい態様によれば、投影される光射出点が観察者の眼の瞳に入射する際に、観察者の眼の瞳の大きさよりも小さくなるように構成されたことが望ましい。
【００３１】
また、本発明の好ましい態様によれば、投影される光射出点が一つ以上、且つ四つ以下観察者の瞳に入射するよう光射出点を配置したことが望ましい。
【００３２】
また、本発明の好ましい態様によれば、観察者の瞳に入射する光射出点の投影される大きさを０．５ｍｍから２．８ｍｍとしたことが望ましい。
【００３３】
また、本発明の好ましい態様によれば、フィールドレンズの焦点距離が１０００ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３４】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズの大きさが５０〜５００μｍであることが望ましい。
【００３５】
また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光射出点が開口であることが望ましい。
【００３６】
また、本発明の好ましい態様によれば、開口がマスク上に設けられたことが望ましい。
【００３７】
また、本発明の好ましい態様によれば、マスクが情報画素よりもマイクロレンズ側に設けられていることが望ましい。
【００３８】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素が液晶で構成されていることが望ましい。
【００３９】
また、本発明の好ましい態様によれば、マスクが液晶よりも導光板側に配置されていることが望ましい。
【００４０】
また、本発明の好ましい態様によれば、マスクの導光板側の面が反射面で構成されていることが望ましい。
【００４１】
また、本発明の好ましい態様によれば、情報画素が有機ＥＬデバイスで構成されたことが望ましい。
【００４２】
また、第３の側面において本発明にしたがう光学ユニットによれば、
マイクロレンズアレイと、
マイクロレンズアレイの各マイクロレンズの範囲に少なくとも一つの開口を有するマスクと、
各マイクロレンズの範囲毎に同じ配置をした開口と、
マイクロレンズアレイの全面を覆うフィールドレンズと、
を有することを特徴とする。
【００４３】
また、本発明の好ましい態様によれば、マスクがマイクロレンズアレイと一体に形成されていることが望ましい。
【００４４】
また、本発明の好ましい態様によれば、フィールドレンズがフレネルレンズであることが望ましい。
【００４５】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイとフィールドレンズが一体で形成されていることが望ましい。
【００４６】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイにフィールドレンズ機能を持たせた複合機能マイクロレンズアレイを用いたことが望ましい。
【００４７】
また、本発明の好ましい態様によれば、投影される開口が観察者の眼の瞳に入射する際に、観察者の眼の瞳の大きさよりも小さくなるように構成されたことが望ましい。
【００４８】
また、本発明の好ましい態様によれば、投影される開口が一つ以上、且つ四つ以下観察者の瞳に入射するよう開口を配置したことが望ましい。
【００４９】
また、本発明の好ましい態様によれば、開口の配置が六方格子状であることが望ましい。
【００５０】
また、本発明の好ましい態様によれば、フィールドレンズの焦点距離が１０００ｍｍ以下であることが望ましい。
【００５１】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズの大きさが５０〜５００μmであることが望ましい。
【００５２】
また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイは柔軟性を有する材料で構成されていることが望ましい。
【００５３】
また、本発明の好ましい態様によれば、印刷物の上に形成されてなることが望ましい。
【００５４】
また、第４の側面において本発明にしたがう電子機器によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする。
【００５５】
また、第５の側面において本発明にしたがう携帯用電子機器によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする。
【００５６】
また、第６の側面において本発明にしたがう携帯電話によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする。
【００５７】
また、本発明の好ましい態様によれば、メール機能を備えることが望ましい。
【００５８】
また、本発明の好ましい態様によれば、カメラ機能を備えることが望ましい。
【００５９】
また、第７の側面において本発明にしたがう撮像装置によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする。
【００６０】
また、本発明の好ましい態様によれば、撮影条件を設定するスイッチが設けられていることが望ましい。
【発明の効果】
【００６１】
本発明は、焦点が容易に合う表示方法とそれを利用した表示装置、光学ユニット、及び表示装置の製造方法、及びその表示装置を搭載した電子機器を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】被写界深度を示す図である。
【図２】被写界深度を示す他の図である。
【図３】被写界深度を示す別の図である。
【図４】被写界深度を示すさらに別の図である。
【図５】第１実施形態に係る表示方法の基本概念と表示装置の基本概念を示す図である。
【図６】瞳より小さい光射出点像が瞳を絞ることと同等の効果があることを説明する図である。
【図７】複数の光射出点が観察者の瞳に投影されている様子を示す図である。
【図８】一つのレンズによる光射出領域像の形成について説明する図である。
【図９】マイクロレンズアレイの効果を説明する図である。
【図１０】フィールドレンズを用いて光射出領域のズレを補正することを説明する図である。
【図１１】表示を観察できる原理を説明する図である。
【図１２】光射出点の配置を説明する図である。
【図１３】表示装置の詳細を示す図である。
【図１４】別の画素構成の表示装置の詳細を示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係る表示装置の概略構成を示す図である。
【図１６】マイクロレンズアレイとフィールドレンズ機能を一体化した例を示す図である。
【図１７】第３の実施形態に係る光学ユニットの概略構造を示す図である。
【図１８】第４の実施形態に係る光学ユニットの概略構成を示す図である。
【図１９】第５の実施形態に係る被写界深度の深い印刷物とその作り方を示す図である。
【図２０】第６実施形態のデジタルカメラの外観構成を示す図である。
【図２１】第７実施形態の携帯電話の外観構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。なお、以下の説明において、「径」とは直径を意味する。
【００６４】
（第１実施形態）
カメラでは、レンズの絞りを絞ると被写界深度が拡大し、手前から奥まで焦点の合った写真を撮ることが出来ることが知られている。従って、観察者の眼の瞳を人為的に絞ることにより被写界深度を拡大して、老眼では焦点の合わせにくい近点にも焦点を合わせることが出来る。
【００６５】
図１、図２、図３、図４は、瞳径が４ｍｍから０．５ｍｍに変化した時の被写界深度の変化を示している。通常明るい時の人間の瞳径は３ｍｍ程度である。そして、暗くなると５〜７ｍｍに拡大する。
【００６６】
図１は、瞳径が４ｍｍのときの被写界深度を示している。例えば２ｍに焦点を合わせているとき（図１における視距離２ｍ）には、１．７ｍから２．４ｍに焦点が合っていることを示している。図２は、瞳径が２ｍｍの場合である。２ｍに焦点を合わせているときに、１．２ｍから４ｍの範囲で焦点があっていることが分かる。１ｍに焦点を合わせているときは、０．７ｍから１．５ｍの範囲で焦点があっている。図３は、瞳径を１ｍｍに絞った時の被写界深度を示している。同じく２ｍに焦点を合わせている場合、０．５ｍから無限遠（∞）まで焦点が合っている様子が分かる。従って、眼の瞳を１ｍｍまで絞ることにより、２ｍまでしか焦点の合わない老眼の人でも０．５ｍの表示に焦点を合わせることが出来る。図４は、瞳径を０．５ｍｍまで絞った場合の被写界深度を示している。０．２ｍ以遠のどこに焦点を合わせても、０．２ｍから無限遠（∞）まで焦点が合っていることを示している。このように、眼の瞳径が小さい場合には、大きな被写界深度となる。しかし、一方で瞳径が小さくなると眼の解像力が悪化する。
【００６７】
眼の角解像力θは、次式（１）で求められる。
θ＝λ／φ （１）
ここで、瞳径をφ、波長をλとする。
【００６８】
従って、瞳径２ｍｍの解像力（回折限界）は、ほぼ視力１．０に相当する（波長を０．５５μmとした）。瞳を１ｍｍに絞ると視力は０．５に低下する。しかしながら、３００
ｍｍ先で０．１７ｍｍ程度の解像力があるので通常は問題が無い。
【００６９】
瞳径を０．５ｍｍにまで絞ると視力が０．２５相当まで低下する。この場合、３００ｍｍ先での解像力は０．３３ｍｍ程度にまで低下する。この程度なら３ｍｍ程度の文字は何とか見ることが出来る。しかし、瞳径を０．２ｍｍにまで絞ると視力は０．１相当にまで低下し、３００ｍｍ先での解像力は０．９ｍｍに低下する。従って、瞳径を０．５ｍｍ程度に絞るのが下限である。
【００７０】
図５は、本実施形態に係る表示方法の基本概念と表示装置の基本概念を示す。液晶や有機ＥＬなどの情報表示デバイスの画素を、本実施形態における画素と区別する為に「情報画素」と言う。情報画素０は光射出領域１に画像の情報を与える。光射出領域１と、光射出領域１に存在する複数の光射出点２を、画素に相当するマイクロレンズ３によって観察者側に投影する。
【００７１】
この投影により、観察者側の瞳近傍の空間に、光射出領域１の像１’と光射出点２の像２’が形成される。画素であるマイクロレンズ３は、眼のレンズによって網膜６に結像される。老眼の場合、マイクロレンズ３の像３’は網膜６上でボケた像になっていることになる。
本実施形態の表示方法では、焦点の合ったマイクロレンズ３の像３’（画素の像）を得ることができる。図６を用いてこのことを説明する。
なお、光射出点２とは有機ＥＬのような自発光型ディスプレイの場合は発光点そのものである。すなわち、この場合は、情報画素０が光射出領域となる。また、液晶パネルのようにバックライトによる透過型の場合は、光射出点は、開口部を複数有したマスクによって制限された光透過点である。この場合、情報画素０が光透過点に設けられていることになる。
光射出点が観察者の瞳に投影された時、その像２’の大きさ（光束径）は、観察者の瞳４よりも小さく設定されているので、瞳を絞ったときと同じ効果が生じ、眼の焦点深度は深くなる。そして、画素であるマイクロレンズ３を見たときの被写界深度も深くなる。その結果、ボケが少なくなり、画像が解像する。なお、ここで言う光射出点及び光透過点は、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、必ずしも図５で示すような円形でなくても良い。
【００７２】
瞳より小さい光射出点像２’を瞳位置に形成することが瞳を絞ることと同等の効果があることを、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。観察者が点Ａ、点Ｂを観察する場合を考える。老眼の場合、眼のレンズ５の屈折力が弱いので、網膜６上に焦点を結ぶことができない。従って、眼のレンズ５の瞳一杯に透過してきた光束７、８によって形成される点Ａと点Ｂの像は、それぞれ網膜６上でＡ’、Ｂ’のように広がるので、焦点の合った像を見ることができない。しかも、Ａ’とＢ’は一部が重なっているので、観察者はＡ’とＢ’を分離して認識することはできない。従って、観察者は解像された像を見ることができない。
【００７３】
一方、瞳より小さい光束９、１０によって形成される点Ａと点Ｂの像は、それぞれ網膜６上でＡ”、Ｂ”のように小さくなるので、Ａ’とＢ’に比べると焦点の合った像を見ることができる。さらに、Ａ”とＢ”は全く重なっていないので、観察者はＡ”とＢ”を分離して認識することができる。すなわち、観察者は解像された像を見ることができる。本実施形態の表示方法は、瞳より細い光束を瞳に入射させることにより、等価的に瞳を絞った状態にすることで、被写界深度を増大させる方法である。
【００７４】
図７は、複数の光射出点が観察者の瞳に投影されて、像１１が形成されている様子を示す。図７（ａ）に示すように、観察者の瞳に形成された光射出点の像１１の大きさが、観察者の眼の瞳１２に対して適切な大きさの場合は、瞳に一つの光射出点の像（瞳よりも小さい大きさの像）が形成される。この場合、瞳よりも小さい光束が瞳に入るので、被写界深度の拡大効果が生じる。図７（ａ）では、光射出点の瞳上での像１１が、図６（ａ）における瞳上での光束９、１０の大きさに相当すると共に、網膜６上での広がりに相当する。
【００７５】
一方、投影された光射出点１１の大きさと配置が適切でない場合は、複数の光射出点の像が同時に瞳１２に入り、被写界深度の拡大効果が阻害される。図７（ｂ）では、瞳に入射する光束（瞳に形成される光射出点の像）の数は四つであるが、完全に入射している光束は一つであり、被写界深度の拡大効果は阻害されない。従って、瞳に入射する光束（瞳に形成される光射出点の像）の数は四つ以下であることが望ましい。
【００７６】
光射出点の配列も適切であることが好ましい。六方格子配列では、ある１つの光射出点は周りにある他の光射出点から等しく離れ、且つできるだけ離れている。このような六方格子配列は、被写界深度を深くしやすく、また瞳を光射出点の像に一致させ易い。このため、六方格子配置が望ましい。
【００７７】
また、光束の断面（光束の中心に対して垂直な面）における強度分布が均一の場合、光束の境界がはっきりしている。このような光束を用いても良いが、強度分布は均一でなくても良い。すなわち、光束の境界が必ずしもはっきりしていない光束を用いても良い。
【００７８】
例えば、光束の光強度分布をレーザーのようなガウス分布とすることも出来る。ガウス分布の場合でも中心強度が強いので、通常の光束と同じ効果がある。ガウス分布の場合の光束径は、等価的に半値全幅と考えることが出来る。また、ガウス分布のような場合（ガウス分布と類似の分布の場合を含む）も、半値全幅、即ち強度が半分になるところの径、有限形状の場合は、平均的大きさを光束の径としても良い。
【００７９】
このように、本実施形態の表示方法は、各光射出領域の光射出点をマイクロレンズ（画素に相当）によって投影することにより、光射出点からの光を瞳より小さい光束として観察者の瞳に投影（投射）する。そして、この光束を観察者の眼の瞳に入射させることにより等価的に瞳を絞った状態にすることで、被写界深度を拡大させている。
【００８０】
光射出点を投影する時、少なくとも一つの光射出点が瞳１２の中に投影される。被写界深度を拡大する為には、観察者の瞳１２に入射する光束の径、すなわち光射出点のマイクロレンズによる投影像の大きさ１１は瞳径より小さい径が望ましい。マイクロレンズによる光射出点の投影像が瞳径より小さければ、被写界深度を拡大する効果がある。通常の明るさ時の瞳径は３ｍｍ程度であるから、被写界深度を拡大するには、光束径（光射出点の像の径、大きさ）は、2.8ｍｍ以下が好ましい。
【００８１】
図８を用いて、一つのマイクロレンズによる光射出領域の投影像の形成について、より詳細に説明する。光射出領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、マイクロレンズ１４によって投影されて投影像１５ａ、１５ｂ、１５ｃとなる。光射出領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃに設けられた光射出点１６もマイクロレンズ１４によって投影像１７となっている。
【００８２】
なお、当然のことながら光射出領域や光射出点は空間に投影されているので、図のように投影像が見えているわけではない。図８では、一つのマイクロレンズによって、各光射出領域と各光射出点が投影される様子が分かる。観察者の眼の瞳１８が図示された位置にあるとき、観察者は光射出領域１３ｃを観察できる。
【００８３】
この時、観察者の眼の瞳径より瞳に入射する光束（投影像）が小さいので、前述したように被写界深度が深くなっている。このため、表示装置の位置に焦点の合わない人でも焦点の合った表示を見ることができる。
【００８４】
なお、図８において、光射出領域は３つしか示されていないが、実際には多数の光射出領域が存在する。有機ＥＬのような自発光デバイスを情報画素に用いる場合、情報画素を光射出領域とすることができる。また、液晶デバイスを情報画素として用いる場合は、液晶は光射出領域（光射出点の開口を持つマスクとなる）のマイクロレンズ３と反対側に設けられる。
【００８５】
また、マイクロレンズによって多くの光射出領域が観察者側に投影されるので、観察者は広い領域で、表示を見ることが出来る。もちろん通常のＦＰＤと同様に、複数の人で観察できる。なお、図中各光射出領域の間に隙間があるように描かれているが、これは説明を分かり易くする為であり、実際に隙間があるわけではない。以下の図も同様である。
【００８６】
図９を用いてマイクロレンズアレイの効果を説明する。簡単の為に光射出領域は１３ａ、１３ｂの２個のみを示している。画素であるマイクロレンズも１４ａ、１４ｂの２個のみを示している。実際には多数のマイクロレンズが存在して、マイクロレンズアレイを構成している。光射出領域はマイクロレンズに対応して設けられている。
【００８７】
図８で説明したように、マイクロレンズ１４ａによって光射出領域１３ａ、１３ｂは観察者に向かって投影され、光射出領域の投影像１５ａ、１５ｂとなっている。マイクロレンズ１４ｂによっても同様に、光射出領域１３ａ、１３ｂは観察者に向かって投影され、光射出領域の投影像１５ａ’、１５ｂ’となっている。
【００８８】
各光射出領域に設けられた光射出点１６’、１６”は投影されて像（光束）１７’、１７”を形成する。各光射出領域の同じ配置の同じ位置にある光射出点１６’、１６”は、投影されて１７’、１７”となりほぼ重なっている。
【００８９】
観察者の瞳１８が図示された位置にあるとき、光射出点の像１７’によってマイクロレンズ１４ａを、観察することができる。同様に、光射出点の像１７”によってマイクロレンズ１４ｂを観察することができる。
【００９０】
このように、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズを介して、マイクロレンズの瞳径より小さい光束（光射出点の投影像）が瞳に投影されるので、観察者は、マイクロレンズによって形成される焦点の合った画像を見ることが出来る。ここで、図中では光束１７’（光射出点１６’のマイクロレンズ１４ａによる像）と光束１７”（光射出点１６“のマイクロレンズ１４ｂによる像）はほとんど重なっているが、実際には１９で示す距離だけ光射出領域の投影像がずれている。従って、表示装置の端と端では、光射出領域の投影像が大きくずれることになり、観察像を劣化させる。すなわち表示装置の表示の周辺の像が見づらくなる。
【００９１】
従って、図１０に示すようにフィールドレンズ２０を用いて光射出領域の投影像のズレを補正することが必要である。フィールドレンズ２０の焦点距離は、表示装置から観察者の瞳までの距離により選択される。光射出領域１３ａ、１３ｂから出た光線２１は、観察者の位置で一つに重なる。また、光射出領域像のズレが補正されて光射出領域の投影像が重なったとき、光射出点像も重なることが望ましい。従って、各光射出領域の光射出点の配置は同一であることが望ましい。
【００９２】
マイクロレンズによって投影された光射出点をフィールドレンズ２０によって一致させて重ねることができる。従って、全ての光射出領域の同じ位置にある光射出点からの光束が瞳を通過し、全てのマイクロレンズの像が網膜に投影される。この結果、大きな表示でも周辺まで焦点の合った表示を見ることができる。なお、フィールドレンズ２０はマイクロレンズアレイに近接して配置されている。
【００９３】
図１１を用いて、表示が見える原理を更に説明する。光射出領域１３ａ、１３ｂの光射出点１６から射出した光線は、図１０で説明したように、観察者の瞳で一つに重なって瞳に入射する。すなわち、光射出点はマイクロレンズで観察者の瞳に投影される。そして、光線は網膜２２に到達する。
【００９４】
一方、画素に相当するマイクロレンズ１４ａ、１４ｂは眼のレンズによって網膜２２上に投影される。このとき、図６で説明したように、光射出点とマイクロレンズで作られる光束は観察者の瞳径よりも小さい。このため、眼のレンズで網膜２２上に投影されるマイクロレンズ像のボケの量は少ない。すなわち、マイクロレンズの像がほとんどボケることなく網膜２２上に投影される。すなわち、画素であるマイクロレンズ１４ａ、１４ｂの像１４ａ’、１４ｂ’が網膜２２上に形成される。従って、焦点の合った表示を見ることができる。
【００９５】
ここで、瞳１８側に直径１ｍｍの光射出点投影像群を作る場合を考える。そのために、直径１μｍ程度の光射出点１６を設ける。この場合、マイクロレンズ１４の投射（投影）倍率は１０００倍と言うことになる。光射出点はおおよそ２．５μｍピッチで配置する。最蜜充填など、並べ方は適宜選択する。
【００９６】
しかし、実際には回折の影響があるので並べ方には考慮が必要になる。光射出領域１３の大きさが１００μｍ×１００μｍの場合、投影像の面積は１００ｍｍ×１００ｍｍとなる。観察距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズ２０の焦点距離は約０．３ｍｍ程度となる。フィールドレンズ２０の焦点距離も３００ｍｍが適当である。
【００９７】
老眼の人が物を見難い距離は、近距離が多い。このため、３００ｍｍ程度の距離が見やすくなるように、観察者までの距離を３００ｍｍと考えて、光射出点の像を３００ｍｍ先に投影するのが好ましい。応用によっては２００ｍｍ程度の距離も考えられる。被写界深度拡大効果を得るには、光射出点の投影された大きさは、瞳径以下が望ましい。通常の明るさの時の瞳径は３ｍｍ程度であるので、光射出点の像の大きさ（光束径は）それよりも小さい２．８ｍｍ以下が望ましい。
【００９８】
また、マイクロレンズの大きさは、一つ一つが画素の大きさに相当するので、高精細の表示を行うには５００μｍ以下が好ましい。更に、視力１．０の人が３００ｍｍ離れた物体を見るときの解像力は約０．１ｍｍであり、マイクロレンズの大きさ（直径、あるいは一辺の長さ）は、その半分の０．０５ｍｍ、すなわち５０μｍ程度が好ましい。しかし、一方で回折による光束の広がりも考慮する必要がある。
【００９９】
回折による広がり角ψは次式（２）で示される。
ψ＝λ／Ｄ （２）
ここで、
λは波長、
Ｄは開口の大きさ（直径或いは一辺の長さ）、
である。
【０１００】
従って、距離Ｚで観察すると光束の大きさφは、
φ＝λＺ／Ｄ （３）
と広がることになる。
【０１０１】
Ｄ=５０μｍの場合、φ＝３．３ｍｍとなり、瞳を光束で等価的に絞る効果がほとんどなくなることが分かる。従って、マイクロレンズの大きさは５０μｍ以上であることが好ましい。
【０１０２】
また、光束の大きさを瞳上で１ｍｍに保つ為のマイクロレンズの大きさは観察距離３００ｍｍの時、１６５μｍである。以上より、マイクロレンズの大きさは５０〜５００μｍであることが望ましい。
【０１０３】
情報表示デバイスが液晶パネルやプラズマパネル、電子ペーパー（マイクロ粒子を電気泳動法で反転させるものなど）などの電子デバイスの場合は画素（本実施形態で言う「情報画素」に相当）が存在するが、例えば写真プリントの様に明確な画素が存在しない場合もある。この場合は、ある任意の微小範囲を画素と見なすことが出来る。この微小範囲も本実施形態では情報画素と言う。従って、情報画素の無い写真プリントでも、本実施形態は応用され、同様な表示を行うことが出来る。
【０１０４】
なお、図８から図１１では、液晶パネルやプラズマパネル等情報表示デバイス自体とその情報画素を省略してある。以下の図では、情報画素は示すが、実際に情報画素に情報（ＯＮ、ＯＦＦや濃淡等）を表示する為の構造は省略してある。
【０１０５】
図１２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ一つの光射出領域における光射出点の配置を示す例である。これらは、自発光型の情報表示デバイスにおける発光点２３ａ、２３ｂの一例である。２４ａ、２４ｂは、例えば発光点２３ａ、２３ｂを保持する基材である。一方、非自発光型の情報表示デバイスの場合、図１２（ａ）、（ｂ）に示す構成はマスクの構成に相当する。図１２（ａ）、（ｂ）の構成をマスクと見なした場合、マスク２４ａ、２４ｂには、瞳に入射する光束（光射出点の像）の大きさを決める開口２３ａ、２３ｂが設けられている。
【０１０６】
これらの例では、発光点或いは開口２３ａ、２３ｂは整列して設けられているが、ランダムでもかまわない。但し、各光射出領域において、光射出点は同じ配置（同じ配列パターン）でなければならない。また、光射出領域は、画素であるマイクロレンズの配列ピッチと同じピッチで、繰り返されて配置されなければならない。
【０１０７】
図１３は、表示装置の構成の詳細を示している。簡単の為に３×３の画素（マイクロレンズ）を示している。情報表示デバイスの情報画素２５、光射出領域２６、マイクロレンズアレイ２７、フィールドレンズ２８の順に配置されている。
【０１０８】
光射出領域２６は画素であるマイクロレンズに対応して設けられ、同じ並びとなっている。また、各光射出領域の光射出点の配列は同一であることが望ましい。情報表示デバイスの情報画素は、必ずしも光射出領域と同じ並びにする必要はない。一つの光射出領域に情報画素を複数対応させても良い。自発光型でも発光点の形状を任意に設定できる有機ＥＬ表示デバイスの場合は、光射出領域２６を省略できる。
【０１０９】
また、情報画素２５は液晶ディスプレイパネルを用いても良い。その場合には、光射出領域２６は開口（光射出点）のあるマスクとなり、図示しない光源２９が存在する。なお、情報画素２５、光射出領域２６、マイクロレンズアレイ２７、フィールドレンズ２８の間に空間があるように図示されているが、必ずしも必要ではない。画素２５、マスク２６、マイクロレンズアレイ２７、フィールドレンズ２８を一体的に構成しても良い。
【０１１０】
図１４は、別の画素構成の例を示している。情報表示デバイスとして、液晶パネル（通常ＬＣＤと呼ばれている）のような非自発光型で背面に光源を必要とするディスプレイを用いる場合は、光源２９、光射出領域であるマスク２６、情報画素２５、マイクロレンズアレイ２７、フィールドレンズ２８の順に配置しても良い。光源２９は導光板の場合もある。
【０１１１】
マスク２６の光源（導光板）２９側の面を反射面とすることにより、マスクで遮られた光を導光板に戻すことができる。これにより、光を有効に使うことが出来る。マスク２５の導光板側の面は反射面であることが好ましい。
【０１１２】
なお、光源２９、マスク２６、情報画素２５、マイクロレンズアレイ２７、フィールドレンズ２８の間に空間があるように図示されているが、必ずしも必要ではない。一体的に構成しても良い。また、図１３、１４において、画素であるマイクロレンズ及びそれに光射出領域は、縦横の行列の配置が記載されているが、配置はこれに限らない。画素であるマイクロレンズの配列は、情報表示デバイスの情報画素の配列に合わせる必要は必ずしも無い。
【０１１３】
しかしながら、解像力の最適化を考えると、マイクロレンズ２７の配列は情報表示デバイスの情報画素の配列に合わせるのが望ましい。また、フィールドレンズ２８をフレネルレンズにすると全体の光学系を薄くできるので、そのようにするのが望ましい。また、情報画素２５は液晶パネルの画素が好ましい。なお、マイクロレンズに対応した光射出領域の並びはマイクロレンズと同じであることが望ましいが、横へのシフトは可能である。すなわちマイクロレンズの真下に対応する光射出領域がある必要はない。
【０１１４】
フィールドレンズに通常のレンズを用いると表示装置が厚くなるという課題がある。そこで、フィールドレンズにフレネルレンズを用いることが望ましい。
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などを用いたカラー表示の場合、画素をＲ、Ｇ、Ｂに割り振るか、時間を区切って切り替え（カラーシーケンシャル）を行う。
【０１１５】
（第２実施形態）
図１５は、第２の実施形態に係る表示装置の概略構成を示している。図１５は、マイクロレンズアレイ２７とフィールドレンズ２８を一体化したものである。これにより光学系の薄型化、低コスト化が可能となる。この図のように、画素であるマイクロレンズ２７の配列は、情報表示デバイスの情報画素２５の配列に合わせる必要は必ずしも無い。
【０１１６】
ここで、解像力の最適化を考えると、マイクロレンズ２７の配列は情報表示デバイスの情報画素の配列に合わせるのが望ましい。また、マイクロレンズに対応した光射出領域２６の並びはマイクロレンズと同じであることが望ましいが、横へのシフトは可能である。すなわちマイクロレンズの真下に対応する光射出領域がある必要はない。
【０１１７】
マイクロレンズアレイとフィールドレンズを組み合わせて一体化しても、レンズの両側に曲率があるため、光射出領域や情報画素と一体化しにくいという課題が残っている。
図１６は、マイクロレンズアレイとフィールドレンズ機能を一体化し、マイクロレンズアレイ自体にフィールドレンズの機能を持たせた例である。すなわち、複合機能マイクロレンズアレイ３０は、光射出領域を観察者方向に投影するマイクロレンズの機能と、投影された位置での投影像のズレを解消するフィールドレンズの機能を合わせ持つ。
【０１１８】
通常のフレネルレンズは、レンズを円環状の複数の領域に分け、屈折作用はそのままにレンズの厚さを薄くしたものである。複合機能マイクロレンズアレイ３０では、フィールドレンズをマイクロレンズの大きさ毎に複数の領域に分け、各領域において屈折作用をそのままに厚さを薄くするものである。すなわち、フィールドレンズにおける各領域の曲率をマイクロレンズの曲率に加えて、複合機能マイクロレンズアレイ３０を構成する。
【０１１９】
このことによって複合機能マイクロレンズアレイの一面を平面にすることができるので、光射出領域、或いは情報画素との一体化が可能となる。
【０１２０】
(第３実施形態)
図１７は第３の実施形態に係る光学ユニットの概略構造を示している。通常マイクロレンズは多数形成されているが、ここではそのうちの３×３個を示している。図１７の光学ユニットは板状であって、複合機能マイクロレンズアレイ３０と光射出領域であるマスク２６とで構成されている。
【０１２１】
図１７では、光学ユニットを表と裏から見た図を示してある、複合機能マイクロレンズアレイ３０とマスク２６の構成要件は、上述した実施例と同様である。すなわち一つのマイクロレンズに少なくとも一つの開口が存在する。マイクロレンズは、その開口を有するマスク２６の像を前方（観察者側）に投影する。そして、観察者の瞳に一つ以上の開口が投影されるように、マイクロレンズの焦点距離、マイクロレンズとマスクの距離、マスクの大きさ及び密度が設定される。
【０１２２】
開口の配列は、隣どうしの開口が等しく離れ、且つ密度が高い六方格子状配列が望ましい。マスク２６のマイクロレンズによる投影距離は、観察者が観察する距離にあわせることが好ましい。すなわち、マイクロレンズによる投影距離は、フィールドレンズ効果の焦点距離と等しく設定する。ここで、フィールドレンズ効果の焦点距離とは、フィールドレンズが存在する場合、そのフィールドレンズの焦点距離のことである。なお、複合機能マイクロレンズアレイの代わりに、通常のマイクロレンズアレイとフィールドレンズを重ね合わせる構造としても良い。
【０１２３】
複合機能マイクロレンズアレイ３０とマスク２６で構成される光学ユニットを、情報表示デバイスに載せることで、観察者の眼の被写界深度を拡大できるので、老眼の人でも焦点の合った画像を見ることができる。情報表示デバイスとは、液晶パネルなどの電子デバイスの他、写真プリントや新聞などの紙媒体などを含む。
【０１２４】
マスク２６は複合機能マイクロレンズアレイ３０の平面側に直接一体的に設けるのが好ましい。例えば、複合機能マイクロレンズアレイ３０にクロムコートをしてエッチングで開口をあけることが考えられる。また、この表示ユニットは、プラスチックなどのやわらかい素材で作ることも可能である。フレキシブルディスプレイに適用できる。
【０１２５】
以下、数値例を掲げる。
観察者までの距離をＬ、マイクロレンズによる投影倍率をｍとするとマイクロレンズの後側焦点位置Ｆｂは、Ｆｂ=Ｌ/ｍとなる。マイクロレンズの焦点距離Ｆは、ＦｂＬ/（Ｌ＋Ｆｂ）となる。
【０１２６】
マスクの開口を２μｍとして、観察者の瞳に１ｍｍの光束を入射させるには、マイクロレンズの投射倍率は５００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は０．５９９ｍｍとなる。
【０１２７】
マスクはマイクロレンズの後側焦点位置０．６ｍｍに置かれる。レンズの焦点距離が小さいので３００ｍｍ先に投影する場合、無限投影とほぼ同じになる。互いに最も近接する開口の間隔を６μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。
【０１２８】
マスクの開口を５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの光束を入射させるには、マイクロレンズの投射倍率は３００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は０．９９７ｍｍとなる。マスクはマイクロレンズの後側焦点位置１．０ｍｍに置かれる。互いに最も近接する開口の間隔を１０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。
【０１２９】
マスクの開口が１０μｍとして、観察者の瞳に２ｍｍの光束を入射させるには、マイクロレンズの投射倍率は２００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は１．４９ｍｍとなる。マスクはマイクロレンズの後側焦点位置１．５ｍｍに置かれる。互いに最も近接する開口の間隔を１５μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。
【０１３０】
マスクの開口が１５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの光束を入射させるには、マイクロレンズの投射倍率は１００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は２．９７ｍｍとなる。マスクはマイクロレンズの後側焦点位置３．０ｍｍに置かれる。互いに最も近接する開口の間隔を３０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。
【０１３１】
(第４実施形態）
図１８（ａ）に第４の実施形態に係る表示装置の概略構成を示す。通常マイクロレンズは多数あるが、ここでは簡単の為にそのうちの３×３個を示している。図１８（ｂ）に有機ＥＬデバイスで作られた情報画素３１を示す。有機ＥＬは自発光素子であり、情報画素の中に複数の発光点（光射出点）を設けてある。
【０１３２】
この発光点と図１８（ａ）に示す複合機能マイクロレンズアレイ３０のマイクロレンズにより、光束径が高い制限された光束を多数発生することができる。すなわち、観察者側に、大きさが制限された発光点の像を投影する。その様子は図５で示された光射出点の投影像と同様であって、制限された光束が観察者の瞳に入射することで、等価的に観察者の瞳が絞られた状態となり、その結果被写界深度が拡大される。
【０１３３】
このように有機ＥＬの場合は、マスクを使用することなく簡単な構成で観察者の被写界深度を増大できる。なお、有機ＥＬの発光点の大きさによっては、マスクで制限しても良いのは当然である。また、図のように発光点の配列は、各情報画素とも同一であり、情報画素は同じピッチで繰り返して配置されている。
以下、数値例を掲げる。
有機ＥＬデバイスの発光点の大きさを１０μｍとした場合、観察者の瞳に１．２５ｍｍの光束を入射させようとすると、マイクロレンズの投射倍率は１２５倍となる。観察者までの距離を２５０ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は１．９８ｍｍとなる。有機ＥＬデバイスはマイクロレンズの後側焦点位置２．０ｍｍに置かれる。
【０１３４】
有機ＥＬデバイスの発光点の大きさを２０μｍとした場合、観察者の瞳に１ｍｍの光束を入射させようとすると、マイクロレンズの投射倍率は５０倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズの焦点距離は５．８８ｍｍとなる。有機ＥＬデバイスは、マイクロレンズの後側焦点位置６．０ｍｍに置かれる。
【０１３５】
（第５実施形態）
図１９は、被写界深度の深い印刷物とその作り方を示している。簡単の為に３×３の画素相当分のみを示している。まず、各画素に相当する範囲３２に細かいドット３３で情報の値（濃淡・色など）を印刷等で紙などの媒体上に表示する。これが光射出領域に相当する。
【０１３６】
従って、それ以外のところは黒が望ましい。その上に、薄いレンズ材料３４を塗布する。その後でナノインプリント等の技術によって複合機能マイクロレンズアレイ３５を形成する。先に複合機能マイクロレンズアレイ３５を形成した後で印刷物上に貼り付けても良い。また、透明材料を、情報を表示した媒体の上に転写する際にマイクロレンズを形成しても良い。
【０１３７】
細かいドット３３は光射出点に相当し、表面からの光を反射する。あるいは、背面からの光を透過する。作用、効果は前述の実施例と同様である。
このように、印刷と同程度のコストで被写界深度の深い印刷物を提供できる。すなわち、老眼の人や近視の人が見やすい印刷物を提供できる。
【０１３８】
（第６実施形態）
図２０には撮像装置の一例であるデジタルカメラを示している。デジタルカメラ３６は、その前面に図示しない撮像レンズを備えている。レリースボタン３７、モードボタン３８、表示装置３９が設けられている。使用者は撮像レンズを通して撮像された像を表示装置３９で確認しながらレリースボタン３７を押して撮影を行う。
【０１３９】
本実施例では、表示装置３９に図１５、１６等で示したフィールドレンズとマイクロレンズアレイと光射出領域を有する画素構成を有する表示装置を用いる。従って、老眼の人でも老眼鏡を掛けることなく表示された像を確認することができる。具体的には、撮影者が老眼の人でも老眼鏡を掛けることなく、ピントや構図を容易に確認することができる。
【０１４０】
また、焦点の合った像を確認できるので、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェイス）を確認することができ、モードボタン３８で好みの撮影モードを選択して撮影することも可能となる。モードボタンとは、撮影感度や風景モード、夜景モードなど、撮影条件を設定するスイッチ類のことであり、図示しないズームレバー（ズームの操作用スイッチ）も含む。ここでは、一つしか示していないが、複数設けられている場合もある。
【０１４１】
（第７実施形態）
図２１に携帯電子機器の一例として携帯電話を示している。携帯電話４０は、通話スイッチや文字入力用のテンキー４２や表示装置４１を備えている。携帯電話は、電話だけでなく、メールやインターネット接続による情報取得のため表示装置を備えている。
【０１４２】
本実施例の携帯電話４０は、表示装置４１として図１５、１６等に示したフィールドレンズと、マイクロレンズアレイと、有機ＥＬデバイスを備えており、老眼の人でも老眼鏡を掛けることなく表示装置に表示した情報を焦点の合った状態で見ることが出来る。従って、通話だけでなくメールをすることができる。なお、有機ＥＬデバイスは、一情報画素に複数の発光領域を有する情報画素構成となっている。
【０１４３】
また、携帯電話４０には、図示しないカメラが一体的に設けられている。よって、カメラモードスイッチ４３を押すことによって、カメラによって写真を撮影することも可能である。老眼の人でも老眼鏡を掛けることなく、構図やピントを確認して写真を撮影することができる。なお、表示装置４１として図１５、１６等に記載の液晶デバイスを使っても良い。
【０１４４】
本発明に係る表示方法及びそれを利用した表示装置、表示ユニットは、観察者の瞳に入射する光束を瞳径より小さくすることにより、眼の焦点深度を拡大する効果がある。その結果、被写界深度が拡大して、表示位置に焦点の合わない人でも焦点の合った表示を見ることが可能な表示方法及び表示装置を提供することが出来る、という効果を奏する。
【０１４５】
本発明の表示方法及び表示装置を用いれば、老眼の人でも老眼鏡を掛ける（外す）ことなく、焦点の合った表示を見ることが出来る。さらに、本発明の表示方法及び表示装置は、老眼の観察者の眼の負担を軽減し、老眼鏡その他の光学部材を追加することなく観察することができる。
【０１４６】
従って、本発明になる携帯電話やデジタルカメラ、電子ブック等のモバイル機器やカーナビゲーションシステム、ＰＣのモニター画面等は、老眼鏡の掛け外しすることなく、老眼の人でも焦点が合った状態でその表示を見ることが出来る。更に、遠視や近視の人でもメガネを用いることなく、焦点の合った画像（絵だけでなく文字など、表示される全ての情報のこと）を見ることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
以上のように、本発明は、フラットパネルディスプレイのような表示装置、及びそのような表示装置を搭載した電子機器に有用である。
【符号の説明】
【０１４８】
０ 情報画素
１ 光射出領域
２ 光射出点
３ マイクロレンズ
４ 瞳
５ レンズ
６ 網膜
７、８、９、１０ 光束
８ａ、８ｂ マスク
９ａ、９ｂ 開口（光射出点）
１１ 光射出点
１２ 瞳
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 光射出領域
１４、１４ａ、１４ｂ マイクロレンズ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 投影像
１６、１６’ 光射出点
１７、１７’ 像
２０ フィールドレンズ
３６ デジタルカメラ
３７ レリースボタン
３８ モードボタン
３９ 表示装置
４０ 携帯電話
４１ 表示装置
４２ テンキー
４３ カメラモードスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を用いて画像を表示する方法であって、
複数の前記画素からの光束を観察者の眼の瞳に投影する工程と、
前記画素に対応する光射出領域の投影像を観察者の瞳の位置近傍で互いに重ねる工程と、を有し、
前記瞳に入射する前記光束の径は、前記瞳の径よりも小さいことを特徴とする表示方法。
【請求項２】
前記光射出領域に画像の情報を与えるのは情報画素であることを特徴とする請求項１に記載の表示方法。
【請求項３】
前記情報画素の配列は前記光射出領域の配列と同じであることを特徴とする請求項１に記載の表示方法。
【請求項４】
前記情報画素が光射出領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示方法。
【請求項５】
各光射出点の投影像が、前記観察者の眼の瞳径に一つ以上、且つ四つ以下入るように光射出点を配置すること特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示方法。
【請求項６】
前記光射出領域の投影像を、観察者の眼の位置近傍で互いに重ねる工程において、レンズを用いて前記投影像を重ねることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示方法。
【請求項７】
各光射出点の投影像の大きさが０．５ｍｍから２．８ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示方法。
【請求項８】
複数の画素を用いて画像を表示する表示装置において、
前記各画素に相当するレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイに対応する光射出領域に少なくとも一つ設けられている光射出点と、
前記光射出領域の投影像を重ね合わせるフィールドレンズと、
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
前記光射出領域に画像の情報を与える情報画素を有することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光射出点の配置が、各光射出領域において同じであり、
前記マイクロレンズは前記光射出点を含む光射出領域を観察者の眼の位置近傍に投影し、
前記マイクロレンズによって投影された光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さいことを特徴とする請求項８または９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記マイクロレンズにより投影される前記光射出点を、観察者の瞳に入射させることにより前記マイクロレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめることを特徴とする請求項８または９に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光射出点の配置が六方格子状であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記情報画素の配列が前記光射出領域の配列と同じであることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記情報画素が光射出領域であることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記マイクロレンズがマイクロレンズアレイ状に構成されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記フィールドレンズがフレネルレンズであることを特徴とする請求項８〜１５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記フィールドレンズと前記マイクロレンズアレイが一体となったことを特徴とする請求項１５または１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記マイクロレンズアレイにフィールドレンズ機能を持たせた複合機能マイクロレンズアレイを用いたことを特徴とする請求項１５または１６に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記投影される光射出点が観察者の眼の瞳に入射する際に、観察者の眼の瞳の大きさよりも小さくなるように構成されたことを特徴とする請求項１０〜１８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記投影される光射出点が一つ以上、且つ四つ以下観察者の瞳に入射するよう前記光射出点を配置したことを特徴とする請求項１０〜１９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２１】
観察者の瞳に入射する前記光射出点の投影される大きさを０．５ｍｍから２．８ｍｍとしたことを特徴とする請求項１０〜１８、及び２０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２２】
前記フィールドレンズの焦点距離が１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９〜２１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２３】
前記マイクロレンズの大きさが５０〜５００μｍであることを特徴とする請求項９〜２２のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２４】
前記複数の光射出点が開口であることを特徴とする請求項９〜２３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２５】
前記開口がマスク上に設けられたことを特徴とする請求項２４に記載の表示装置。
【請求項２６】
前記マスクが前記情報画素よりもマイクロレンズ側に設けられていることを特徴とする請求項２５に記載の表示装置。
【請求項２７】
前記情報画素が液晶で構成されていることを特徴とする請求項９〜２６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２８】
前記マスクが前記液晶よりも導光板側に配置されていることを特徴とする請求項２７に記載の表示装置。
【請求項２９】
前記マスクの前記導光板側の面が反射面で構成されていることを特徴とする請求項２８に記載の表示装置。
【請求項３０】
前記情報画素が有機ＥＬデバイスで構成されたことを特徴とする請求項９〜２３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項３１】
マイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイの各マイクロレンズの範囲に少なくとも一つの開口を有するマスクと、
各マイクロレンズの範囲毎に同じ配置をした開口と、
マイクロレンズアレイの全面を覆うフィールドレンズと、
を有することを特徴とする光学ユニット。
【請求項３２】
前記マスクが前記マイクロレンズアレイと一体に形成されていることを特徴とする請求項３１に記載の光学ユニット。
【請求項３３】
前記フィールドレンズがフレネルレンズであることを特徴とする請求項３１または３２に記載の光学ユニット。
【請求項３４】
前記マイクロレンズアレイと前記フィールドレンズが一体で形成されていることを特徴とする請求項２９〜３２のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項３５】
前記マイクロレンズアレイにフィールドレンズ機能を持たせた複合機能マイクロレンズアレイを用いたことを特徴とする請求項３１または３２に記載の光学ユニット。
【請求項３６】
前記投影される前記開口が観察者の眼の瞳に入射する際に、観察者の眼の瞳の大きさよりも小さくなるように構成されたことを特徴とする請求項３１〜３５のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項３７】
前記投影される開口が一つ以上、且つ四つ以下観察者の瞳に入射するよう前記開口を配置したことを特徴とする請求項３１〜３６のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項３８】
前記開口の配置が六方格子状であることを特徴とする請求項３１〜３７のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項３９】
前記フィールドレンズの焦点距離が１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３１〜３７のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項４０】
前記マイクロレンズの大きさが５０〜５００μmであることを特徴とする請求項３１〜３９のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項４１】
マイクロレンズアレイは柔軟性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項３１〜３６のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項４２】
印刷物の上に形成されてなることを特徴とする請求項３１〜４１のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項４３】
請求項８〜３０のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項４４】
請求項８〜３０のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする携帯用電子機器。
【請求項４５】
請求項８〜３０のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする携帯電話。
【請求項４６】
メール機能を備えることを特徴とする請求項４５に記載の携帯電話。
【請求項４７】
カメラ機能を備えることを特徴とする請求項４５に記載の携帯電話。
【請求項４８】
請求項８〜３０のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項４９】
撮影条件を設定するスイッチが設けられていることを特徴とする請求項４８に記載の撮像装置。
【請求項１】
複数の画素を用いて画像を表示する方法であって、
複数の前記画素からの光束を観察者の眼の瞳に投影する工程と、
前記画素に対応する光射出領域の投影像を観察者の瞳の位置近傍で互いに重ねる工程と、を有し、
前記瞳に入射する前記光束の径は、前記瞳の径よりも小さいことを特徴とする表示方法。
【請求項２】
前記光射出領域に画像の情報を与えるのは情報画素であることを特徴とする請求項１に記載の表示方法。
【請求項３】
前記情報画素の配列は前記光射出領域の配列と同じであることを特徴とする請求項１に記載の表示方法。
【請求項４】
前記情報画素が光射出領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示方法。
【請求項５】
各光射出点の投影像が、前記観察者の眼の瞳径に一つ以上、且つ四つ以下入るように光射出点を配置すること特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示方法。
【請求項６】
前記光射出領域の投影像を、観察者の眼の位置近傍で互いに重ねる工程において、レンズを用いて前記投影像を重ねることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示方法。
【請求項７】
各光射出点の投影像の大きさが０．５ｍｍから２．８ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示方法。
【請求項８】
複数の画素を用いて画像を表示する表示装置において、
前記各画素に相当するレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイに対応する光射出領域に少なくとも一つ設けられている光射出点と、
前記光射出領域の投影像を重ね合わせるフィールドレンズと、
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
前記光射出領域に画像の情報を与える情報画素を有することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光射出点の配置が、各光射出領域において同じであり、
前記マイクロレンズは前記光射出点を含む光射出領域を観察者の眼の位置近傍に投影し、
前記マイクロレンズによって投影された光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さいことを特徴とする請求項８または９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記マイクロレンズにより投影される前記光射出点を、観察者の瞳に入射させることにより前記マイクロレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめることを特徴とする請求項８または９に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光射出点の配置が六方格子状であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記情報画素の配列が前記光射出領域の配列と同じであることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記情報画素が光射出領域であることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記マイクロレンズがマイクロレンズアレイ状に構成されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記フィールドレンズがフレネルレンズであることを特徴とする請求項８〜１５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記フィールドレンズと前記マイクロレンズアレイが一体となったことを特徴とする請求項１５または１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記マイクロレンズアレイにフィールドレンズ機能を持たせた複合機能マイクロレンズアレイを用いたことを特徴とする請求項１５または１６に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記投影される光射出点が観察者の眼の瞳に入射する際に、観察者の眼の瞳の大きさよりも小さくなるように構成されたことを特徴とする請求項１０〜１８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記投影される光射出点が一つ以上、且つ四つ以下観察者の瞳に入射するよう前記光射出点を配置したことを特徴とする請求項１０〜１９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２１】
観察者の瞳に入射する前記光射出点の投影される大きさを０．５ｍｍから２．８ｍｍとしたことを特徴とする請求項１０〜１８、及び２０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２２】
前記フィールドレンズの焦点距離が１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９〜２１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２３】
前記マイクロレンズの大きさが５０〜５００μｍであることを特徴とする請求項９〜２２のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２４】
前記複数の光射出点が開口であることを特徴とする請求項９〜２３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２５】
前記開口がマスク上に設けられたことを特徴とする請求項２４に記載の表示装置。
【請求項２６】
前記マスクが前記情報画素よりもマイクロレンズ側に設けられていることを特徴とする請求項２５に記載の表示装置。
【請求項２７】
前記情報画素が液晶で構成されていることを特徴とする請求項９〜２６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２８】
前記マスクが前記液晶よりも導光板側に配置されていることを特徴とする請求項２７に記載の表示装置。
【請求項２９】
前記マスクの前記導光板側の面が反射面で構成されていることを特徴とする請求項２８に記載の表示装置。
【請求項３０】
前記情報画素が有機ＥＬデバイスで構成されたことを特徴とする請求項９〜２３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項３１】
マイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイの各マイクロレンズの範囲に少なくとも一つの開口を有するマスクと、
各マイクロレンズの範囲毎に同じ配置をした開口と、
マイクロレンズアレイの全面を覆うフィールドレンズと、
を有することを特徴とする光学ユニット。
【請求項３２】
前記マスクが前記マイクロレンズアレイと一体に形成されていることを特徴とする請求項３１に記載の光学ユニット。
【請求項３３】
前記フィールドレンズがフレネルレンズであることを特徴とする請求項３１または３２に記載の光学ユニット。
【請求項３４】
前記マイクロレンズアレイと前記フィールドレンズが一体で形成されていることを特徴とする請求項２９〜３２のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項３５】
前記マイクロレンズアレイにフィールドレンズ機能を持たせた複合機能マイクロレンズアレイを用いたことを特徴とする請求項３１または３２に記載の光学ユニット。
【請求項３６】
前記投影される前記開口が観察者の眼の瞳に入射する際に、観察者の眼の瞳の大きさよりも小さくなるように構成されたことを特徴とする請求項３１〜３５のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項３７】
前記投影される開口が一つ以上、且つ四つ以下観察者の瞳に入射するよう前記開口を配置したことを特徴とする請求項３１〜３６のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項３８】
前記開口の配置が六方格子状であることを特徴とする請求項３１〜３７のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項３９】
前記フィールドレンズの焦点距離が１０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３１〜３７のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項４０】
前記マイクロレンズの大きさが５０〜５００μmであることを特徴とする請求項３１〜３９のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項４１】
マイクロレンズアレイは柔軟性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項３１〜３６のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項４２】
印刷物の上に形成されてなることを特徴とする請求項３１〜４１のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項４３】
請求項８〜３０のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項４４】
請求項８〜３０のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする携帯用電子機器。
【請求項４５】
請求項８〜３０のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする携帯電話。
【請求項４６】
メール機能を備えることを特徴とする請求項４５に記載の携帯電話。
【請求項４７】
カメラ機能を備えることを特徴とする請求項４５に記載の携帯電話。
【請求項４８】
請求項８〜３０のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項４９】
撮影条件を設定するスイッチが設けられていることを特徴とする請求項４８に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
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【図１６】
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【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−１７０２７７（Ｐ２０１１−１７０２７７Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６４３２（Ｐ２０１０−３６４３２）
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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