表示装置、表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置
【課題】老眼鏡が無くても焦点が合う表示装置、表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置を提供する。
【解決手段】複数の光射出点群と、光射出点群を投影する複数のレンズと、を備える表示装置において、光射出点群は少なくとも一つの光射出点を有し、それぞれのレンズが光射出点群の像を重ねて投影され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光射出点群の中の光射出点の重なりを観察者の眼の瞳に入射させることにより複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめ、レンズによって投影される光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さい。
【解決手段】複数の光射出点群と、光射出点群を投影する複数のレンズと、を備える表示装置において、光射出点群は少なくとも一つの光射出点を有し、それぞれのレンズが光射出点群の像を重ねて投影され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光射出点群の中の光射出点の重なりを観察者の眼の瞳に入射させることにより複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめ、レンズによって投影される光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、並びに、この表示装置を備えた、表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像や文字を表示する表示装置（ディスプレイ）として、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイがある。しかし、これらの表示装置は視度の調節が出来ない。高齢化社会の進展に伴って老眼（老視）の高齢者が増えており、視度調節が可能な表示装置、特にフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が望まれている。携帯電話の普及やデジタルカメラの普及により、屋外でＦＰＤによる表示を見る機会が増えている。更に本の代わりに電子ブックの利用も増加している。このように携帯電話やデジタルカメラ等のモバイル機器のＦＰＤを見るときに、いちいち老眼鏡を掛け外しするのは非常に煩わしい。
【０００３】
携帯電話は、電話として使用するよりも、メールの使用、ゲーム等の場面でＦＰＤを見る機会が多い。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が用いられているが、このデジタル一眼レフカメラにおいて、遠方の被写体を見つつ、ライブビューモニターを見るのに、いちいち老眼鏡を掛けたり外したりするのは、実際的ではない。さらに、撮影モードの変更等、モニターを利用したＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェイス）を使用することが多くモニターを見る必要性は高い。
【０００４】
また、カーナビゲーションシステムのモニターを見るときは、観察者は運転中である。このため、老眼鏡を掛け外しするのは危険であり、老眼鏡の掛け外しは事実上不可能である。それ以外の場面として、パソコン（ＰＣ）の液晶画面を観察する時も、いちいち老眼鏡を掛けるのは観察者にとって煩わしい。したがって、老眼鏡を掛け外しすることなくモニターを見ることのできる電子機器が望まれている。
【０００５】
すなわち、従来、老眼鏡を掛けなくても焦点の合った画像を見ることの出来るＦＰＤは存在していなかった。また、その様なモニターを搭載した電子機器は無かった。しかるに、最近ではこのような問題は指摘されつつあり、特許文献１には、エッジ強調をした補正画像を表示する方法が提案されている。また、特許文献２にはテプリッツ行列の逆行列で生成した事前補正画像を用いる方法が提案されている。更に特許文献３にはルーペを用いる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５５２４１３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２８３５５号公報
【特許文献３】特開２００９−６３６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１によるエッジ強調の手法では、表示情報を多少見易くはするものの、デフォーカス像を回復することは不可能である。特許文献１における補正は、像がボケる原因のデフォーカスの情報を用いた補正ではないためである。
【０００８】
また、特許文献２では、眼の焦点調節不足による点広がり関数からなるテプリッツ行列を元にして補正している。この場合、補正画像データに複素数は生じないものの、その結果、特許文献１と同じエッジ強調程度の補正に留まり、実際の効果は少なく実用には至っていない。
【０００９】
更に、特許文献３では、フレネルレンズをデジタルカメラのモニターであるＦＰＤの手前に取り付け、ルーペのようにＦＰＤを覗く例が示されている。しかし、老眼の補正をする為には、フレネルレンズをＦＰＤから数ｃｍ距離離す必要があり、実用的ではない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みて考案したもので、焦点が容易に合う表示装置、表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、複数の光射出点群と、光射出点群を投影する複数のレンズと、を備える表示装置において、光射出点群は少なくとも一つの光射出点を有し、それぞれのレンズが光射出点群の像を重ねて投影され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光射出点群の中の光射出点の重なりを観察者の眼の瞳に入射させることにより複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめ、レンズによって投影される光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さいことを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る表示装置において、光射出点群の像とレンズとの距離Ｆｆが次式（１）を満たすことが好ましい。
−Ｌ／２≦Ｆｆ≦∞・・・（１）
但し、
Ｌはレンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【００１３】
本発明に係る表示装置において、光射出点群のピッチＰｐとレンズのピッチＬｐが次式（２）を満たすことが好ましい。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋Ｆｂ） ・・・（２）
但し、
Ｆｂは光射出点群とレンズの距離、
Ｌはレンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【００１４】
本発明に係る表示装置においては、複数のレンズがマイクロレンズアレイで構成されることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る表示装置においては、少なくとも三色の光を発する光射出点を有することが好ましい。
【００１６】
本発明に係る表示装置においては、異なる色のサブ情報画素で構成される情報画素を有し、サブ情報画素に対応してレンズが設けられていることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る表示装置においては、異なる色のサブ情報画素の光射出点が投影像で重なるように複数のサブ情報画素で１つの光射出点群を形成し１つのレンズに対応させていることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る表示装置においては、三色が赤、緑、青を含んでいることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る表示装置においては、情報画素が同じ繰り返しの三色のサブ情報画素で構成され、光射出点群を形成するサブ情報画素の数が２つ或いは４つであることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る表示装置においては、情報画素が異なる順序の三色のサブ情報画素で構成され、光射出点群を形成するサブ情報画素の数が３つであることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る表示装置においては、マイクロレンズアレイの有効寸法が表示画素を有する表示デバイスの表示寸法に等しいか、或いは大きいことが好ましい。
【００２２】
本発明に係る表示装置においては、サブ情報画素の形状が短冊状であることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る表示装置においては、サブ情報画素２つに対してレンズが１つ設けられていることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る表示装置においては、サブ情報画素３つに対してレンズが１つ設けられていることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る表示装置においては、サブ情報画素４つに対してレンズが１つ設けられていることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る表示装置においては、光射出点の像の大きさが０．５から２．８ｍｍであることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る表示装置においては、マイクロレンズアレイのレンズの径が５０μｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
本発明に係る表示装置においては、情報画素に液晶表示デバイスを用いることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る表示装置においては、液晶デバイスの光源がＬＥＤ或いはＬＤであることが好ましい。
【００３０】
本発明に係る表示装置においては、情報画素に有機ＥＬデバイスを用いることが好ましい。
【００３１】
本発明に係る表示ユニットは、複数の開口群と、開口群を投影する複数のレンズと、を備える表示ユニットにおいて、開口群は少なくとも一つの開口を有し、それぞれのレンズが開口群の像を重ねて投影され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開口群の中の開口の重なりを観察者の眼の瞳に入射させることにより複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめることを特徴とする。
【００３２】
本発明に係る表示ユニットにおいて、開口群のピッチＰｐとレンズのピッチＬｐが次式（３）を満たすことが好ましい。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋Fｂ） ・・・（３）
但し、
Fｂは開口群とレンズの距離、
Ｌはレンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【００３３】
本発明に係る表示ユニットにおいて、複数のレンズがマイクロレンズアレイを構成することが好ましい。
【００３４】
本発明に係る表示ユニットにおいて、開口群がマイクロレンズアレイと一体に作られていることが好ましい。
【００３５】
本発明に係る表示ユニットにおいて、マイクロレンズアレイのレンズの大きさが５０μｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
本発明に係る表示ユニットにおいて、開口群がマイクロレンズアレイの一つの面に印刷で形成されることが好ましい。
【００３７】
本発明に係る電子機器は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００３８】
本発明に係る携帯用電子機器は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００３９】
本発明に係る携帯電話は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００４０】
本発明に係る携帯電話は、メール機能を備えることが好ましい。
【００４１】
本発明に係る携帯電話は、カメラ機能を備えることが好ましい。
【００４２】
本発明に係る撮像装置は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００４３】
本発明に係る撮像装置は、撮影条件を設定するスイッチが設けられたことが好ましい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、老眼鏡が無くても焦点が合う表示装置、表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の表示装置の光学系を示す図である。
【図３】眼のレンズの瞳一杯に透過した光束による像と、瞳より小さい光射出点像による光束が形成する像と、を比較する図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図５】複数の光射出点が観察者の瞳に投影された状態を示す図である。
【図６】第２実施形態の表示装置のマイクロレンズアレイと光射出点群を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例に係る表示装置のマイクロレンズアレイと光射出点群を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第４実施形態の表示ユニットのマイクロレンズアレイと光射出点群の構造を示す、レンズ側から見た斜視図、（ｂ）は光射出点群側から見た斜視図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図１０】第５実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図１２】第６実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図１４】第７実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【図１５】本発明の第８実施形態に係るデジタルカメラを示す斜視図である。
【図１６】本発明の第９実施形態に係る携帯電話を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態に係るカラー表示のためのサブ情報画素の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下に、本発明に係る表示装置、表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
カメラではレンズの絞りを絞ると被写界深度が拡大し、手前から奥まで焦点の合った写真を撮ることが出来ることが知られている。従って、眼の瞳を人為的に絞ることにより被写界深度を拡大して、老眼では焦点の合わせにくい近点にも焦点を合わせることが出来る。本発明は等価的に眼の瞳を絞ったことになる表示装置、或いは、それを搭載した表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置を提供する。
【００４７】
（第１実施形態）
図１に本発明に係る表示方法の考え方を示す。図１は、第１実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。図１において、レンズ１０３は表示を観察する者（観察者）の眼のレンズ、１０３ａは眼１０３の瞳である。もちろん、瞳１０３ａとは、眼のレンズ１０３の開口のことである。また、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは光射出点群を示している。光射出点群は、少なくとも１つの光射出点で構成されていればよい。図１では、光射出点群１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの各々は、１つの光射出点で構成されているので、光射出点と称して説明する。表示装置は１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで構成されている。
光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから射出される光は、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃによって、瞳１０３ａに、それぞれの像が重なるように投影される。そのため、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのピッチ（間隔）は、光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから射出される光が瞳１０３ａの位置で重なるように設定される。すなわち、図１から明らかなようにレンズのピッチと光射出点のピッチの比は、瞳１０３ａからレンズ１０２ｂまでの距離と瞳１０３ａから光射出点１０１ｂまでの距離との比に設定される。瞳１０３ａに投影される光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの像の大きさ１０４は、瞳１０３ａの径より小さく設定される。すなわち瞳１０３ａを通過する光束（大きさ１０４）は瞳１０３ａより小さい。
【００４８】
また、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、眼のレンズ１０３によって、網膜１０５に投影され、レンズの像１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを形成する。レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを画素と考えるとレンズの像１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは画素の像となる。光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに画像の信号を与えると画像を見ることが出来る。
但し老眼の人の目の場合、焦点は網膜１０５上に合わない。しかし、画素であるレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの結像に関しては瞳１０３ａより小さい光束（大きさ１０４）を用いているので、焦点深度の深い像が形成される。よって、観察者は、容易に焦点の合った画像を見ることが出来る。これに関しては図３を用いて後述する。
【００４９】
図２を用いて、光射出点１０１と、レンズ１０２について、それぞれの結像関係を説明する。図２は、第１実施形態の表示装置の光学系の一部を示す図である。ここで、光射出点１０１は、光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ（図１）の１つであり、レンズ１０２は、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（図１）の１つである。
【００５０】
図２において、光射出点１０１は、有限の面積を持つ微小領域として示されている。この光射出点１０１は、レンズ１０２によって眼のレンズ１０３に投影される。光射出点１０１上の点１０９ａから射出された光は、レンズ１０２を通過後、光線１０７ａ、１０７ｂ（実線）で示す光線となる。そして、これらの光線によって眼のレンズ１０３上に点１０９ａの像１１０ａが形成される。一方、光射出点１０１上の点１０９ｂから射出された光は、レンズ１０２を通過後、光線１０７ｃ、１０７ｄ（破線）で示す光線となる。そして、これらの光線によって、眼のレンズ１０３上に点１０９ｂの像１１０ｂが形成される。
【００５１】
また、レンズ１０２は、眼のレンズ１０３により、網膜１０５の近傍１０５’に結像される。具体的には、レンズ１０２の点１０２ａは、光線１０７ａ、１０８ａ、１０７ｃ、１０８ｃで示されるように、近傍１０５ａに結像する。また、レンズ１０２の点１０２ｂは、光線１０７ｂ、１０８ｂ、１０７ｄ、１０８ｄで示されるように、近傍１０５ｂに結像する。このように、網膜１０５の近傍１０５’に、レンズ１０２の像１０６が形成される。
レンズ１０２と眼のレンズ１０３までの距離をＦｆ、レンズ１０２と光射出点１０１との距離をＦｂとする。レンズ２の焦点距離をＦとすると、次式（４）が成り立つ。
１／Ｆｆ＋１／Ｆｂ＝１／Ｆ ・・・（４）
【００５２】
図１において、隣り合う光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ（或いは後述する光射出点群）のピッチ（繰返しの間隔）をＰｐ、隣り合うレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（後述するマイクロレンズアレイのレンズに相当する）のピッチをＬｐとすると、これらは次式（５）を満たす。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｆｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（５）
【００５３】
しかし、レンズ１０２の焦点距離は短く、観察者の眼の瞳１０３ａに投影される光射出点の像１０４の焦点深度は深い。同じ結像距離で焦点距離が短い場合、倍率が高くなる。すると、像側のＮＡが非常に小さくなるので焦点深度が深くなる。例えば後述する第２実施形態の数値例では、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの焦点距離が小さく、光射出点１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ（光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）の像を３００ｍｍ先に投影する場合、無限遠に投影するのと等価である場合が示されている。
【００５４】
また、瞳１０３ａ上で必ずしも焦点が正確に合っている必要はない。従って、図２に示すように、レンズ１０２と観察者の眼のレンズ１０３の瞳１０３ａまでの距離Ｌがレンズ１０２と光射出点群の像との距離Ｆｆに一致するのが理想であるが、一致する必要は無い。従って、理想的にはＦｆ＝Ｌ、すなわちＬｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋Ｆｂ）であるが、次式（１）が許容される。
−Ｌ／２≦Ｆｆ≦∞ ・・・（１）
なお、このピッチは、表示装置の水平方向、垂直方向で異なる場合もある。第３実施形態で詳述する。
【００５５】
瞳より小さい光射出点の像（大きさ１０４）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３（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１０３の屈折力が弱いので、網膜１０５上に焦点を結ぶことができない。従って、眼のレンズ１０３の瞳一杯に透過してきた光束１１１、１１２によって形成される点Ａと点Ｂの像は、それぞれ網膜１０５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。
【００５６】
一方、瞳より小さい光束１１３、１１４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。
【００５７】
図１において、光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃとは、有機ＥＬなどの自発光素子の場合は発光点そのものである。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、光射出点は開口部によって制限された光透過点である。なお、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、光射出点及び光透過点は、図１のように円形が好ましいが、必ずしも丸くなくても良い。
【００５８】
本実施形態では、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを画素と見なしている。よって、通常のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、有機ＥＬ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の画素を、第１実施形態の画素（レンズ）と区別して情報画素という。この情報画素は、光射出点に一対一に対応させても良いし、１つの情報画素に複数の光射出点を設けても良い。１つの情報画素に複数の光射出点を設ける例は、第３実施形態で示す。なお、以下の実施形態でもＦＰＤの画素を情報画素という。
【００５９】
通常のＬＣＤ、有機ＥＬ等のＦＰＤは、１つの情報画素をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブ情報画素で構成してカラー表示を行うことがある。光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃをサブ情報画素に対応させてＲＧＢのカラー表示が出来る。
【００６０】
なお、第１実施形態の表示装置では、瞳１０３ａより径が小さい光束（大きさ１０４）を瞳１０３ａに入射させるので、光束径が小さい分だけ明るさが減少する。減少した明るさを補うには、情報画素、例えば有機ＥＬの輝度を上げる、液晶パネルの輝度を上げる等の対応が望ましい。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（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、或いはＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いることが望ましい。
【００６１】
第１実施形態に係る表示装置は、観察者の瞳１０３ａに入射する光束１０４の径を瞳１０３ａの径より小さくすることにより、観察者の眼の被写界深度を拡大するという特徴を備える。その結果、第１実施形態に係る表示装置は、観察者が容易に焦点の合った表示（絵だけでなく文字など、表示される全ての情報）を見ることが出来る、という効果を奏する。具体的には、老眼の人でも老眼鏡を掛ける（外す）ことなく、容易に焦点の合った表示を見ることが出来る。また、第１実施形態の表示装置は上記の効果を備えるので、観察者の眼の負担を軽減することができる。
【００６２】
また、携帯電話、撮像装置（デジタルカメラ）、電子機器（電子ブックその他のモバイル機器や、カーナビゲーションシステム、ＰＣのモニター画面等）に第１実施形態の表示装置を用いれば、これらの装置において、老眼の人で、老眼鏡の掛け外しすることなくも焦点が合った状態で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、焦点の合った表示を見ることが出来る。従って、第１実施形態に係る電子機器では、通常の電子機器では表示が見えづらい老眼あるいは近視、乱視等の人でも、焦点が合った表示を見ることができる。よって、その結果、表示内容を理解して、正確に電子機器の操作を行うことが出来る。
【００６３】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。この表示装置は、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃと、を有している。光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、それぞれ複数の光射出点１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃを有する。また、光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、情報画素或いはサブ情報画素に該当する。光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、それぞれ、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと一対一で対応しているようにみえるが、観察者の瞳が光射出点群像１２２aの位置にある場合は、光射出点群１２１ａ、１２１ｂがレンズ１０２ｂ、１０２ｃに対応する。なお、各光射出点群に含まれる光射出点は、第１、第２実施形態のように１つであってもよい。また、第１実施形態に係る表示装置と同様の部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、レンズ１０２ｂによってそれぞれ投影される。これにより、光射出点群像１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが、それぞれ形成される（図４）。また、レンズ１０２ａによって、光射出点群１２１ａは光射出点群像１２２ｂの位置に投影され、光射出点群１２１ｂは、光射出点群像１２２ｃの位置に投影される。また、レンズ１０２ｃによって、光射出点群１２１ｂは光射出点群像１２２ａの位置に投影され、光射出点群１２１ｃは光射出点群像１２２ｂの位置に投影される。なお、本実施形態の表示装置においても、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃによって、瞳１０３ａに、光射出点１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃの像が重なるように投影される。また、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃについては、眼のレンズ１０３によって網膜上にこれらの投影像１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃが形成される。光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ間のピッチＰｐとレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのピッチＬｐの関係も、次式（５）を満たす。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｆｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（５）
Ｆｆは、レンズ１０２ｂから光射出点群の像１２２ｂまでの距離、
Ｆｂは、光射出点群１２１ｂとレンズ１０２ｂとの距離、
である。
なお、光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃをＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）にそれぞれ対応させれば、観察者はカラー画像を観察できる。なお、光射出点群の間に隙間があるように描かれているが、説明の便宜上のもので、実際には不必要な隙間が無いのは、言うまでもない。
【００６５】
図５は、光射出点（図４における１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ）が観察者の瞳１０３ａに投影されて、投影像を形成している状態を示す図である。図５では、図４の光射出点１２３ａが投影されたものとして説明する。また、投影像１２５は、瞳１０３ａ上における光射出点１２３ａの像である。
図５（ａ）に示すように、瞳１０３ａ上の投影像１２５が、観察者の眼の瞳１０３ａに対して適切な大きさの場合は、瞳１０３ａに１つの光射出点の像（瞳１０３ａより小さい大きさの像）が形成される。この場合、瞳よりも小さい光束が入るので、被写界深度の拡大効果が生じる。図５（ａ）では、光射出点の瞳１０３ａ上での投影像１２５が、図３における瞳１０３ａ上での光束１１３、１１４の大きさに相当する共に、網膜１０５上での広がりに相当する。
【００６６】
一方、投影像１２５の大きさと配置が適切でない場合は、複数の光射出点による光束が同時に瞳１０３ａに入り、被写界深度の拡大効果が阻害される。図５（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４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１０３ａに入射する光束（瞳に形成される光射出点の投影像の数は４つ以下になるように配置することが望ましい。なお、この光射出点群は、有機ＥＬ表示デバイスの場合、その情報画素の発光パターン、また、液晶表示デバイスの場合、その情報画素に設けられた光透過点群である。
【００６７】
光射出点を投影するとき、少なくとも１つの光射出点が瞳１０３ａ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１０３ａに入射する光束の径、すなわち投影像１２５の大きさは瞳１０３ａの径より小さい径が望ましい。レンズによる光射出点の投影像が瞳径より小さければ、被写界深度を拡大する効果がある。通常の明るさのときの瞳１０３ａの径が３ｍｍ程度とすると、被写界深度を拡大するには、光束径（光射出点の像の径、大きさ）は、２．８ｍｍ以下が好ましい。
【００６８】
一方、光射出点からの光束の径が小さくなると眼の解像力が悪化する。
光束径をΦ、波長をλとすると、眼の角解像力θは、次式（６）で求められる。
【００６９】
【数１】
【００７０】
従って、光束径２ｍｍの解像力（回折限界）は、ほぼ視力１．０に相当する（波長０．５５μｍ）。これに対して、光束を１ｍｍに絞ると視力は０．５に低下するが、３００ｍｍ先で０．１７ｍｍ程度の解像力があるので通常は問題が無い。光束径を０．５ｍｍにまで絞ると視力が０．２５相当まで低下する。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、光束径を０．２ｍｍにまで絞ると視力は０．１相当にまで低下し、３００ｍｍ先での解像力は０．９ｍｍに低下する。従って、光束径を０．５ｍｍ程度に絞るのが下限である。
【００７１】
なお、光射出点の投影像の強度分布が回折などによってはっきりしない場合がある。また、光射出点の明るさ分布をレーザーのようなガウス分布とすることも出来る。このように投影像の境界がはっきりしない場合には、投影像の大きさを等価的に半値全幅と考えることが出来る。
【００７２】
老眼の人が物を見難い距離は、近距離が多い。そのため、３００ｍｍ程度の距離が見やすくなるように、観察者までの距離を３００ｍｍと考えて、光射出点の像を３００ｍｍ先に投影するのが好ましい。応用によってはより短距離も考えられる。被写界深度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。
【００７３】
また、レンズの径は、一つ一つが画素の大きさに相当するので、高精細の表示を行うには５００μｍ以下が好ましい。更に、視力１．０の人が３００ｍｍはなれた物体を見るときの解像力は約０．１ｍｍであり、レンズ（レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）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。
【００７４】
回折による広がり角ψは、開口の大きさ（直径或いは一辺の長さ）をＤとしておおよそ、次式（７）で表される。
【００７５】
【数２】
【００７６】
従って、距離Ｚで観察すると光束の大きさφは、次式（８）に示すように、広がることになる。
【００７７】
【数３】
【００７８】
よって、Ｄ＝５０μｍの場合、φ＝３．３ｍｍとなり、瞳を光束で等価的に絞る効果がほとんどなくなることが分かる。従って、レンズの大きさは５０μｍ以上であることが好ましい。また、光束の大きさを瞳上で１ｍｍに保つ為のレンズの大きさは観察距離３００ｍｍのとき、１６５μｍである。以上より、レンズの大きさは５０〜５００μｍであることが望ましい。
【００７９】
図６に、第２実施形態の表示装置の変形例を示す。図６は、図４におけるレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃをマイクロレンズアレイで構成したものである。図６では、簡単の為に３×３の画素（レンズ）を示している。
変形例の表示装置は、マイクロレンズアレイ１２７と光射出点群１２８を備える。マイクロレンズアレイ１２７は、複数のレンズ１２７’で構成されている。光射出点群１２８は複数あり、それぞれが、レンズ１２７’に対応して設けられている。
【００８０】
マイクロレンズアレイ１２７の各レンズ間のピッチＬｐｘ、Ｌｐｙは、光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ（通常情報画素に相当する）のピッチをＰｐｘ、Ｐｐｙとして、次の式（９）及び式（１０）を満たす。
Ｌｐｘ＝ＰｐｘＦｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（９）
Ｌｐｙ＝ＰｐｙＦｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（１０）
ここで、
Ｆｆは、レンズ１０２ｂから光射出点群の像１２２ｂまでの距離、
Ｆｂは、光射出点群１２８とレンズ１２７’との距離、
である。
【００８１】
また、光射出点群１２８は上式（９）、（１０）の条件を満たしていれば、マイクロレンズとの相対位置に制限はなく、左右に少しずれていても問題ない。但し、レンズ面内に傾きがあると、光射出点が観察者の眼の瞳近傍に投影されたときに、各投影像が重ならないので、傾きは少ないことが望ましい。
なお、表示デバイスとして液晶パネルを用いたときは、その各情報画素に各光射出点群１２８が対応する。有機ＥＬデバイスの場合は、有機ＥＬデバイスで各光射出点群１２８を形成することができる。
また、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。
【００８２】
以下、第２実施形態の数値例を示す。なお、数値例におけるレンズは、図４の場合はレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを指し、図６の場合はレンズ１２７’を指す。
観察者までの距離をＦｆ、レンズによる投影倍率をｍとすると、レンズと光射出点との距離（後側焦点位置）Ｆｂは、Ｆｂ＝Ｆｆ／ｍとなり、レンズの焦点距離Ｆは、Ｆｂ×Ｆｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ）となる。なお、レンズと眼のレンズまでの距離Ｌ、すなわち観察者までの距離Ｌがレンズと光射出点群の像までの距離Ｆｆと等しい（Ｆｆ＝Ｌ）理想的な場合を想定している。
光射出点の大きさを２μｍとして、観察者の瞳に１ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は５００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は０．５９９ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置０．６ｍｍに置かれる。レンズの焦点距離が小さいので３００ｍｍ先に投影する場合、無限投影とほぼ同じになる。互いに最も近接する光射出点の間隔を６μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００８３】
光射出点の大きさを５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は３００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は０．９９７ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置１．０ｍｍに置かれる。互いに最も近接する光射出点の間隔を１０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００８４】
光射出点の大きさを１０μｍとして、観察者の瞳に２ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は２００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は１．４９ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置１．５ｍｍに置かれる。互いに最も近接する光射出点の間隔を１５μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００８５】
光射出点の大きさが１５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は１００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は２．９７ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置３．０ｍｍに置かれる。互いに最も近接する光射出点の間隔を３０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００８６】
光射出点の大きさを１０μｍとして、観察者の瞳に１．２５ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は１２５倍となる。観察者までの距離を２５０ｍｍとすると、レンズの焦点距離は１．９８ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置２．０ｍｍに置かれる。
【００８７】
光射出点の大きさを２０μｍとして、観察者の瞳に１ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は５０倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は５．８８ｍｍとなる。光射出点は、レンズの後側焦点位置６．０ｍｍに置かれる。
【００８８】
（第３実施形態）
図７に、三色のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）カラー表示の表示装置構成の詳細を示す。図７は、第３実施形態に係る表示装置のマイクロレンズアレイと光射出点群を示す斜視図である。
図７において、１つの光射出点群１３２は、１つの情報画素１３５に対応している。情報画素１３５は、サブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｇで構成されている。サブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｇの各々は短冊状で、Ｒ，Ｇ，Ｂの色に対応している。このような構造（並び）は、ＬＣＤ等のカラー表示でよく見られるストライプ型のカラー表示の色の並びと同じである。そしてサブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂの中には少なくとも１つの光射出点１３３が設けられている。本実施形態では、３つの光射出点１３３が各サブ情報画素に設けられている。また、その光射出点１３３の配置は、いずれのサブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂも同一の配置である。サブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂは、新たな光射出点群を形作っている。情報画素１３５は正方形が好ましく、短冊状のＲＧＢのサブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂは横幅が縦幅の１／３となっている。
【００８９】
マイクロレンズアレイ１３１のレンズもサブ情報画素に対応して３つの短冊状のレンズで構成されている。１つのサブ情報画素の複数の光射出点１３３からは、同じ色の光が射出される。また、サブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｇからは、それぞれＲＧＢの光が射出される。射出された各々の光はマイクロレンズアレイ１３１のレンズによって観察者の瞳に入射する。また、短冊状のレンズの各々は、眼のレンズによって結像され、網膜上に短冊状のＲＧＢ像（短冊状のレンズの像）が形成される。これによって、観察者はカラー画像を見ることが出来る。
なお、光射出点群のピッチとマイクロレンズアレイのレンズのピッチの関係は、先の実施形態と同様である。
【００９０】
例えば、一辺１８０μｍの情報画素１３５のＬＣＤ或いは有機ＥＬを用いた場合、サブ情報画素に対応する短冊状のレンズの大きさは６０×１８０μｍとなる。情報画素１３５中の光射出点１３３の大きさを１５μｍとすると、観察者の瞳に１．５ｍｍの投影像を入射させる場合には、レンズの投射倍率は１００倍となる。観察者までの距離Ｆｆを３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離Ｆは２．９７ｍｍとなる。光射出点１３３はレンズの後側焦点位置Ｆｂ＝３．０ｍｍに置かれる。
【００９１】
Ｌｐｘ＝ＰｐｘＦｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（９）
Ｌｐｙ＝ＰｐｙＦｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（１０）
上式（９）、（１０）より、短冊状のレンズの大きさは５９．４×１７８．２μｍとなる。短冊状のレンズによって投影される光射出点１３３の光束径は、回折によって広がり、約２．７８ｍｍとなる。この広がりは、通常の眼の瞳径３ｍｍよりも小さいので被写界深度の拡大効果がある。
【００９２】
２４０×３２０の情報画素１３５のＬＣＤ或いは有機ＥＬ等の表示デバイスを用いた場合、その表示領域の大きさは、４３．２×５７．６ｍｍである。これらの情報画素１３５のサブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂにレンズを対応させると２４０×３（ＲＧＢ）×３２０＝７２０×３２０個のマイクロレンズアレイ１３１となり、その寸法は、４２．８×５７．０３ｍｍとなる。しかし、上述のようにレンズと情報画素１３５（光射出点群１３２）の位置関係に制限はない。したがって、もっと大きなマイクロレンズアレイ１３１にしても良い。
【００９３】
例えば、表示デバイスと同じ大きさのマイクロレンズアレイ１３１を用いると表示デバイスの大きさを有効に活かすことができ望ましい。例えば、４３．２×５７．６ｍｍのマイクロレンズアレイ１３１を用いるとするとレンズの数は、７２７×３２３個となる。すなわち、マイクロレンズアレイ１３１の有効寸法が表示画素を有する表示デバイスの表示寸法より大きいことが望ましい。
なお、色再現性を良くするためにＲ、Ｇ、Ｂにもう一色加えることも考えられる。
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。
【００９４】
（第４実施形態）
図８（ａ）は、第４実施形態に係る表示ユニットのマイクロレンズアレイと光射出点群の構造を示す、レンズ側から見た斜視図、（ｂ）は光射出点群側から見た斜視図である。第４実施形態の表示ユニットは、２以上の任意の数のレンズを用いて構成できるが、ここではそのうち３×３個の例を示している。
【００９５】
図８に示すように、マイクロレンズアレイ１３７の裏面に光射出点群１３８が設けられている。光射出点群１３８は、光射出点となる開口を備え、光射出点群１３８は開口群である。この開口群は、マイクロレンズアレイ１３７の一つの面を金属薄膜（例えば、クロム）で遮光し、この遮光薄膜の所望位置にエッチングなどで形成する。あるいは、マイクロレンズアレイ１３７の一つの面にブラックカーボンなどを含む遮光樹脂を塗布して、開口を開けても作ることが出来る。塗布の方法としては、凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷などの印刷方法が考えられる。さらに、遮光板に穴を開け、マイクロレンズアレイ１３７に付けることも可能である。
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。
【００９６】
（第５実施形態）
ところで、最近のＬＣＤの高精細化に伴い、情報画素の大きさは一辺９０μｍ程度になっている。この場合、サブ情報画素の大きさは３０×９０μｍとなる。このようなサブ情報画素の微細化に対応させてレンズを小さくすると、光射出点の投影像の回折による広がりにより、眼の瞳より小さな径の投影像を形成できないという課題が生じる。
【００９７】
この課題を解決する一例として、図９にサブ情報画素を２つ合わせて情報画素と、この情報画素に１つのレンズを対応させた例を示す。図９は、第５実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
ＬＣＤや有機ＥＬ等の情報画素１４１は、短冊状のサブ情報画素で構成されている。サブ情報画素のおのおのには、Ｒ、Ｇ、Ｂの色が割り当てられｒ、サブ情報画素Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４がこの順に並んでいる。これらのサブ情報画素はＲＧＢの順の繰り返しとなっているが、ＲＧＢ以外の並びの繰り返しでも良い。これらの各サブ情報画素上には、少なくとも１つの光射出点が設けられている。また、レンズの大きさ・形状は情報画素を構成する２つのサブ情報画素を合わせた大きさ・形状と同じにしている。
【００９８】
本実施形態の表示装置では、２つの隣り合った、サブ情報画素Ｂ１、Ｒ２で１つの情報画素を構成し、この情報画素により１つの光射出点群を形成している。そして、この情報画素と対向する位置に、１つのレンズ１４４ａを配置している。同様に、レンズ１４４ｂには、サブ情報画素Ｇ２、Ｂ２が対応し、レンズ１４４ｃには、サブ情報画素Ｒ３、Ｇ３が対応している。それ以外の対応は図９のとおりである。なお、実際にはもっと多くのサブ情報画素が二次元に配列されている。
【００９９】
この表示装置では、レンズ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃを含むマイクロレンズアレイ１４２によって、光射出点の像は眼の瞳１４６の近傍１４５に投影される。レンズ１４４ａによる投影像Ｇ２、Ｒ２、Ｂ１、Ｇ１の位置に対応して、レンズ１４４ｂによって投影像Ｒ３、Ｂ２、Ｇ２、Ｒ２が、レンズ１４４ｃによって投影像Ｂ３、Ｇ３、Ｒ３、Ｂ２が、それぞれ形成されている。すなわち、投影像は元のサブ情報画素の並びを２つずらして重ねている。この説明では、サブ情報画素単位で述べたが、実際にはサブ情報画素中にある光射出点の単位で、各色の並びを２つずつずらして重ねている。光射出点の投影像を２つずらして重ねることにより、１つの投影像の中にＲＧＢを重ねている。異なる色のサブ情報画素が投影像で重なるように２つのサブ情報画素で１つの光射出点群を形成し１つのレンズに対応させている。従って、どの光射出点の投影像を瞳に入射させてもＲＧＢの光束が入射することとなりカラー画像を見ることが出来る。
【０１００】
例えば、眼の瞳１４６に投影される光射出点の投影像をＲ２、Ｂ２、Ｇ３とすると、図１０で示す画像１４７が網膜上で観察される。先に述べたように網膜で観察する画素はレンズである。図１０では、レンズ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃを、それぞれＲ２、Ｂ２、Ｇ３のサブ情報画素（より詳しくは光射出点）からの光束が通過する。そのため、レンズ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃが網膜上で結像されると、そこにＲ、Ｇ、Ｂの像が形成される。すなわち、観察者はＲＧＢのカラー画像を見ることが出来る。例えば、高精細のＬＣＤの情報画素の大きさを一辺９０μｍとするとＲＧＢのサブ情報画素は３０×９０μｍであるが、２つ合わせると６０×９０μｍの複合画素となる。すなわちＰｐｘ＝６０、Ｐｐｙ＝９０となる。これを先の実施形態と同様にＦ＝２．９７ｍｍのレンズで３００ｍｍ先の瞳１４６に投影する場合は、これに対応するレンズは５９．４×８９．１μｍの矩形状のレンズである。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりは２．７７ｍｍに抑えられる。
【０１０１】
なお、本実施形態の表示装置では観察できる画素数が半減するが、レンズの径が小さくならないので明るさは減少しない。
以上により、既存のＦＰＤのＲＧＢ配列を変更することなく、回折による光射出点の投影像の広がりを抑制し、被写界深度効果を維持できる。すなわち、既存のＦＰＤを情報画素として用いることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【０１０２】
（第６実施形態）
図１１にサブ情報画素を４つ合わせて情報画素とし、この情報画素に１つのレンズを対応させた例を示す。図１１は、第６実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
ＬＣＤや有機ＥＬ等の情報画素１５１は、短冊状のサブ情報画素で構成されている。サブ情報画素のおのおのには、Ｒ、Ｇ、Ｂの色が割り当てられ、サブ情報画素がＲ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４が、この順に並んでいる。このサブ情報画素上に少なくとも１つの光射出点が設けられている。また、レンズの大きさ・形状は情報画素を構成する４つのサブ情報画素を合わせたものと同じにしている。
【０１０３】
本実施形態の表示装置では、４つのサブ情報画素Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２で１つの情報画素を構成し、この情報画素により１つの光射出点群を形成している。そして、この情報画素と対向する位置に、１つのレンズ１５４ａを配置している。同様に、レンズ１５４ｂには、サブ情報画素Ｇ２、Ｂ２、Ｒ３、Ｇ３が対応し、レンズ１５４ｃには、サブ情報画素Ｂ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４が対応している。情報画素１５１は、実際にはもっと多くのサブ情報画素が二次元に配列されている。
【０１０４】
光射出点の像は、レンズ１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃを含むマイクロレンズアレイ１５２によって、眼の瞳１５６の近傍１５５に投影される。レンズ１５４ａによる投影像Ｒ２、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１の位置に対応して、レンズ１５４ｂによって投影像Ｇ３、Ｒ３、Ｂ２、Ｇ２が形成され、レンズ１５４ｃによって投影像Ｂ４、Ｇ４、Ｒ４、Ｂ３が形成されている。すなわち、投影像は元になるサブ情報画素の並びを４つずらして重ねている。この説明では、サブ情報画素単位で述べたが、実際にはサブ情報画素中にある光射出点の単位で、各色の並びを４つずつずらして重ねている。光射出点の投影像を４つずらして重ねることにより、１つの投影像の中にＲＧＢを重ねている。異なる色のサブ情報画素が投影像で重なるように４つのサブ情報画素で１つの光射出点群を形成し１つのレンズに対応させている。従って、どの光射出点の投影像を瞳に入射させてもＲＧＢの光束が入射することとなりカラー画像を見ることが出来る。
【０１０５】
例えば、眼の瞳１５６に投影される光射出点の投影像をＧ１、Ｂ２、Ｒ４とすると、図１２で示す画像１５７が網膜上で観察される。図１２は、第６実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
先に述べたように網膜で観察する画素はレンズの像である。図１２では、レンズ１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃを、それぞれＧ１、Ｂ２、Ｒ４のサブ情報画素（より詳しくは光射出点）からの光束が通過する。そのため、レンズ１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃが網膜上で結像されると、そこにＲ、Ｇ、Ｂの像が形成される。すなわち、観察者は、ＲＧＢのカラー画像を見ることが出来る。例えば、高精細のＬＣＤの情報画素の大きさを一辺９０μｍとするとＲＧＢのサブ情報画素は３０×９０μｍであるが、４つ合わせると１２０×９０μｍの複合画素となる。すなわちＰｐｘ＝１２０、Ｐｐｙ＝９０となる。これを先の実施形態と同様にＦ＝２．９７ｍｍのレンズで３００ｍｍ先の瞳１５６に投影する場合は、これに対応するレンズは１１８．８×８９．１μｍの矩形状のレンズである。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりは１．４ｍｍに抑えられる。
【０１０６】
なお、観察者は観察できる画素数が１／４に減少するが、レンズの径が小さくならないので明るさは減少しない。
【０１０７】
（第７実施形態）
図１３にサブ情報画素を３つ合わせて情報画素とし、この情報画素に１つのレンズを対応させた例を示す。すなわちＲ、Ｇ、Ｂのサブ情報画素を含む通常の情報画素にレンズを対応させる。ただし、情報画素内でのＲ、Ｇ、Ｂの並びを変化させる。ここで、図１３は、第７実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。図１４は、第７実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【０１０８】
ＬＣＤや有機ＥＬ等の情報画素１６１は、短冊状のサブ情報画素で構成されている。サブ情報画素のおのおのには、Ｒ、Ｇ、Ｂの色が割り当てられ、サブ情報画素Ｇ０、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ２、Ｂ３、Ｒ３、Ｇ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４が、この順に並んでいる。このように、本実施形態では、サブ情報画素の並びがＲＧＢの順の繰り返しになっていない。そのため、１つの情報画素が３つのサブ情報画素で構成されている場合、隣接する２つの情報画素を比べると、サブ情報画素の色の並びが異なる。また、これらのサブ情報画素上には、少なくとも１つの光射出点が設けられている。なお、レンズの大きさ・形状は情報画素を構成する３つのサブ情報画素を合わせた大きさ・形状、すなわち情報画素の大きさ・形状と同じにしている。
【０１０９】
本実施形態の表示装置では、３つのサブ情報画素Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１で１つの情報画素を構成し、この情報画素により１つの光射出点群を形成している。そして、この情報画素と対向する位置に、１つのレンズ１６４ａを配置している。同様に、レンズ１６４ｂにサブ情報画素Ｇ２、Ｂ２、Ｒ２が対応し、レンズ１６４ｃにはサブ情報画素Ｂ３、Ｒ３、Ｇ３が対応している。実際にはもっと多くのサブ情報画素が二次元に配列されている。
【０１１０】
光射出点の像は、レンズ１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃを含むマイクロレンズアレイ１６２によって、眼の瞳１６６の近傍１６５に投影される。レンズ１６４ａによる投影像Ｇ０、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２の位置に対応して、レンズ１６４ｂによって投影像Ｂ１、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ２、Ｂ３が形成され、レンズ１６４ｃによって投影像Ｒ２、Ｂ３、Ｒ３、Ｇ３、Ｒ４が形成されている。すなわち、投影像は元となるサブ情報画素の並びを３つずらして重ねている。この説明では、サブ情報画素単位で述べたが、実際にはサブ情報画素中にある光射出点の単位で、光射出点の投影像を３つずらして重ねることにより、１つの投影像の中にＲＧＢを重ねている。
【０１１１】
情報画素中のサブ情報画素がＲＧＢの同じ繰り返しの場合、同じ色が重なって投影されてしまう。そこで本実施形態では、情報画素中のサブ情報画素のＲＧＢの繰り返しを、情報画素ごとで異なる順序にした。本実施形態の表示装置では、３つのサブ情報画素で１つの光射出点群を形成し、異なる色のサブ情報画素を投影した時にこれらの投影像が、重なるように１つの光射出点群に１つのレンズを対応させている。そして、光射出点の投影像を３つずらして重ねることにより、１つの投影像の中にＲ、Ｇ、Ｂの像を重ねることができる。従って、どの光射出点の投影像を瞳に入射させてもＲＧＢの光束が入射することとなりカラー画像を見ることが出来る。
【０１１２】
例えば、眼の瞳１６６に投影される光射出点の投影像をＢ１、Ｒ２、Ｇ３とすると、図１４で示す画像１６７が網膜上で観察される。先に述べたように網膜で観察する画素はレンズの像である。図１３では、レンズ１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃを、それぞれＢ１、Ｒ２、Ｇ３のサブ情報画素（より詳しくは光射出点）からの光束が通過する。そのため、レンズ１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃが網膜上で結像されると、そこにＲ、Ｇ、Ｂの像が形成される。すなわち、観察者は、ＲＧＢのカラー画像を見ることが出来る。
【０１１３】
例えば、高精細のＬＣＤの情報画素の大きさを一辺９０μｍとするとＲＧＢのサブ情報画素は３０×９０μｍであるが、３つ合わせると情報画素と同じ９０×９０μｍの複合画素となる。これを先の実施形態と同様にＦ＝２．９７ｍｍのレンズで３００ｍｍ先の瞳１６６に投影する場合は、これに対応するレンズは８９．１×８９．１μｍの矩形状のレンズである。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりは１．８ｍｍに抑えられる。
なお、観察できる画素数が１／３に減少するが、レンズの径が小さくならないので明るさは減少しない。
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。
【０１１４】
（第８実施形態）
図１５には上述の表示装置を適用した撮像装置の一例であるデジタルカメラを示している。図１５は、第８実施形態に係るデジタルカメラを示す斜視図である。
デジタルカメラ１７１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１７２、モードボタン１７３、表示装置１７４が設けられている。使用者（観察者）は撮像レンズを通して撮像された像を表示装置１７４で確認しながらレリースボタン１７２を押して撮影を行う。
【０１１５】
デジタルカメラ１７１の表示装置１７４には、図７等で示したマイクロレンズアレイと光射出点を有する画素構成の表示装置を用いる。従って、老眼や近眼、乱視の人でもメガネを掛け外しすることなく表示された像を確認することができる。ピントや構図を確認することができる。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１７３で好みの撮影モードを選択して撮影することも可能となる。すなわち、老眼や遠視、近視、乱視の人でもメガネの掛け外しすることなく表示を確認できるモニター（表示装置１７４）を備えてこそ本来の機能を使用することができる。なお、モードボタンとは、撮影感度や風景モード、夜景モードなど、撮影条件を設定するスイッチ類のことであり、図示しないズームレバー（ズームの操作用スイッチ）も含む。ここでは、１つしか示していないが、複数設けてもよい。
なお、表示装置のその他の構成、作用、効果については、上述の実施形態と同様である。
【０１１６】
（第９実施形態）
図１６に上述の表示装置を適用した携帯電子機器の一例として携帯電話を示している。図１６は、第９実施形態に係る携帯電話を示す斜視図である。
携帯電話１８１は、通話スイッチや文字入力用のテンキー１８３や表示装置１８２を備えている。携帯電話１８１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１８２を備えている。
【０１１７】
携帯電話１８１は、表示装置１８２として図６等に記載のマイクロレンズアレイと光射出点を有する画素構成の有機ＥＬデバイスを用いており、老眼や近視、乱視の人でもメガネを掛け外しすることなく表示装置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。また、カメラモードスイッチ１８４を押すことによって、携帯電話１８１に一体的に設けられている図示しないカメラによって写真を撮影することも可能である。老眼や近視、乱視の人でも老眼鏡を掛け外し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。すなわち、老眼や遠視、近視、乱視の人でもメガネの掛け外しすることなく表示を確認できるモニター（表示装置１８２）を備えてこそ、携帯電話に付加された機能を使用することができるのである。なお、表示装置１８２としては、液晶デバイスを用いた、上述の実施形態に係る表示装置を使っても良い。
なお、表示装置のその他の構成、作用、効果については、上述の実施形態と同様である。
【０１１８】
（第１０実施形態）
図１７は、第１０実施形態に係るカラー表示のためのサブ情報画素の配置例を示す図である。
カラー表示の画素配置には、上述の短冊状（ストライプ）のほかに、ダイアゴナル配置（図１７（ａ））とデルタ配置（図１７（ｂ））がある。これらの場合もサブ情報画素１９２、１９７を４つ合わせて１つの情報画素１９１、１９６（光射出点群）として１つのレンズに対応させることができる。したがって、図１７のように４つの画素１９２、１９７（サブ情報画素）を１つの画素レンズに対応させることにより観察者の瞳上でＲＧＢを重ねることができる。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりを抑えられる。
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明に係る表示装置、並びに、それを備える表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置は、ＦＰＤを備えた携帯電話、デジタルカメラ、電子ブックなどのモバイル機器に有用である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０１ 光射出点
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ 光射出点
１０２ レンズ
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ レンズ
１０３ 眼のレンズ
１０３ａ 瞳
１０４ 光束
１０５ 網膜
１０５ａ、１０５ｂ 近傍
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ 像
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ 光線
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ 光線
１０９ａ、１０９ｂ 光射出点
１１０ａ、１１０ｂ 光束
１１１、１１２、１１３、１１４ 光束
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ 光射出点群
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ 光射出点群像
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ 光射出点
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ 投影像
１２５ 投影像
１２７ マイクロレンズアレイ
１２８ 光射出点群
１３１ マイクロレンズアレイ
１３２ 光射出点群
１３３ 光射出点
１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂ サブ情報画素
１３５ 情報画素
１３７ マイクロレンズアレイ
１３８ 光射出点群
１４１ 情報画素
１４２ マイクロレンズアレイ
１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ 光射出点群
１４５ 近傍
１４６ 眼の瞳
１４７ 画像
１５１ 情報画素
１５２ マイクロレンズアレイ
１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ レンズ
１５５ 近傍
１５６ 眼の瞳
１５７ 画像
１６１ 情報画素
１６２ マイクロレンズアレイ
１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ レンズ
１６５ 近傍
１６６ 眼の瞳
１６７ 画像
１７１ デジタルカメラ
１７２ レリースボタン
１７３ モードボタン
１７４ 表示装置
１８１ 携帯電話
１８２ 表示装置
１８３ テンキー
１８４ カメラモードスイッチ
１９１ 情報画素
１９２ サブ情報画素
１９６ 情報画素
１９７ サブ情報画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、並びに、この表示装置を備えた、表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像や文字を表示する表示装置（ディスプレイ）として、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイがある。しかし、これらの表示装置は視度の調節が出来ない。高齢化社会の進展に伴って老眼（老視）の高齢者が増えており、視度調節が可能な表示装置、特にフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が望まれている。携帯電話の普及やデジタルカメラの普及により、屋外でＦＰＤによる表示を見る機会が増えている。更に本の代わりに電子ブックの利用も増加している。このように携帯電話やデジタルカメラ等のモバイル機器のＦＰＤを見るときに、いちいち老眼鏡を掛け外しするのは非常に煩わしい。
【０００３】
携帯電話は、電話として使用するよりも、メールの使用、ゲーム等の場面でＦＰＤを見る機会が多い。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が用いられているが、このデジタル一眼レフカメラにおいて、遠方の被写体を見つつ、ライブビューモニターを見るのに、いちいち老眼鏡を掛けたり外したりするのは、実際的ではない。さらに、撮影モードの変更等、モニターを利用したＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェイス）を使用することが多くモニターを見る必要性は高い。
【０００４】
また、カーナビゲーションシステムのモニターを見るときは、観察者は運転中である。このため、老眼鏡を掛け外しするのは危険であり、老眼鏡の掛け外しは事実上不可能である。それ以外の場面として、パソコン（ＰＣ）の液晶画面を観察する時も、いちいち老眼鏡を掛けるのは観察者にとって煩わしい。したがって、老眼鏡を掛け外しすることなくモニターを見ることのできる電子機器が望まれている。
【０００５】
すなわち、従来、老眼鏡を掛けなくても焦点の合った画像を見ることの出来るＦＰＤは存在していなかった。また、その様なモニターを搭載した電子機器は無かった。しかるに、最近ではこのような問題は指摘されつつあり、特許文献１には、エッジ強調をした補正画像を表示する方法が提案されている。また、特許文献２にはテプリッツ行列の逆行列で生成した事前補正画像を用いる方法が提案されている。更に特許文献３にはルーペを用いる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５５２４１３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２８３５５号公報
【特許文献３】特開２００９−６３６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１によるエッジ強調の手法では、表示情報を多少見易くはするものの、デフォーカス像を回復することは不可能である。特許文献１における補正は、像がボケる原因のデフォーカスの情報を用いた補正ではないためである。
【０００８】
また、特許文献２では、眼の焦点調節不足による点広がり関数からなるテプリッツ行列を元にして補正している。この場合、補正画像データに複素数は生じないものの、その結果、特許文献１と同じエッジ強調程度の補正に留まり、実際の効果は少なく実用には至っていない。
【０００９】
更に、特許文献３では、フレネルレンズをデジタルカメラのモニターであるＦＰＤの手前に取り付け、ルーペのようにＦＰＤを覗く例が示されている。しかし、老眼の補正をする為には、フレネルレンズをＦＰＤから数ｃｍ距離離す必要があり、実用的ではない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みて考案したもので、焦点が容易に合う表示装置、表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、複数の光射出点群と、光射出点群を投影する複数のレンズと、を備える表示装置において、光射出点群は少なくとも一つの光射出点を有し、それぞれのレンズが光射出点群の像を重ねて投影され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光射出点群の中の光射出点の重なりを観察者の眼の瞳に入射させることにより複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめ、レンズによって投影される光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さいことを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る表示装置において、光射出点群の像とレンズとの距離Ｆｆが次式（１）を満たすことが好ましい。
−Ｌ／２≦Ｆｆ≦∞・・・（１）
但し、
Ｌはレンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【００１３】
本発明に係る表示装置において、光射出点群のピッチＰｐとレンズのピッチＬｐが次式（２）を満たすことが好ましい。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋Ｆｂ） ・・・（２）
但し、
Ｆｂは光射出点群とレンズの距離、
Ｌはレンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【００１４】
本発明に係る表示装置においては、複数のレンズがマイクロレンズアレイで構成されることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る表示装置においては、少なくとも三色の光を発する光射出点を有することが好ましい。
【００１６】
本発明に係る表示装置においては、異なる色のサブ情報画素で構成される情報画素を有し、サブ情報画素に対応してレンズが設けられていることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る表示装置においては、異なる色のサブ情報画素の光射出点が投影像で重なるように複数のサブ情報画素で１つの光射出点群を形成し１つのレンズに対応させていることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る表示装置においては、三色が赤、緑、青を含んでいることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る表示装置においては、情報画素が同じ繰り返しの三色のサブ情報画素で構成され、光射出点群を形成するサブ情報画素の数が２つ或いは４つであることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る表示装置においては、情報画素が異なる順序の三色のサブ情報画素で構成され、光射出点群を形成するサブ情報画素の数が３つであることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る表示装置においては、マイクロレンズアレイの有効寸法が表示画素を有する表示デバイスの表示寸法に等しいか、或いは大きいことが好ましい。
【００２２】
本発明に係る表示装置においては、サブ情報画素の形状が短冊状であることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る表示装置においては、サブ情報画素２つに対してレンズが１つ設けられていることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る表示装置においては、サブ情報画素３つに対してレンズが１つ設けられていることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る表示装置においては、サブ情報画素４つに対してレンズが１つ設けられていることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る表示装置においては、光射出点の像の大きさが０．５から２．８ｍｍであることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る表示装置においては、マイクロレンズアレイのレンズの径が５０μｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
本発明に係る表示装置においては、情報画素に液晶表示デバイスを用いることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る表示装置においては、液晶デバイスの光源がＬＥＤ或いはＬＤであることが好ましい。
【００３０】
本発明に係る表示装置においては、情報画素に有機ＥＬデバイスを用いることが好ましい。
【００３１】
本発明に係る表示ユニットは、複数の開口群と、開口群を投影する複数のレンズと、を備える表示ユニットにおいて、開口群は少なくとも一つの開口を有し、それぞれのレンズが開口群の像を重ねて投影され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開口群の中の開口の重なりを観察者の眼の瞳に入射させることにより複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめることを特徴とする。
【００３２】
本発明に係る表示ユニットにおいて、開口群のピッチＰｐとレンズのピッチＬｐが次式（３）を満たすことが好ましい。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋Fｂ） ・・・（３）
但し、
Fｂは開口群とレンズの距離、
Ｌはレンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【００３３】
本発明に係る表示ユニットにおいて、複数のレンズがマイクロレンズアレイを構成することが好ましい。
【００３４】
本発明に係る表示ユニットにおいて、開口群がマイクロレンズアレイと一体に作られていることが好ましい。
【００３５】
本発明に係る表示ユニットにおいて、マイクロレンズアレイのレンズの大きさが５０μｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
本発明に係る表示ユニットにおいて、開口群がマイクロレンズアレイの一つの面に印刷で形成されることが好ましい。
【００３７】
本発明に係る電子機器は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００３８】
本発明に係る携帯用電子機器は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００３９】
本発明に係る携帯電話は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００４０】
本発明に係る携帯電話は、メール機能を備えることが好ましい。
【００４１】
本発明に係る携帯電話は、カメラ機能を備えることが好ましい。
【００４２】
本発明に係る撮像装置は、上述のいずれかの表示装置を備えることを特徴としている。
【００４３】
本発明に係る撮像装置は、撮影条件を設定するスイッチが設けられたことが好ましい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、老眼鏡が無くても焦点が合う表示装置、表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の表示装置の光学系を示す図である。
【図３】眼のレンズの瞳一杯に透過した光束による像と、瞳より小さい光射出点像による光束が形成する像と、を比較する図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図５】複数の光射出点が観察者の瞳に投影された状態を示す図である。
【図６】第２実施形態の表示装置のマイクロレンズアレイと光射出点群を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例に係る表示装置のマイクロレンズアレイと光射出点群を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第４実施形態の表示ユニットのマイクロレンズアレイと光射出点群の構造を示す、レンズ側から見た斜視図、（ｂ）は光射出点群側から見た斜視図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図１０】第５実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図１２】第６実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図１４】第７実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【図１５】本発明の第８実施形態に係るデジタルカメラを示す斜視図である。
【図１６】本発明の第９実施形態に係る携帯電話を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態に係るカラー表示のためのサブ情報画素の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下に、本発明に係る表示装置、表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
カメラではレンズの絞りを絞ると被写界深度が拡大し、手前から奥まで焦点の合った写真を撮ることが出来ることが知られている。従って、眼の瞳を人為的に絞ることにより被写界深度を拡大して、老眼では焦点の合わせにくい近点にも焦点を合わせることが出来る。本発明は等価的に眼の瞳を絞ったことになる表示装置、或いは、それを搭載した表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置を提供する。
【００４７】
（第１実施形態）
図１に本発明に係る表示方法の考え方を示す。図１は、第１実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。図１において、レンズ１０３は表示を観察する者（観察者）の眼のレンズ、１０３ａは眼１０３の瞳である。もちろん、瞳１０３ａとは、眼のレンズ１０３の開口のことである。また、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは光射出点群を示している。光射出点群は、少なくとも１つの光射出点で構成されていればよい。図１では、光射出点群１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの各々は、１つの光射出点で構成されているので、光射出点と称して説明する。表示装置は１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで構成されている。
光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから射出される光は、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃによって、瞳１０３ａに、それぞれの像が重なるように投影される。そのため、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのピッチ（間隔）は、光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから射出される光が瞳１０３ａの位置で重なるように設定される。すなわち、図１から明らかなようにレンズのピッチと光射出点のピッチの比は、瞳１０３ａからレンズ１０２ｂまでの距離と瞳１０３ａから光射出点１０１ｂまでの距離との比に設定される。瞳１０３ａに投影される光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの像の大きさ１０４は、瞳１０３ａの径より小さく設定される。すなわち瞳１０３ａを通過する光束（大きさ１０４）は瞳１０３ａより小さい。
【００４８】
また、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、眼のレンズ１０３によって、網膜１０５に投影され、レンズの像１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを形成する。レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを画素と考えるとレンズの像１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは画素の像となる。光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに画像の信号を与えると画像を見ることが出来る。
但し老眼の人の目の場合、焦点は網膜１０５上に合わない。しかし、画素であるレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの結像に関しては瞳１０３ａより小さい光束（大きさ１０４）を用いているので、焦点深度の深い像が形成される。よって、観察者は、容易に焦点の合った画像を見ることが出来る。これに関しては図３を用いて後述する。
【００４９】
図２を用いて、光射出点１０１と、レンズ１０２について、それぞれの結像関係を説明する。図２は、第１実施形態の表示装置の光学系の一部を示す図である。ここで、光射出点１０１は、光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ（図１）の１つであり、レンズ１０２は、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（図１）の１つである。
【００５０】
図２において、光射出点１０１は、有限の面積を持つ微小領域として示されている。この光射出点１０１は、レンズ１０２によって眼のレンズ１０３に投影される。光射出点１０１上の点１０９ａから射出された光は、レンズ１０２を通過後、光線１０７ａ、１０７ｂ（実線）で示す光線となる。そして、これらの光線によって眼のレンズ１０３上に点１０９ａの像１１０ａが形成される。一方、光射出点１０１上の点１０９ｂから射出された光は、レンズ１０２を通過後、光線１０７ｃ、１０７ｄ（破線）で示す光線となる。そして、これらの光線によって、眼のレンズ１０３上に点１０９ｂの像１１０ｂが形成される。
【００５１】
また、レンズ１０２は、眼のレンズ１０３により、網膜１０５の近傍１０５’に結像される。具体的には、レンズ１０２の点１０２ａは、光線１０７ａ、１０８ａ、１０７ｃ、１０８ｃで示されるように、近傍１０５ａに結像する。また、レンズ１０２の点１０２ｂは、光線１０７ｂ、１０８ｂ、１０７ｄ、１０８ｄで示されるように、近傍１０５ｂに結像する。このように、網膜１０５の近傍１０５’に、レンズ１０２の像１０６が形成される。
レンズ１０２と眼のレンズ１０３までの距離をＦｆ、レンズ１０２と光射出点１０１との距離をＦｂとする。レンズ２の焦点距離をＦとすると、次式（４）が成り立つ。
１／Ｆｆ＋１／Ｆｂ＝１／Ｆ ・・・（４）
【００５２】
図１において、隣り合う光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ（或いは後述する光射出点群）のピッチ（繰返しの間隔）をＰｐ、隣り合うレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（後述するマイクロレンズアレイのレンズに相当する）のピッチをＬｐとすると、これらは次式（５）を満たす。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｆｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（５）
【００５３】
しかし、レンズ１０２の焦点距離は短く、観察者の眼の瞳１０３ａに投影される光射出点の像１０４の焦点深度は深い。同じ結像距離で焦点距離が短い場合、倍率が高くなる。すると、像側のＮＡが非常に小さくなるので焦点深度が深くなる。例えば後述する第２実施形態の数値例では、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの焦点距離が小さく、光射出点１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ（光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ）の像を３００ｍｍ先に投影する場合、無限遠に投影するのと等価である場合が示されている。
【００５４】
また、瞳１０３ａ上で必ずしも焦点が正確に合っている必要はない。従って、図２に示すように、レンズ１０２と観察者の眼のレンズ１０３の瞳１０３ａまでの距離Ｌがレンズ１０２と光射出点群の像との距離Ｆｆに一致するのが理想であるが、一致する必要は無い。従って、理想的にはＦｆ＝Ｌ、すなわちＬｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋Ｆｂ）であるが、次式（１）が許容される。
−Ｌ／２≦Ｆｆ≦∞ ・・・（１）
なお、このピッチは、表示装置の水平方向、垂直方向で異なる場合もある。第３実施形態で詳述する。
【００５５】
瞳より小さい光射出点の像（大きさ１０４）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３（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１０３の屈折力が弱いので、網膜１０５上に焦点を結ぶことができない。従って、眼のレンズ１０３の瞳一杯に透過してきた光束１１１、１１２によって形成される点Ａと点Ｂの像は、それぞれ網膜１０５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。
【００５６】
一方、瞳より小さい光束１１３、１１４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。
【００５７】
図１において、光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃとは、有機ＥＬなどの自発光素子の場合は発光点そのものである。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、光射出点は開口部によって制限された光透過点である。なお、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、光射出点及び光透過点は、図１のように円形が好ましいが、必ずしも丸くなくても良い。
【００５８】
本実施形態では、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを画素と見なしている。よって、通常のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、有機ＥＬ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の画素を、第１実施形態の画素（レンズ）と区別して情報画素という。この情報画素は、光射出点に一対一に対応させても良いし、１つの情報画素に複数の光射出点を設けても良い。１つの情報画素に複数の光射出点を設ける例は、第３実施形態で示す。なお、以下の実施形態でもＦＰＤの画素を情報画素という。
【００５９】
通常のＬＣＤ、有機ＥＬ等のＦＰＤは、１つの情報画素をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブ情報画素で構成してカラー表示を行うことがある。光射出点１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃをサブ情報画素に対応させてＲＧＢのカラー表示が出来る。
【００６０】
なお、第１実施形態の表示装置では、瞳１０３ａより径が小さい光束（大きさ１０４）を瞳１０３ａに入射させるので、光束径が小さい分だけ明るさが減少する。減少した明るさを補うには、情報画素、例えば有機ＥＬの輝度を上げる、液晶パネルの輝度を上げる等の対応が望ましい。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（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、或いはＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いることが望ましい。
【００６１】
第１実施形態に係る表示装置は、観察者の瞳１０３ａに入射する光束１０４の径を瞳１０３ａの径より小さくすることにより、観察者の眼の被写界深度を拡大するという特徴を備える。その結果、第１実施形態に係る表示装置は、観察者が容易に焦点の合った表示（絵だけでなく文字など、表示される全ての情報）を見ることが出来る、という効果を奏する。具体的には、老眼の人でも老眼鏡を掛ける（外す）ことなく、容易に焦点の合った表示を見ることが出来る。また、第１実施形態の表示装置は上記の効果を備えるので、観察者の眼の負担を軽減することができる。
【００６２】
また、携帯電話、撮像装置（デジタルカメラ）、電子機器（電子ブックその他のモバイル機器や、カーナビゲーションシステム、ＰＣのモニター画面等）に第１実施形態の表示装置を用いれば、これらの装置において、老眼の人で、老眼鏡の掛け外しすることなくも焦点が合った状態で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、焦点の合った表示を見ることが出来る。従って、第１実施形態に係る電子機器では、通常の電子機器では表示が見えづらい老眼あるいは近視、乱視等の人でも、焦点が合った表示を見ることができる。よって、その結果、表示内容を理解して、正確に電子機器の操作を行うことが出来る。
【００６３】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。この表示装置は、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃと、を有している。光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、それぞれ複数の光射出点１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃを有する。また、光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、情報画素或いはサブ情報画素に該当する。光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、それぞれ、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと一対一で対応しているようにみえるが、観察者の瞳が光射出点群像１２２aの位置にある場合は、光射出点群１２１ａ、１２１ｂがレンズ１０２ｂ、１０２ｃに対応する。なお、各光射出点群に含まれる光射出点は、第１、第２実施形態のように１つであってもよい。また、第１実施形態に係る表示装置と同様の部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、レンズ１０２ｂによってそれぞれ投影される。これにより、光射出点群像１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが、それぞれ形成される（図４）。また、レンズ１０２ａによって、光射出点群１２１ａは光射出点群像１２２ｂの位置に投影され、光射出点群１２１ｂは、光射出点群像１２２ｃの位置に投影される。また、レンズ１０２ｃによって、光射出点群１２１ｂは光射出点群像１２２ａの位置に投影され、光射出点群１２１ｃは光射出点群像１２２ｂの位置に投影される。なお、本実施形態の表示装置においても、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃによって、瞳１０３ａに、光射出点１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃの像が重なるように投影される。また、レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃについては、眼のレンズ１０３によって網膜上にこれらの投影像１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃが形成される。光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ間のピッチＰｐとレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのピッチＬｐの関係も、次式（５）を満たす。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｆｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（５）
Ｆｆは、レンズ１０２ｂから光射出点群の像１２２ｂまでの距離、
Ｆｂは、光射出点群１２１ｂとレンズ１０２ｂとの距離、
である。
なお、光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃをＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）にそれぞれ対応させれば、観察者はカラー画像を観察できる。なお、光射出点群の間に隙間があるように描かれているが、説明の便宜上のもので、実際には不必要な隙間が無いのは、言うまでもない。
【００６５】
図５は、光射出点（図４における１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ）が観察者の瞳１０３ａに投影されて、投影像を形成している状態を示す図である。図５では、図４の光射出点１２３ａが投影されたものとして説明する。また、投影像１２５は、瞳１０３ａ上における光射出点１２３ａの像である。
図５（ａ）に示すように、瞳１０３ａ上の投影像１２５が、観察者の眼の瞳１０３ａに対して適切な大きさの場合は、瞳１０３ａに１つの光射出点の像（瞳１０３ａより小さい大きさの像）が形成される。この場合、瞳よりも小さい光束が入るので、被写界深度の拡大効果が生じる。図５（ａ）では、光射出点の瞳１０３ａ上での投影像１２５が、図３における瞳１０３ａ上での光束１１３、１１４の大きさに相当する共に、網膜１０５上での広がりに相当する。
【００６６】
一方、投影像１２５の大きさと配置が適切でない場合は、複数の光射出点による光束が同時に瞳１０３ａに入り、被写界深度の拡大効果が阻害される。図５（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４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１０３ａに入射する光束（瞳に形成される光射出点の投影像の数は４つ以下になるように配置することが望ましい。なお、この光射出点群は、有機ＥＬ表示デバイスの場合、その情報画素の発光パターン、また、液晶表示デバイスの場合、その情報画素に設けられた光透過点群である。
【００６７】
光射出点を投影するとき、少なくとも１つの光射出点が瞳１０３ａ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１０３ａに入射する光束の径、すなわち投影像１２５の大きさは瞳１０３ａの径より小さい径が望ましい。レンズによる光射出点の投影像が瞳径より小さければ、被写界深度を拡大する効果がある。通常の明るさのときの瞳１０３ａの径が３ｍｍ程度とすると、被写界深度を拡大するには、光束径（光射出点の像の径、大きさ）は、２．８ｍｍ以下が好ましい。
【００６８】
一方、光射出点からの光束の径が小さくなると眼の解像力が悪化する。
光束径をΦ、波長をλとすると、眼の角解像力θは、次式（６）で求められる。
【００６９】
【数１】
【００７０】
従って、光束径２ｍｍの解像力（回折限界）は、ほぼ視力１．０に相当する（波長０．５５μｍ）。これに対して、光束を１ｍｍに絞ると視力は０．５に低下するが、３００ｍｍ先で０．１７ｍｍ程度の解像力があるので通常は問題が無い。光束径を０．５ｍｍにまで絞ると視力が０．２５相当まで低下する。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、光束径を０．２ｍｍにまで絞ると視力は０．１相当にまで低下し、３００ｍｍ先での解像力は０．９ｍｍに低下する。従って、光束径を０．５ｍｍ程度に絞るのが下限である。
【００７１】
なお、光射出点の投影像の強度分布が回折などによってはっきりしない場合がある。また、光射出点の明るさ分布をレーザーのようなガウス分布とすることも出来る。このように投影像の境界がはっきりしない場合には、投影像の大きさを等価的に半値全幅と考えることが出来る。
【００７２】
老眼の人が物を見難い距離は、近距離が多い。そのため、３００ｍｍ程度の距離が見やすくなるように、観察者までの距離を３００ｍｍと考えて、光射出点の像を３００ｍｍ先に投影するのが好ましい。応用によってはより短距離も考えられる。被写界深度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。
【００７３】
また、レンズの径は、一つ一つが画素の大きさに相当するので、高精細の表示を行うには５００μｍ以下が好ましい。更に、視力１．０の人が３００ｍｍはなれた物体を見るときの解像力は約０．１ｍｍであり、レンズ（レンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）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。
【００７４】
回折による広がり角ψは、開口の大きさ（直径或いは一辺の長さ）をＤとしておおよそ、次式（７）で表される。
【００７５】
【数２】
【００７６】
従って、距離Ｚで観察すると光束の大きさφは、次式（８）に示すように、広がることになる。
【００７７】
【数３】
【００７８】
よって、Ｄ＝５０μｍの場合、φ＝３．３ｍｍとなり、瞳を光束で等価的に絞る効果がほとんどなくなることが分かる。従って、レンズの大きさは５０μｍ以上であることが好ましい。また、光束の大きさを瞳上で１ｍｍに保つ為のレンズの大きさは観察距離３００ｍｍのとき、１６５μｍである。以上より、レンズの大きさは５０〜５００μｍであることが望ましい。
【００７９】
図６に、第２実施形態の表示装置の変形例を示す。図６は、図４におけるレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃをマイクロレンズアレイで構成したものである。図６では、簡単の為に３×３の画素（レンズ）を示している。
変形例の表示装置は、マイクロレンズアレイ１２７と光射出点群１２８を備える。マイクロレンズアレイ１２７は、複数のレンズ１２７’で構成されている。光射出点群１２８は複数あり、それぞれが、レンズ１２７’に対応して設けられている。
【００８０】
マイクロレンズアレイ１２７の各レンズ間のピッチＬｐｘ、Ｌｐｙは、光射出点群１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ（通常情報画素に相当する）のピッチをＰｐｘ、Ｐｐｙとして、次の式（９）及び式（１０）を満たす。
Ｌｐｘ＝ＰｐｘＦｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（９）
Ｌｐｙ＝ＰｐｙＦｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（１０）
ここで、
Ｆｆは、レンズ１０２ｂから光射出点群の像１２２ｂまでの距離、
Ｆｂは、光射出点群１２８とレンズ１２７’との距離、
である。
【００８１】
また、光射出点群１２８は上式（９）、（１０）の条件を満たしていれば、マイクロレンズとの相対位置に制限はなく、左右に少しずれていても問題ない。但し、レンズ面内に傾きがあると、光射出点が観察者の眼の瞳近傍に投影されたときに、各投影像が重ならないので、傾きは少ないことが望ましい。
なお、表示デバイスとして液晶パネルを用いたときは、その各情報画素に各光射出点群１２８が対応する。有機ＥＬデバイスの場合は、有機ＥＬデバイスで各光射出点群１２８を形成することができる。
また、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。
【００８２】
以下、第２実施形態の数値例を示す。なお、数値例におけるレンズは、図４の場合はレンズ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを指し、図６の場合はレンズ１２７’を指す。
観察者までの距離をＦｆ、レンズによる投影倍率をｍとすると、レンズと光射出点との距離（後側焦点位置）Ｆｂは、Ｆｂ＝Ｆｆ／ｍとなり、レンズの焦点距離Ｆは、Ｆｂ×Ｆｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ）となる。なお、レンズと眼のレンズまでの距離Ｌ、すなわち観察者までの距離Ｌがレンズと光射出点群の像までの距離Ｆｆと等しい（Ｆｆ＝Ｌ）理想的な場合を想定している。
光射出点の大きさを２μｍとして、観察者の瞳に１ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は５００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は０．５９９ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置０．６ｍｍに置かれる。レンズの焦点距離が小さいので３００ｍｍ先に投影する場合、無限投影とほぼ同じになる。互いに最も近接する光射出点の間隔を６μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００８３】
光射出点の大きさを５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は３００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は０．９９７ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置１．０ｍｍに置かれる。互いに最も近接する光射出点の間隔を１０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００８４】
光射出点の大きさを１０μｍとして、観察者の瞳に２ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は２００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は１．４９ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置１．５ｍｍに置かれる。互いに最も近接する光射出点の間隔を１５μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００８５】
光射出点の大きさが１５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は１００倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は２．９７ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置３．０ｍｍに置かれる。互いに最も近接する光射出点の間隔を３０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の光射出点の投影像による光束で画像を見ることになる。
【００８６】
光射出点の大きさを１０μｍとして、観察者の瞳に１．２５ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は１２５倍となる。観察者までの距離を２５０ｍｍとすると、レンズの焦点距離は１．９８ｍｍとなる。光射出点はレンズの後側焦点位置２．０ｍｍに置かれる。
【００８７】
光射出点の大きさを２０μｍとして、観察者の瞳に１ｍｍの投影像を入射させるには、レンズの投射倍率は５０倍となる。観察者までの距離を３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離は５．８８ｍｍとなる。光射出点は、レンズの後側焦点位置６．０ｍｍに置かれる。
【００８８】
（第３実施形態）
図７に、三色のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）カラー表示の表示装置構成の詳細を示す。図７は、第３実施形態に係る表示装置のマイクロレンズアレイと光射出点群を示す斜視図である。
図７において、１つの光射出点群１３２は、１つの情報画素１３５に対応している。情報画素１３５は、サブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｇで構成されている。サブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｇの各々は短冊状で、Ｒ，Ｇ，Ｂの色に対応している。このような構造（並び）は、ＬＣＤ等のカラー表示でよく見られるストライプ型のカラー表示の色の並びと同じである。そしてサブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂの中には少なくとも１つの光射出点１３３が設けられている。本実施形態では、３つの光射出点１３３が各サブ情報画素に設けられている。また、その光射出点１３３の配置は、いずれのサブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂも同一の配置である。サブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂは、新たな光射出点群を形作っている。情報画素１３５は正方形が好ましく、短冊状のＲＧＢのサブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂは横幅が縦幅の１／３となっている。
【００８９】
マイクロレンズアレイ１３１のレンズもサブ情報画素に対応して３つの短冊状のレンズで構成されている。１つのサブ情報画素の複数の光射出点１３３からは、同じ色の光が射出される。また、サブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｇからは、それぞれＲＧＢの光が射出される。射出された各々の光はマイクロレンズアレイ１３１のレンズによって観察者の瞳に入射する。また、短冊状のレンズの各々は、眼のレンズによって結像され、網膜上に短冊状のＲＧＢ像（短冊状のレンズの像）が形成される。これによって、観察者はカラー画像を見ることが出来る。
なお、光射出点群のピッチとマイクロレンズアレイのレンズのピッチの関係は、先の実施形態と同様である。
【００９０】
例えば、一辺１８０μｍの情報画素１３５のＬＣＤ或いは有機ＥＬを用いた場合、サブ情報画素に対応する短冊状のレンズの大きさは６０×１８０μｍとなる。情報画素１３５中の光射出点１３３の大きさを１５μｍとすると、観察者の瞳に１．５ｍｍの投影像を入射させる場合には、レンズの投射倍率は１００倍となる。観察者までの距離Ｆｆを３００ｍｍとすると、レンズの焦点距離Ｆは２．９７ｍｍとなる。光射出点１３３はレンズの後側焦点位置Ｆｂ＝３．０ｍｍに置かれる。
【００９１】
Ｌｐｘ＝ＰｐｘＦｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（９）
Ｌｐｙ＝ＰｐｙＦｆ／（Ｆｆ＋Ｆｂ） ・・・（１０）
上式（９）、（１０）より、短冊状のレンズの大きさは５９．４×１７８．２μｍとなる。短冊状のレンズによって投影される光射出点１３３の光束径は、回折によって広がり、約２．７８ｍｍとなる。この広がりは、通常の眼の瞳径３ｍｍよりも小さいので被写界深度の拡大効果がある。
【００９２】
２４０×３２０の情報画素１３５のＬＣＤ或いは有機ＥＬ等の表示デバイスを用いた場合、その表示領域の大きさは、４３．２×５７．６ｍｍである。これらの情報画素１３５のサブ情報画素１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂにレンズを対応させると２４０×３（ＲＧＢ）×３２０＝７２０×３２０個のマイクロレンズアレイ１３１となり、その寸法は、４２．８×５７．０３ｍｍとなる。しかし、上述のようにレンズと情報画素１３５（光射出点群１３２）の位置関係に制限はない。したがって、もっと大きなマイクロレンズアレイ１３１にしても良い。
【００９３】
例えば、表示デバイスと同じ大きさのマイクロレンズアレイ１３１を用いると表示デバイスの大きさを有効に活かすことができ望ましい。例えば、４３．２×５７．６ｍｍのマイクロレンズアレイ１３１を用いるとするとレンズの数は、７２７×３２３個となる。すなわち、マイクロレンズアレイ１３１の有効寸法が表示画素を有する表示デバイスの表示寸法より大きいことが望ましい。
なお、色再現性を良くするためにＲ、Ｇ、Ｂにもう一色加えることも考えられる。
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。
【００９４】
（第４実施形態）
図８（ａ）は、第４実施形態に係る表示ユニットのマイクロレンズアレイと光射出点群の構造を示す、レンズ側から見た斜視図、（ｂ）は光射出点群側から見た斜視図である。第４実施形態の表示ユニットは、２以上の任意の数のレンズを用いて構成できるが、ここではそのうち３×３個の例を示している。
【００９５】
図８に示すように、マイクロレンズアレイ１３７の裏面に光射出点群１３８が設けられている。光射出点群１３８は、光射出点となる開口を備え、光射出点群１３８は開口群である。この開口群は、マイクロレンズアレイ１３７の一つの面を金属薄膜（例えば、クロム）で遮光し、この遮光薄膜の所望位置にエッチングなどで形成する。あるいは、マイクロレンズアレイ１３７の一つの面にブラックカーボンなどを含む遮光樹脂を塗布して、開口を開けても作ることが出来る。塗布の方法としては、凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷などの印刷方法が考えられる。さらに、遮光板に穴を開け、マイクロレンズアレイ１３７に付けることも可能である。
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。
【００９６】
（第５実施形態）
ところで、最近のＬＣＤの高精細化に伴い、情報画素の大きさは一辺９０μｍ程度になっている。この場合、サブ情報画素の大きさは３０×９０μｍとなる。このようなサブ情報画素の微細化に対応させてレンズを小さくすると、光射出点の投影像の回折による広がりにより、眼の瞳より小さな径の投影像を形成できないという課題が生じる。
【００９７】
この課題を解決する一例として、図９にサブ情報画素を２つ合わせて情報画素と、この情報画素に１つのレンズを対応させた例を示す。図９は、第５実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
ＬＣＤや有機ＥＬ等の情報画素１４１は、短冊状のサブ情報画素で構成されている。サブ情報画素のおのおのには、Ｒ、Ｇ、Ｂの色が割り当てられｒ、サブ情報画素Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４がこの順に並んでいる。これらのサブ情報画素はＲＧＢの順の繰り返しとなっているが、ＲＧＢ以外の並びの繰り返しでも良い。これらの各サブ情報画素上には、少なくとも１つの光射出点が設けられている。また、レンズの大きさ・形状は情報画素を構成する２つのサブ情報画素を合わせた大きさ・形状と同じにしている。
【００９８】
本実施形態の表示装置では、２つの隣り合った、サブ情報画素Ｂ１、Ｒ２で１つの情報画素を構成し、この情報画素により１つの光射出点群を形成している。そして、この情報画素と対向する位置に、１つのレンズ１４４ａを配置している。同様に、レンズ１４４ｂには、サブ情報画素Ｇ２、Ｂ２が対応し、レンズ１４４ｃには、サブ情報画素Ｒ３、Ｇ３が対応している。それ以外の対応は図９のとおりである。なお、実際にはもっと多くのサブ情報画素が二次元に配列されている。
【００９９】
この表示装置では、レンズ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃを含むマイクロレンズアレイ１４２によって、光射出点の像は眼の瞳１４６の近傍１４５に投影される。レンズ１４４ａによる投影像Ｇ２、Ｒ２、Ｂ１、Ｇ１の位置に対応して、レンズ１４４ｂによって投影像Ｒ３、Ｂ２、Ｇ２、Ｒ２が、レンズ１４４ｃによって投影像Ｂ３、Ｇ３、Ｒ３、Ｂ２が、それぞれ形成されている。すなわち、投影像は元のサブ情報画素の並びを２つずらして重ねている。この説明では、サブ情報画素単位で述べたが、実際にはサブ情報画素中にある光射出点の単位で、各色の並びを２つずつずらして重ねている。光射出点の投影像を２つずらして重ねることにより、１つの投影像の中にＲＧＢを重ねている。異なる色のサブ情報画素が投影像で重なるように２つのサブ情報画素で１つの光射出点群を形成し１つのレンズに対応させている。従って、どの光射出点の投影像を瞳に入射させてもＲＧＢの光束が入射することとなりカラー画像を見ることが出来る。
【０１００】
例えば、眼の瞳１４６に投影される光射出点の投影像をＲ２、Ｂ２、Ｇ３とすると、図１０で示す画像１４７が網膜上で観察される。先に述べたように網膜で観察する画素はレンズである。図１０では、レンズ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃを、それぞれＲ２、Ｂ２、Ｇ３のサブ情報画素（より詳しくは光射出点）からの光束が通過する。そのため、レンズ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃが網膜上で結像されると、そこにＲ、Ｇ、Ｂの像が形成される。すなわち、観察者はＲＧＢのカラー画像を見ることが出来る。例えば、高精細のＬＣＤの情報画素の大きさを一辺９０μｍとするとＲＧＢのサブ情報画素は３０×９０μｍであるが、２つ合わせると６０×９０μｍの複合画素となる。すなわちＰｐｘ＝６０、Ｐｐｙ＝９０となる。これを先の実施形態と同様にＦ＝２．９７ｍｍのレンズで３００ｍｍ先の瞳１４６に投影する場合は、これに対応するレンズは５９．４×８９．１μｍの矩形状のレンズである。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりは２．７７ｍｍに抑えられる。
【０１０１】
なお、本実施形態の表示装置では観察できる画素数が半減するが、レンズの径が小さくならないので明るさは減少しない。
以上により、既存のＦＰＤのＲＧＢ配列を変更することなく、回折による光射出点の投影像の広がりを抑制し、被写界深度効果を維持できる。すなわち、既存のＦＰＤを情報画素として用いることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【０１０２】
（第６実施形態）
図１１にサブ情報画素を４つ合わせて情報画素とし、この情報画素に１つのレンズを対応させた例を示す。図１１は、第６実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
ＬＣＤや有機ＥＬ等の情報画素１５１は、短冊状のサブ情報画素で構成されている。サブ情報画素のおのおのには、Ｒ、Ｇ、Ｂの色が割り当てられ、サブ情報画素がＲ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４が、この順に並んでいる。このサブ情報画素上に少なくとも１つの光射出点が設けられている。また、レンズの大きさ・形状は情報画素を構成する４つのサブ情報画素を合わせたものと同じにしている。
【０１０３】
本実施形態の表示装置では、４つのサブ情報画素Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｒ２で１つの情報画素を構成し、この情報画素により１つの光射出点群を形成している。そして、この情報画素と対向する位置に、１つのレンズ１５４ａを配置している。同様に、レンズ１５４ｂには、サブ情報画素Ｇ２、Ｂ２、Ｒ３、Ｇ３が対応し、レンズ１５４ｃには、サブ情報画素Ｂ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４が対応している。情報画素１５１は、実際にはもっと多くのサブ情報画素が二次元に配列されている。
【０１０４】
光射出点の像は、レンズ１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃを含むマイクロレンズアレイ１５２によって、眼の瞳１５６の近傍１５５に投影される。レンズ１５４ａによる投影像Ｒ２、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１の位置に対応して、レンズ１５４ｂによって投影像Ｇ３、Ｒ３、Ｂ２、Ｇ２が形成され、レンズ１５４ｃによって投影像Ｂ４、Ｇ４、Ｒ４、Ｂ３が形成されている。すなわち、投影像は元になるサブ情報画素の並びを４つずらして重ねている。この説明では、サブ情報画素単位で述べたが、実際にはサブ情報画素中にある光射出点の単位で、各色の並びを４つずつずらして重ねている。光射出点の投影像を４つずらして重ねることにより、１つの投影像の中にＲＧＢを重ねている。異なる色のサブ情報画素が投影像で重なるように４つのサブ情報画素で１つの光射出点群を形成し１つのレンズに対応させている。従って、どの光射出点の投影像を瞳に入射させてもＲＧＢの光束が入射することとなりカラー画像を見ることが出来る。
【０１０５】
例えば、眼の瞳１５６に投影される光射出点の投影像をＧ１、Ｂ２、Ｒ４とすると、図１２で示す画像１５７が網膜上で観察される。図１２は、第６実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
先に述べたように網膜で観察する画素はレンズの像である。図１２では、レンズ１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃを、それぞれＧ１、Ｂ２、Ｒ４のサブ情報画素（より詳しくは光射出点）からの光束が通過する。そのため、レンズ１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃが網膜上で結像されると、そこにＲ、Ｇ、Ｂの像が形成される。すなわち、観察者は、ＲＧＢのカラー画像を見ることが出来る。例えば、高精細のＬＣＤの情報画素の大きさを一辺９０μｍとするとＲＧＢのサブ情報画素は３０×９０μｍであるが、４つ合わせると１２０×９０μｍの複合画素となる。すなわちＰｐｘ＝１２０、Ｐｐｙ＝９０となる。これを先の実施形態と同様にＦ＝２．９７ｍｍのレンズで３００ｍｍ先の瞳１５６に投影する場合は、これに対応するレンズは１１８．８×８９．１μｍの矩形状のレンズである。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりは１．４ｍｍに抑えられる。
【０１０６】
なお、観察者は観察できる画素数が１／４に減少するが、レンズの径が小さくならないので明るさは減少しない。
【０１０７】
（第７実施形態）
図１３にサブ情報画素を３つ合わせて情報画素とし、この情報画素に１つのレンズを対応させた例を示す。すなわちＲ、Ｇ、Ｂのサブ情報画素を含む通常の情報画素にレンズを対応させる。ただし、情報画素内でのＲ、Ｇ、Ｂの並びを変化させる。ここで、図１３は、第７実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。図１４は、第７実施形態の表示装置、及び、この表示装置によって観察される画像を示す図である。
【０１０８】
ＬＣＤや有機ＥＬ等の情報画素１６１は、短冊状のサブ情報画素で構成されている。サブ情報画素のおのおのには、Ｒ、Ｇ、Ｂの色が割り当てられ、サブ情報画素Ｇ０、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ２、Ｂ３、Ｒ３、Ｇ３、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４が、この順に並んでいる。このように、本実施形態では、サブ情報画素の並びがＲＧＢの順の繰り返しになっていない。そのため、１つの情報画素が３つのサブ情報画素で構成されている場合、隣接する２つの情報画素を比べると、サブ情報画素の色の並びが異なる。また、これらのサブ情報画素上には、少なくとも１つの光射出点が設けられている。なお、レンズの大きさ・形状は情報画素を構成する３つのサブ情報画素を合わせた大きさ・形状、すなわち情報画素の大きさ・形状と同じにしている。
【０１０９】
本実施形態の表示装置では、３つのサブ情報画素Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１で１つの情報画素を構成し、この情報画素により１つの光射出点群を形成している。そして、この情報画素と対向する位置に、１つのレンズ１６４ａを配置している。同様に、レンズ１６４ｂにサブ情報画素Ｇ２、Ｂ２、Ｒ２が対応し、レンズ１６４ｃにはサブ情報画素Ｂ３、Ｒ３、Ｇ３が対応している。実際にはもっと多くのサブ情報画素が二次元に配列されている。
【０１１０】
光射出点の像は、レンズ１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃを含むマイクロレンズアレイ１６２によって、眼の瞳１６６の近傍１６５に投影される。レンズ１６４ａによる投影像Ｇ０、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１、Ｇ２の位置に対応して、レンズ１６４ｂによって投影像Ｂ１、Ｇ２、Ｂ２、Ｒ２、Ｂ３が形成され、レンズ１６４ｃによって投影像Ｒ２、Ｂ３、Ｒ３、Ｇ３、Ｒ４が形成されている。すなわち、投影像は元となるサブ情報画素の並びを３つずらして重ねている。この説明では、サブ情報画素単位で述べたが、実際にはサブ情報画素中にある光射出点の単位で、光射出点の投影像を３つずらして重ねることにより、１つの投影像の中にＲＧＢを重ねている。
【０１１１】
情報画素中のサブ情報画素がＲＧＢの同じ繰り返しの場合、同じ色が重なって投影されてしまう。そこで本実施形態では、情報画素中のサブ情報画素のＲＧＢの繰り返しを、情報画素ごとで異なる順序にした。本実施形態の表示装置では、３つのサブ情報画素で１つの光射出点群を形成し、異なる色のサブ情報画素を投影した時にこれらの投影像が、重なるように１つの光射出点群に１つのレンズを対応させている。そして、光射出点の投影像を３つずらして重ねることにより、１つの投影像の中にＲ、Ｇ、Ｂの像を重ねることができる。従って、どの光射出点の投影像を瞳に入射させてもＲＧＢの光束が入射することとなりカラー画像を見ることが出来る。
【０１１２】
例えば、眼の瞳１６６に投影される光射出点の投影像をＢ１、Ｒ２、Ｇ３とすると、図１４で示す画像１６７が網膜上で観察される。先に述べたように網膜で観察する画素はレンズの像である。図１３では、レンズ１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃを、それぞれＢ１、Ｒ２、Ｇ３のサブ情報画素（より詳しくは光射出点）からの光束が通過する。そのため、レンズ１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃが網膜上で結像されると、そこにＲ、Ｇ、Ｂの像が形成される。すなわち、観察者は、ＲＧＢのカラー画像を見ることが出来る。
【０１１３】
例えば、高精細のＬＣＤの情報画素の大きさを一辺９０μｍとするとＲＧＢのサブ情報画素は３０×９０μｍであるが、３つ合わせると情報画素と同じ９０×９０μｍの複合画素となる。これを先の実施形態と同様にＦ＝２．９７ｍｍのレンズで３００ｍｍ先の瞳１６６に投影する場合は、これに対応するレンズは８９．１×８９．１μｍの矩形状のレンズである。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりは１．８ｍｍに抑えられる。
なお、観察できる画素数が１／３に減少するが、レンズの径が小さくならないので明るさは減少しない。
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。
【０１１４】
（第８実施形態）
図１５には上述の表示装置を適用した撮像装置の一例であるデジタルカメラを示している。図１５は、第８実施形態に係るデジタルカメラを示す斜視図である。
デジタルカメラ１７１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１７２、モードボタン１７３、表示装置１７４が設けられている。使用者（観察者）は撮像レンズを通して撮像された像を表示装置１７４で確認しながらレリースボタン１７２を押して撮影を行う。
【０１１５】
デジタルカメラ１７１の表示装置１７４には、図７等で示したマイクロレンズアレイと光射出点を有する画素構成の表示装置を用いる。従って、老眼や近眼、乱視の人でもメガネを掛け外しすることなく表示された像を確認することができる。ピントや構図を確認することができる。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１７３で好みの撮影モードを選択して撮影することも可能となる。すなわち、老眼や遠視、近視、乱視の人でもメガネの掛け外しすることなく表示を確認できるモニター（表示装置１７４）を備えてこそ本来の機能を使用することができる。なお、モードボタンとは、撮影感度や風景モード、夜景モードなど、撮影条件を設定するスイッチ類のことであり、図示しないズームレバー（ズームの操作用スイッチ）も含む。ここでは、１つしか示していないが、複数設けてもよい。
なお、表示装置のその他の構成、作用、効果については、上述の実施形態と同様である。
【０１１６】
（第９実施形態）
図１６に上述の表示装置を適用した携帯電子機器の一例として携帯電話を示している。図１６は、第９実施形態に係る携帯電話を示す斜視図である。
携帯電話１８１は、通話スイッチや文字入力用のテンキー１８３や表示装置１８２を備えている。携帯電話１８１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１８２を備えている。
【０１１７】
携帯電話１８１は、表示装置１８２として図６等に記載のマイクロレンズアレイと光射出点を有する画素構成の有機ＥＬデバイスを用いており、老眼や近視、乱視の人でもメガネを掛け外しすることなく表示装置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。また、カメラモードスイッチ１８４を押すことによって、携帯電話１８１に一体的に設けられている図示しないカメラによって写真を撮影することも可能である。老眼や近視、乱視の人でも老眼鏡を掛け外し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。すなわち、老眼や遠視、近視、乱視の人でもメガネの掛け外しすることなく表示を確認できるモニター（表示装置１８２）を備えてこそ、携帯電話に付加された機能を使用することができるのである。なお、表示装置１８２としては、液晶デバイスを用いた、上述の実施形態に係る表示装置を使っても良い。
なお、表示装置のその他の構成、作用、効果については、上述の実施形態と同様である。
【０１１８】
（第１０実施形態）
図１７は、第１０実施形態に係るカラー表示のためのサブ情報画素の配置例を示す図である。
カラー表示の画素配置には、上述の短冊状（ストライプ）のほかに、ダイアゴナル配置（図１７（ａ））とデルタ配置（図１７（ｂ））がある。これらの場合もサブ情報画素１９２、１９７を４つ合わせて１つの情報画素１９１、１９６（光射出点群）として１つのレンズに対応させることができる。したがって、図１７のように４つの画素１９２、１９７（サブ情報画素）を１つの画素レンズに対応させることにより観察者の瞳上でＲＧＢを重ねることができる。レンズの開口径が大きくなったので回折による広がりを抑えられる。
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明に係る表示装置、並びに、それを備える表示ユニット、電子機器、携帯電話、及び撮像装置は、ＦＰＤを備えた携帯電話、デジタルカメラ、電子ブックなどのモバイル機器に有用である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０１ 光射出点
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ 光射出点
１０２ レンズ
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ レンズ
１０３ 眼のレンズ
１０３ａ 瞳
１０４ 光束
１０５ 網膜
１０５ａ、１０５ｂ 近傍
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ 像
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ 光線
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ 光線
１０９ａ、１０９ｂ 光射出点
１１０ａ、１１０ｂ 光束
１１１、１１２、１１３、１１４ 光束
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ 光射出点群
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ 光射出点群像
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ 光射出点
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ 投影像
１２５ 投影像
１２７ マイクロレンズアレイ
１２８ 光射出点群
１３１ マイクロレンズアレイ
１３２ 光射出点群
１３３ 光射出点
１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂ サブ情報画素
１３５ 情報画素
１３７ マイクロレンズアレイ
１３８ 光射出点群
１４１ 情報画素
１４２ マイクロレンズアレイ
１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ 光射出点群
１４５ 近傍
１４６ 眼の瞳
１４７ 画像
１５１ 情報画素
１５２ マイクロレンズアレイ
１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ レンズ
１５５ 近傍
１５６ 眼の瞳
１５７ 画像
１６１ 情報画素
１６２ マイクロレンズアレイ
１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ レンズ
１６５ 近傍
１６６ 眼の瞳
１６７ 画像
１７１ デジタルカメラ
１７２ レリースボタン
１７３ モードボタン
１７４ 表示装置
１８１ 携帯電話
１８２ 表示装置
１８３ テンキー
１８４ カメラモードスイッチ
１９１ 情報画素
１９２ サブ情報画素
１９６ 情報画素
１９７ サブ情報画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光射出点群と、
該光射出点群を投影する複数のレンズと、を備える表示装置において、
該光射出点群は少なくとも一つの光射出点を有し、
該それぞれのレンズが該光射出点群の像を重ねて投影されるように配置されており、
該レンズにより投影され重なった該光射出点群の中の光射出点の重なりを観察者の眼の瞳に入射させることにより該複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめ、
該レンズによって投影される光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さいことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
該光射出点群の像と該レンズとの距離Ｆｆが次式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
−Ｌ／２≦Ｆｆ≦∞・・・（１）
但し、
Ｌは該レンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【請求項３】
該光射出点群のピッチＰｐと該レンズのピッチＬｐが次式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋Ｆｂ） ・・・（２）
但し、
Ｆｂは該光射出点群と該レンズの距離、
Ｌは該レンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【請求項４】
該複数のレンズがマイクロレンズアレイで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。
【請求項５】
少なくとも三色の光を発する光射出点を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
異なる色のサブ情報画素で構成される情報画素を有し、該サブ情報画素に対応してレンズが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
異なる色のサブ情報画素の光射出点が投影像で重なるように複数のサブ情報画素で１つの光射出点群を形成し１つのレンズに対応させていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
該三色が赤、緑、青を含んでいる請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
該情報画素が同じ繰り返しの三色のサブ情報画素で構成され、光射出点群を形成するサブ情報画素の数が２つ或いは４つであることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項１０】
該情報画素が異なる順序の三色のサブ情報画素で構成され、光射出点群を形成するサブ情報画素の数が３つであることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項１１】
該マイクロレンズアレイの有効寸法が該表示画素を有する表示デバイスの表示寸法に等しいか、或いは大きいことを特徴とする請求項４から請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
該サブ情報画素の形状が短冊状であることを特徴とする請求項６から請求項１１のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１３】
該サブ情報画素２つに対して該レンズが１つ設けられていることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１４】
該サブ情報画素３つに対して該レンズが１つ設けられていることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１５】
該サブ情報画素４つに対して該レンズが１つ設けられていることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１６】
該光射出点の像の大きさが０．５から２．８ｍｍであることを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１７】
該複数のレンズはマイクロレンズアレイで構成され、該レンズの径が５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
該情報画素に液晶表示デバイスを用いることを特徴とする請求項６から請求項１７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１９】
該液晶デバイスの光源がＬＥＤ或いはＬＤであることを特徴とする請求項１８に記載の表示装置。
【請求項２０】
該情報画素に有機ＥＬデバイスを用いることを特徴とする請求項６から請求項１７のいずれか１項の表示装置。
【請求項２１】
複数の開口群と、
該開口群を投影する複数のレンズと、を備える表示ユニットにおいて、
該開口群は少なくとも一つの開口を有し、
該それぞれのレンズが開口群の像を重ねて投影されるように配置されており、
該レンズにより投影され重なった該開口群の中の開口の重なりを観察者の眼の瞳に入射させることにより該複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめることを特徴とする表示ユニット。
【請求項２２】
該開口群のピッチＰｐと該レンズのピッチＬｐが次式（３）を満たすことを特徴とする請求項２１に記載の表示ユニット。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋Fｂ） ・・・（３）
但し、
Fｂは該開口群と該レンズの距離、
Ｌは該レンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【請求項２３】
該複数のレンズがマイクロレンズアレイを構成することを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の表示ユニット。
【請求項２４】
該開口群が該マイクロレンズアレイと一体に作られていることを特徴とする請求項２３に記載の表示ユニット。
【請求項２５】
該マイクロレンズアレイのレンズの大きさが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項２４に記載の表示ユニット。
【請求項２６】
該開口群が該マイクロレンズアレイの一つの面に印刷で形成されることを特徴とする請求項２４又は請求項２５に記載の表示ユニット。
【請求項２７】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２８】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする携帯用電子機器。
【請求項２９】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする携帯電話。
【請求項３０】
メール機能を備えることを特徴とする請求項２８に記載の携帯電話。
【請求項３１】
カメラ機能を備えたことを特徴とする請求項２９に記載の携帯電話。
【請求項３２】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３３】
撮影条件を設定するスイッチが設けられたことを特徴とする請求項３２に記載の撮像装置。
【請求項１】
複数の光射出点群と、
該光射出点群を投影する複数のレンズと、を備える表示装置において、
該光射出点群は少なくとも一つの光射出点を有し、
該それぞれのレンズが該光射出点群の像を重ねて投影されるように配置されており、
該レンズにより投影され重なった該光射出点群の中の光射出点の重なりを観察者の眼の瞳に入射させることにより該複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめ、
該レンズによって投影される光射出点の大きさが観察者の眼の瞳径より小さいことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
該光射出点群の像と該レンズとの距離Ｆｆが次式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
−Ｌ／２≦Ｆｆ≦∞・・・（１）
但し、
Ｌは該レンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【請求項３】
該光射出点群のピッチＰｐと該レンズのピッチＬｐが次式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋Ｆｂ） ・・・（２）
但し、
Ｆｂは該光射出点群と該レンズの距離、
Ｌは該レンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【請求項４】
該複数のレンズがマイクロレンズアレイで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。
【請求項５】
少なくとも三色の光を発する光射出点を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
異なる色のサブ情報画素で構成される情報画素を有し、該サブ情報画素に対応してレンズが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
異なる色のサブ情報画素の光射出点が投影像で重なるように複数のサブ情報画素で１つの光射出点群を形成し１つのレンズに対応させていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
該三色が赤、緑、青を含んでいる請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
該情報画素が同じ繰り返しの三色のサブ情報画素で構成され、光射出点群を形成するサブ情報画素の数が２つ或いは４つであることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項１０】
該情報画素が異なる順序の三色のサブ情報画素で構成され、光射出点群を形成するサブ情報画素の数が３つであることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項１１】
該マイクロレンズアレイの有効寸法が該表示画素を有する表示デバイスの表示寸法に等しいか、或いは大きいことを特徴とする請求項４から請求項１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
該サブ情報画素の形状が短冊状であることを特徴とする請求項６から請求項１１のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１３】
該サブ情報画素２つに対して該レンズが１つ設けられていることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１４】
該サブ情報画素３つに対して該レンズが１つ設けられていることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１５】
該サブ情報画素４つに対して該レンズが１つ設けられていることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１６】
該光射出点の像の大きさが０．５から２．８ｍｍであることを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１７】
該複数のレンズはマイクロレンズアレイで構成され、該レンズの径が５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
該情報画素に液晶表示デバイスを用いることを特徴とする請求項６から請求項１７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１９】
該液晶デバイスの光源がＬＥＤ或いはＬＤであることを特徴とする請求項１８に記載の表示装置。
【請求項２０】
該情報画素に有機ＥＬデバイスを用いることを特徴とする請求項６から請求項１７のいずれか１項の表示装置。
【請求項２１】
複数の開口群と、
該開口群を投影する複数のレンズと、を備える表示ユニットにおいて、
該開口群は少なくとも一つの開口を有し、
該それぞれのレンズが開口群の像を重ねて投影されるように配置されており、
該レンズにより投影され重なった該開口群の中の開口の重なりを観察者の眼の瞳に入射させることにより該複数のレンズの投影像を観察者の眼の網膜上に生じせしめることを特徴とする表示ユニット。
【請求項２２】
該開口群のピッチＰｐと該レンズのピッチＬｐが次式（３）を満たすことを特徴とする請求項２１に記載の表示ユニット。
Ｌｐ／Ｐｐ＝Ｌ／（Ｌ＋Fｂ） ・・・（３）
但し、
Fｂは該開口群と該レンズの距離、
Ｌは該レンズと観察者の眼のレンズとの距離、
である。
【請求項２３】
該複数のレンズがマイクロレンズアレイを構成することを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の表示ユニット。
【請求項２４】
該開口群が該マイクロレンズアレイと一体に作られていることを特徴とする請求項２３に記載の表示ユニット。
【請求項２５】
該マイクロレンズアレイのレンズの大きさが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項２４に記載の表示ユニット。
【請求項２６】
該開口群が該マイクロレンズアレイの一つの面に印刷で形成されることを特徴とする請求項２４又は請求項２５に記載の表示ユニット。
【請求項２７】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２８】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする携帯用電子機器。
【請求項２９】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする携帯電話。
【請求項３０】
メール機能を備えることを特徴とする請求項２８に記載の携帯電話。
【請求項３１】
カメラ機能を備えたことを特徴とする請求項２９に記載の携帯電話。
【請求項３２】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の表示装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３３】
撮影条件を設定するスイッチが設けられたことを特徴とする請求項３２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】
【公開番号】特開２０１１−１９１５９５（Ｐ２０１１−１９１５９５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５８７４９（Ｐ２０１０−５８７４９）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【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２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【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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