表示装置
【課題】メガネ等の表示装置取付部材に固定できる近距離での視認が可能で、かつ、背面方向の視野を損なわない表示装置を得る。
【解決手段】複数の反射集光ミラー単体１１１ｔと複数の画素（発光領域１２１）は１対１に対応する。そして、反射集光ミラー単体１１１ｔと発光領域１２１との位置関係は、発光表示面１２９における全領域において、複数の発光領域１２１から発光された光がそれぞれ対応する反射集光ミラー単体１１１ｔの半透過反射層１１４で反射される際、反射集光ミラー単体１１１ｔ，１１１ｔ間のピッチ程度の細い直径のビーム状の光線１５１となって、表示装置１００の発光表示面１２９における透明領域１２３を通過して、前方における所定の集光点１０８ａを通過する位置に設定されている。
【解決手段】複数の反射集光ミラー単体１１１ｔと複数の画素（発光領域１２１）は１対１に対応する。そして、反射集光ミラー単体１１１ｔと発光領域１２１との位置関係は、発光表示面１２９における全領域において、複数の発光領域１２１から発光された光がそれぞれ対応する反射集光ミラー単体１１１ｔの半透過反射層１１４で反射される際、反射集光ミラー単体１１１ｔ，１１１ｔ間のピッチ程度の細い直径のビーム状の光線１５１となって、表示装置１００の発光表示面１２９における透明領域１２３を通過して、前方における所定の集光点１０８ａを通過する位置に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、老眼者や近視者によらず、メガネ等の表示装置取付部材に貼り付けて高精細な画像を視認することのできる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、携帯電話などの電子機器には小型で解像度の高い液晶ディスプレイが用いられている。その画素サイズは０．１ｍｍに近く、小さい画面でも小さなフォントの文字を用いることにより多くの文字数を表示することができる。このような画面を見る場合は、画面を近づけて見ることで、細かい文字でも判読できるが、４０歳を過ぎた視覚機能に関する高齢者は通常、老眼化が進み、目の焦点調節機能が衰えているため、画面を近づけると画面がぼやけて文字が判読できないという課題があった。
【０００３】
そこで、目の焦点調節機能が正常ではないユーザでも、画面を近づけて、表示させた画像を見ることのできる表示装置が必要とされてきた。そのような表示装置として例えば特許文献１に開示された表示装置がある。
【０００４】
特許文献１に開示された表示装置は、透過型画像表示板に表示された画像を投影する手段として、点光源を所定位置に結像させる結像部材を設けた画像表示装置である。
【０００５】
この画像表示装置は、上記点光源を面方向に多数分散配置してアレイ状とした点光源アレイを設け、該点光源アレイから上記結像部材までの距離に対する、隣り合う点光源の間隔の比率が、上記結像部材から上記所定位置の距離における一般的な人の瞳径の比率とほぼ等しくなるように設定した画像表示装置である。
【０００６】
このような構成の画像表示装置は、点光源からの光を上記所定位置に結像させる結像部材の前面に置かれた光透過型の表示デバイスの画面上の各画素を通過する光が上記所定位置に集光されるように構成されており、上記所定位置に目の瞳が来るようにすれば、ピンホールアイマスクと同じ原理で、目の調節機能によらずに透過型表示デバイスの画像が鮮明に網膜上に結像される。
【０００７】
また、該結像部材に対し複数の点光源を設けることにより可能な観察位置の数を増やし、しかも同時に二つ以上の光源の光が瞳に入射し網膜上に２重像を形成しないように光源のピッチが工夫されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００５／１１６７２２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述した構成の従来の画像表示装置では、結像部材としてフライアイレンズを用いた場合には、フライアイレンズには結像する所定位置にフライアイレンズの複数のレンズの結像位置を一点に一致させなければ、フライアイレンズの個々のレンズに対応した場所の透過型表示デバイスの画像を視認することができなくなる特質を有している。
【００１０】
このため、所定の光学性能を実現するためにフライアイレンズに要求される形状精度は高くなり、その製造は困難となるという問題点があった。さらに、樹脂でフライアイレンズを形成した場合、環境条件で形状の歪みが生じ光学性能が変化するため表示性能が落ちるというか問題点があった。
【００１１】
また、光源はアレイ上に配置されているため、観察ポイントは左右上下方向に複数実現されるが、観察ポイントと観察ポイントの間に観察者の瞳が位置すると輝度の低下あるいは２重像が発生し画質が低下するため使いづらいという問題点があった。
【００１２】
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、観察ポイントに瞳の位置を固定するために、メガネ等の表示装置取付部材に固定できる近距離での視認が可能で、しかも、半透明で背面方向の視野を損なわない表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る請求項１記載の表示装置は、マトリクス状に配置され、各々が発光可能な複数の画素を有する発光表示面を含む発光表示部と、前記発光表示部に対し第１の方向側に設けられ、マトリクス状に配置された複数の反射集光ミラー単体からなる反射集光ミラー群を有する反射集光ミラー部とを備え、前記発光表示面は、前記複数の画素を構成する複数の発光領域と、前記複数の発光領域の周辺に形成される透明領域とを含み、前記発光表示部は、前記発光表示面に対し前記第１の方向と反対側の第２の方向側に設けられ、前記複数の画素からの前記第２の方向への発光を遮断する遮光板をさらに含み、前記反射集光ミラー群は、マトリクス状に配置され、各々が前記第１の方向に沿って球面凸状となる複数の単レンズを有するフライアイレンズ板と、前記フライレンズ板における前記複数の単レンズ面の表面に形成された半透過反射膜とを含み、前記反射集光ミラー単体は前記単レンズとその表面に形成された前記半透過反射膜との組合せ構造を含み、前記複数の反射集光ミラー単体は前記複数の画素に１対１に対応づけられ、前記複数の画素から発光される複数の初期光線が前記複数の反射集光ミラーの前記半透過反射膜によって反射されビーム状の複数の反射光線となって、前記第２の方向側の所定の観察点を通過するように設定され、前記反射集光ミラー部は、前記反射集光ミラー群に対し前記第１の方向側に形成される表面平坦化層をさらに含み、前記表面平坦化層は前記フライアイレンズ板と等しい屈折率を有する透明な材質で構成され、その表面が平坦化されている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の本願発明によれば、表示装置の第２の方向側の所定の観察点に観察者の瞳が位置するように、本表示装置をメガネ等の表示装置取付部材に貼り付けて用いることができる。この際、表示装置から瞳まで距離である観察距離が２０ｍｍ程度の比較的短い場合においても、発光表示面から観察距離上に位置する観察者の瞳に一点に集光される表示形態を実現することができるため、観察者の目の焦点調節機能に関係なくぼやけの少ない画像を表示することができる。
【００１５】
また、複数の反射集光ミラー単体は複数の画素に１対１に対応づけることにより、表示装置全体を薄く軽い構造で形成することができるため、メガネ等の表示装置取付部材への装着に違和感が無く使い易い表示装置を得ることができる。また、本表示装置における画像表示面は、複数の画素（発光領域）の周辺に透明領域を形成している半透明の形態であるため、観察者から視て表示装置の背面方向（第１の方向）の視野をさえぎることが無く使いやすい効果をさらに奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１である表示装置の使用状況を模式的に示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１である表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１である表示装置の断面構成と光の経路を示す模式図である。
【図４】実施の形態１における発光表示パネル部及びフライアイ状反射集光ミラー部それぞれの設計寸法例を表形式で示す説明図である。
【図５】平行光線をさえぎるスリットを通過した光による距離２０ｍｍのスクリーン上の光度分布の解析解による計算結果を示す説明図である。
【図６】図４で示した寸法特性を有する反射集光ミラー群による反射光の幾何光学計算結果（その１）を示す説明図である。
【図７】図４で示した寸法特性を有する反射集光ミラー群による反射光の幾何光学計算結果（その２）を示す説明図である。
【図８】図４で示した寸法特性を有する反射集光ミラー群による反射光の幾何光学計算結果（その３）を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２である表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図１０】実施の形態２の表示装置の側面における断面構造を示す説明図である。
【図１１】実施の形態２の表示装置における発光表示パネル部を構成する光学部材の軸の向きと光の挙動の詳細を示す説明図である。
【図１２】実施の形態２の発光表示パネル部から出た光の挙動に関する幾何光学計算結果を示すグラフである。
【図１３】実施の形態３における表示装置の構成を示す説明図である。
【図１４】実施の形態３の表示装置における発光表示パネル部を構成する光学部材の軸の向きと光の挙動の詳細を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１である表示装置の使用状況を模式的に示す説明図である。
【００１８】
図１に示すように、メガネ２の内側レンズ面に貼り付けられた表示装置１００、及び、有線あるいは無線通信による通信経路８を介して表示装置１００に画像データを送る画像データ生成装置３から構成されている。
【００１９】
特許文献１に開示された表示装置では、点光源からの光を所定位置の集光点に結像させる結像部材の前面に置かれた光透過型の表示デバイスの画面上の各画素を通過する光が上記所定位置に集光されるように構成されており、上記所定位置に目の瞳が来るようにすれば、ピンホールアイマスクと同じ原理で、目の調節機能によらずに透過型表示デバイスの画像が鮮明に網膜上に結像される。しかし、集光位置である所定位置から瞳がずれると輝度の低下や２重像が発生するため、瞳の大きさの位置精度で表示装置の位置を制御しなければならず、使いづらいという問題点があった。これに対し、本願発明における実施の形態１の表示装置１００では、メガネ２００に代表される表示装置取付部材に取り付けて固定することができるため、集光点１０８に観察者の瞳３１を固定するのを容易にしている。
【００２０】
図２はこの発明の実施の形態１である表示装置の構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素を有する発光表示パネル部１２０と、発光表示パネル部１２０の観察者から見て裏面側（第１の方向側）に設けられ、マトリクス状に配置された複数の反射集光ミラー単体からなる反射集光ミラー群１１１及びその反射集光ミラー群１１１の球面上に形成された表面平坦化コート層１１２とからなるフライアイ状反射集光ミラー部１１０とから構成されている。
【００２１】
発光表示パネル部１２０は、たとえば有機ＥＬディスプレイを用いて構成することができる。発光表示パネル部１２０の複数の画素となる複数の発光領域１２１が透明基板１２４上に形成され、複数の発光領域１２１の周囲を囲んで形成される透明領域１２３を備えている。なお、透明基板１２４の裏面は平坦化されている。
【００２２】
また、複数の発光領域１２１に１対１に対応して設けられ、透明基板１２４と発光領域１２１との間に複数の遮光板１２２が設けられる。複数の遮光板１２２は、観察者の瞳３１の方向（表示装置１００における第２方向）への対応する発光領域１２１からの直接の発光光線を遮るように形成される。そして、複数の発光領域１２１、複数の遮光板１２２及び透明領域１２３によって発光表示パネル部１２０における発光表示面１２９が構成される。
【００２３】
この遮光板１２２の背面に発光領域に電力を制御して供給するための駆動用のトランジスタ（図示せず）などを配置し、透明領域１２３に透明配線を配置することにより発光表示パネル部１２０の透過率を高めることができる。
【００２４】
フライアイ状反射集光ミラー部１１０内の反射集光ミラー群１１１を構成する複数の反射集光ミラー単体１１１ｔは、発光表示部１２０における複数の画素（発光領域１２１）に１対１に対応づけて形成されている。さらに、反射集光ミラー１１１の表面には表面平坦化コート層１１２が形成され、フライアイ状反射集光ミラー部１１０の表面は平坦化されて平面になっている。
【００２５】
図３は、この発明の実施の形態１である表示装置１００の断面構成と光の経路を示す模式図である。
【００２６】
同図に示すように、発光表示パネル部１２０は、発光領域１２１、遮光板１２２、透明領域１２３及び透明基板１２４から構成される。
【００２７】
透明基板１２４の表面側（第１の方向側）に複数の遮光板１２２を介して複数の発光領域１２１が選択的に形成される。そして、発光領域１２１及び遮光板１２２の存在しない、透明基板１２４の表面上に透明領域１２３が設けられる。これら複数の発光領域１２１、複数の遮光板１２２及び透明領域１２３によって前述したように発光表示面１２９が構成される。
【００２８】
各遮光板１２２は平面視して対応する発光領域１２１全体を含み、少し広い形状で形成されることにより、発光領域１２１から瞳３１の方向への直接光を遮断することができる。なお、遮光板１２２の形状を大きくし過ぎると、その分、透明領域１２３による透過領域を狭めることになるため、遮光板１２２の形成面積は必要最小限の大きさで形成されることが望ましい。
【００２９】
一方、フライアイ状反射集光ミラー部１１０は反射集光ミラー群１１１及び表面平坦化コート層１１２から構成され、反射集光ミラー群１１１はフライアイレンズ板１１３及び半透過反射層１１４から構成される。フライアイレンズ板１１３の裏面と発光表示面１２９の表面とを接着材等を用いて貼り付けることにより、発光表示パネル部１２０とフライアイ状反射集光ミラー部１１０とを一体化することができる。なお、図３におけるフライアイレンズ板１１３，発光表示面１２９との間の余白部分は接着領域を意味している。
【００３０】
反射集光ミラー群１１１は、透明な材料でできたフライアイレンズ板１１３と、その凹凸面に半透過反射層１１４が形成されて構成されている。ここで、フライアイレンズ板１１３の材料の屈折率は、表面平坦化コート層１１２の屈折率と等しくなるように材料を選定している。
【００３１】
フライアイレンズ板１１３は、各々がマトリクス状に配置され、メガネレンズ２Ｌの方向（第１の方向）に沿って球面凸状を呈している複数の単レンズ部分を有し、各単レンズ部分とその凹凸面に形成された半透過反射層１１４の部分とにより１単位の反射集光ミラー単体１１１ｔを構成している。
【００３２】
そして、前述したように、複数の反射集光ミラー単体１１１ｔは複数の発光領域１２１（画素）と１対１に対応して設けられ、反射集光ミラー群１１１の平坦面と発光表示面１２９とが接着材等を用いて接着される。
【００３３】
さらに、表面平坦化コート層１１２によって、フライアイ状反射集光ミラー部１１０の表面は平坦化されている。したがって、表面平坦化コート層１１２の表面をメガネレンズ２Ｌの内側レンズ面に比較的容易に貼り付けることができる。なお、図３における表面平坦化コート層１１２，メガネレンズ２Ｌ間の余白部分が接着領域を示している。
【００３４】
以下、図３を参照して、実施の形態１の表示装置１００の動作を説明する。
【００３５】
反射集光ミラー単体１１１ｔに対し、対応する発光表示パネル部１２０の発光領域１２１の位置関係は以下の通りである。発光表示パネル部１２０の発光表示面１２９における全領域において、複数の発光領域１２１から発光された複数の初期光線がそれぞれ対応する反射集光ミラー単体１１１ｔの半透過反射層１１４で反射される際、反射集光ミラー単体１１１ｔ，１１１ｔ間のピッチ程度の細い直径のビーム状の光線１５１となって、表示装置１００の発光表示面１２９における透明領域１２３を通過し、前方（第２の方向）における所定の集光点１０８ａを通過する位置に設定されている。
【００３６】
この時、表示装置１００の裏面方向（第１の方向）側から来た外光１８０は、フライアイ状反射集光ミラー部１１０のフライアイレンズ板１１３の凹凸面の半透過反射層１１４を通過するが、フライアイレンズ板１１３の材料の屈折率と表面平坦化コート層１１２の材料の屈折率が等しいので屈折散乱されることなく直進する。このため、観察者は、表示装置１００を透かして、表示装置１００の向こう側を視認することができる。
【００３７】
図４は発光表示パネル部１２０及びフライアイ状反射集光ミラー部１１０それぞれの設計寸法例を表形式で示す説明図である。
【００３８】
同図に示すように、視距離に相当する集光点１０８の位置は、メガネ２に表示装置１００を図１，図３に示すように接着材による接着等により取り付けることを想定して、表示装置１００の前方（第２の方向）２０ｍｍとしている。
【００３９】
発光表示パネル１２０の解像度は横３２０画素×縦２４０画素であり、画素のピッチは横方向縦方向共通で０．０４０ｍｍである。発光表示パネル部１２０の表示面の大きさは、横１２．８ｍｍ、縦９．６ｍｍになる。したがって、半値は横６．４ｍｍ、縦４．８ｍｍとなる。
【００４０】
一方、反射集光ミラー単体１１１ｔの球半径は０．６ｍｍで、画素（発光領域１２１）と反射集光ミラー単体１１１ｔの球中心距離が０．３ｍｍとなる。また、発光表示面１２９の最も端部にある反射集光ミラー単体１１１ｔの対応する発光領域１２１に対する位置ズレは０．０６２×０．０４６５（ｍｍ）となる。また、反射集光ミラー単体１１１ｔ，１１１ｔ間のピッチは、０．０４０３９１ｍｍである。また、発光表示面１２９の最も端部にある反射集光ミラー単体１１１ｔの中心部の座標位置は横６．４６３ｍｍ、縦４．８４７ｍｍとなる。
【００４１】
図４で示した寸法特性から、視距離２００ｍｍで眺めた場合の横１２８mm、縦９６ｍｍの視角に相当し、一般的なディスプレイと比較してやや粗いがテキストを読むためには十分な解像度感を与える程度となることがわかる。
【００４２】
まず、反射集光ミラー群１１１におけるピッチの制約に関して述べる。反射集光ミラー群１１１における反射集光ミラー単体１１１ｔ，１１１ｔ間のピッチが小さくなると、回折によるビーム１５１の広がりが大きくなる。
【００４３】
図５は、平行光線をさえぎるスリットを通過した光による距離２０ｍｍのスクリーン上の光度分布の解析解による計算結果を示す説明図である。
【００４４】
同図の光度分布Ｌ１〜Ｌ４に示すように、スリット幅が０．０５２ｍｍ（Ｌ１）、０．０３３ｍｍ（Ｌ２）、０．０２０ｍｍ（Ｌ３）、０．０１２ｍｍ（Ｌ４）と小さくなるにつれて、光度分布の半値幅が０．１０ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．５０ｍｍ、０．８ｍｍ程度と大きくなるのがわかる。２次元の細孔の回折も同程度である。
【００４５】
図５で示す計算結果から、通常の瞳の径である直径０．８〜４ｍｍに比べて、小さな直径の光線１５１を実現するためには、反射集光ミラー群１１１のピッチを少なくとも０．０１２ｍｍより大きく、望ましくは２倍の０．０２４ｍｍ以上にすることが必要であることがわかる。ただし、反射集光ミラー群１１１のピッチの拡大は、表示画像の精細感の低下につながる。このため、図４の表の設計例では、反射集光ミラー群１１１の（反射集光ミラー単体１１１ｔ間の）ピッチを０．０４ｍｍにしている。
【００４６】
次に、フライアイ状反射集光ミラー部１１０の形状に関して述べる。反射集光ミラー群１１１の面の形状としては、球面や、楕円体面、法物面が利用可能である。ここでは、反射集光ミラー群１１１の各単レンズ部分の形状は球面としている。球面からなるフライアイレンズの製造は比較的容易であり、安価で行うことができる。
【００４７】
反射集光ミラー群１１１の単レンズ部分の形状が球面の場合は、幾何光学計算では、球面を形成する球の中心点から、当該球面を形成する球の半径の半分だけ球面側（第１の方向側）にずれた位置にあるミラーの焦点距離に発光領域１２１の発光面を配置すると、反射光１５１は平行光線になる。すなわち、反射集光ミラー単体１１１ｔの単レンズ部分の半球面の中心点は発光領域１２１に対し瞳３１側（第２の方向側）に、上記半径の半分シフトさせた位置に存在する。
【００４８】
図６は図４で示した寸法特性を有する一の反射集光ミラー単体１１１ｔによる対応する発光領域１２１から発光される光線（初期光線）に対する反射光の幾何光学計算結果（その１）を示す説明図である。
【００４９】
同図に示すように、距離２０ｍｍの集光点まで、十分に反射集光ミラー群１１１のピッチと同程度（０．０４ｍｍ程度）の細い光線径の反射光が維持されることがわかる。
【００５０】
フライアイレンズ板１１３の単レンズ間の球面のピッチは横縦共通で、発光表示パネル部１２０の画素のピッチよりもやや大きい０．０４０３９１２ｍｍである。この設定により、表示装置１００の端部の画素（発光領域１２１）を発光源とした反射光線１５１を画面中央の正面に位置する集光点１０８に確実に向けることができる。
【００５１】
図７は図４で示した寸法特性を有する反射集光ミラー群１１１による反射光の幾何光学計算結果（その２）を示す説明図である。同図に示すように、表面幅が１２．８ｍｍ程度あっても、距離２０ｍｍの中央に位置する集光点に画面の端から光線が集光できることがわかる。ここで、フライアイ状反射集光ミラー部１１０のフライアイレンズ板１１３の材料の屈折率は、アクリルやガラスなどを想定して１．５としている。
【００５２】
この時、発光領域１２１から出て本来対応する反射集光ミラー単体１１１ｔの隣の反射集光ミラー単体１１１ｔに反射された光は、同様にビーム状の光線１５２となって、表示装置１００の前方の所定の集光点１０８ａの隣の集光点１０８ｂに進む。この集光点１０８ｂは、集光点１０８ａから瞳３１の径(一般的には明るさにより変化するが０．８〜４ｍｍ程度)よりも大きい距離だけ離れていることが必要である。
【００５３】
これにより、観察者の瞳３１には常にひとつの集光点１０８の光しか通過しないことになる。このため、２重像の無い、鮮明な画像を観察者の網膜上に形成することができる。他方、集光点１０８ｂと集光点１０８ａの間隔は狭い方が、瞳を移動させて観察できる位置が密あることになるので使いやすい。したがって、集光点１０８ｂの中心と集光点１０８ａの中心との距離を間隔Ｄｌとしたとき、間隔Ｄ１は瞳３１の直径よりもやや大きい程度が望ましいことになる。
【００５４】
ここで、反射集光ミラー群１１１からの反射光であるビーム状光線１５２のビーム状光線１５１に対するずれ角度Ｋａは、以下の式(1)で決定する。ここで、この集光点１０８と表示装置１００との距離Ｌ＝２０ｍｍ、目標とする集光点１０８ｂと集光点１０８ａとの間隔Ｄｌ＝４ｍｍとすると以下のように求められ、
Ka＝arctan（Dl/L）＝0.20 rad …(1)
Ｋａ＝０．２０（rad）を得ることができる。
【００５５】
また、表示装置１００の材料内での光線角度Ｋｄは、材料の屈折率ｎ＝１．５を考慮して、以下の式(2)で求められ、
Kd= arcsin(sin(KA)/n) =0.13 rad …(2)
Ｋｄ＝０．１３(rad) を得ることができる。
【００５６】
そして、画素のピッチＰｇ＝０．０４ｍｍ、とすると、画素の発光領域１２１の位置を球の中心点から半径Ｒの半分だけずれた位置にあるので、球面の半径Ｒは以下の式(3)で導出され、
R = ２・Pg/ tan( K ) = 0.6 ｍｍ…(3)
Ｒ＝０．６（mm)を得ることができる。
【００５７】
図８は図４で示した寸法特性を有する反射集光ミラー群１１１による反射光の幾何光学計算結果（その３）を示す説明図である。同図に示すように、距離２０ｍｍの中央に位置する集光点のほかに、上方４ｍｍの地点にも光線が集光されることがわかる。
【００５８】
次に、発光領域１２１の形成幅は、横方向縦方向共通で０．００４ｍｍにしている。これは、画素ピッチの１/１０であり、集光点１０８での発光エリア１２１の像の幅は、集光点の間隔の（１/１０）になり４ｍｍ×（１/１０）＝０．４ｍｍになる。
【００５９】
これは、図５に示すようにピッチ０．０４ｍｍの反射集光ミラー群１１１の回折ぼやけによるビーム光１５１の直径と同程度である。ピンホールアイマスクの効果は、ビーム光１５１の回折による広がりと発光領域１２１１の像の幅の和で決まるため、発光領域１２１の形成幅は小さいほうが望ましいが、ビーム光１５１の回折による広がりに比べて大幅に小さくてもその寄与は少なく、逆に輝度の低下を招くため、ビーム光１５１の回折による広がりと発光領域１２１の像の幅が等しい程度が適している。
【００６０】
このとき、発光領域１２１の幅は遮光板１２２の幅と等しいとすると発光表示パネル部１２０の透過率は、以下の式(4)により導から、
1-（４/４０）×（４/４０）＝０．９９…(4)
透過率＝０．９９（％）を得ることができる。
【００６１】
そして、半透過反射層１１４の透過率は９０％、反射率は１０％である。したがって、表示装置１００の裏面方向側（第１の方向側）から来た外光１８０の透過率は、半透過反射層１１４の透過率は９０％、反射率は１０％とすると、０．８９（＝０．９９×０．９）となる。
【００６２】
前述したように、表面平坦化コート層１１２の屈折率をフライアイレンズ板の材料の屈折率と等しい１．５にすれば、透過光は屈折散乱されることなく直進する。このため、観察者は、表示装置１００を透かして、表示装置１００の向こう側を見ることができる。
【００６３】
なお、ここで、光のビーム（１５１，１５２）の径は反射集光ミラー群１１１における各単レンズの直径（ここではピッチにほぼ等しい）と発光領域１２１の集光点１０８の位置での結像サイズの和で決まるが、反射集光ミラー群１１１（における反射集光ミラー単体１１１ｔ間の）のピッチと発光領域１２１の幅は観察者の瞳の径に比べ十分細いので、反射光１５１は完全に平行光線である必要は無い。集光点１０８において光線１５１の直径が瞳の直径よりも小さければ、ピンホールアイマスクと同じ原理で観察者の調節機能を補って網膜上にぼやけの少ない像が結像される。
【００６４】
このように、実施の形態１の表示装置１００は複数の画素（発光領域１２１）に１対１に対応する複数の反射集光ミラー単体１１１ｔを設けることにより、薄型で軽量化可能な構造を実現することができる。このため、フライアイ状反射集光ミラー部１１０側及び発光表示パネル部１２０側のうち、いずれかの表面に粘着層を形成し、メガネ２のメガネレンズ２Ｌの外側レンズ面及び内側レンズ面のうちの一方に貼り付けることができる。このため、メガネ３へ容易に取り付け取りはずしができるため、保持用のメガネには、観察者が使い慣れた、自分のメガネを使用することができる。
【００６５】
このように、実施の形態１の表示装置１００によれば、表示装置１００の発光表示パネル部１２０側（第２の方向側）の所定の観察点に観察者の瞳３１が位置するように、表示装置１００の表面平坦化コート層１１２の表面をメガネ等の表示装置取付部材に貼り付けて用いることができる。この際、表示装置１００から瞳３１まで距離である観察距離が２０ｍｍ程度の比較的短い場合においても、発光表示面１２９から観察距離上に位置する観察者の瞳に一点に集光される表示形態を前述したような寸法特性で実現することができるため、観察者の目の焦点調節機能に関係なくぼやけの少ない画像を表示することができる。
【００６６】
また、複数の反射集光ミラー単体１１１ｔを複数の画素（発光領域１２１）に１対１に対応づけることにより、表示装置１００全体を比較的薄く軽い構造で形成することができるため、メガネ２等の表示装置取付部材への装着に違和感が無く使い易い表示装置１００を得ることができる。また、表示装置１００における発光表示面１２９は、複数の画素（発光領域１２１）以外の周辺領域に透明領域１２３を形成している半透明の形態であるため、観察者から視て表示装置１００の背面方向（第１の方向）の視野をさえぎることが無く使いやすい効果をさらに奏する。
【００６７】
さらに、実施の形態１の表示装置１００は、フライアイ状反射集光ミラー部１１０側（第１の方向）への単レンズ発光領域間距離（対応関係にある反射集光ミラー単体１１１ｔの半休面の中心点から発光領域１２１に至る距離）を反射集光ミラー単体１１１ｔの半球面を規定する半径の半分の値に設定している。このため、反射集光ミラー群１１１の（反射集光ミラー単体１１１ｔ間の）ピッチを例えば０．０４ｍｍ程度に設定することにより、発光表示面１２９の各画素から発光される初期光線が反射集光ミラー部を反射して得られる反射光を、瞳の大きさよりも十分小さい径の平行ビームとして出射することができる。
【００６８】
加えて、各々の反射集光ミラー単体１１１ｔのレンズ面が半球面からなる複数の単レンズの製造は比較的容易であるため、表示装置１００を安価に構成することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態１では、フライアイレンズ１の単レンズをマトリクス状に配置した場合を例に説明したが、正三角形の頂点が並んだ配列にしても、同じ構成を実現できる。
【００７０】
また、本実施の形態では、メガネレンズ２Ｌの内側レンズ面に表示装置１００の表面平坦化コート層１１２を貼り付けた使用例を示したが、メガネレンズ２Ｌの外側レンズ面に表示装置１００の透明基板１２４を貼り付けた使用も勿論可能である。ただし、後者の場合、反射光がメガネレンズ２Ｌを透過することになるため、メガネレンズ２Ｌを透過させない観点からは図３で示した貼り付け使用の方が望ましい。
【００７１】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、回折による光散乱を防ぐために、反射集光ミラー群１１１のサイズをある程度大きくする必要があり、このため、反射集光ミラー単体１１１ｔが発光表示パネル部１２０の一つ画素（発光領域１２１）に対応する実施の形態１では、表示装置１００の画素ピッチを小さくできないという制約がある。
【００７２】
解決策としては、ひとつの反射集光ミラーで表示装置のすべての画素の光を制御する方式も考えられるが、その場合、反射集光ミラーの焦点距離が大きくなり、発光表示パネル部１２０から出る放射光を反射集光して平行光線となる反射光を得るために必要な発光表示パネル部１２０と反射集光ミラーとの間の距離が大きくとる必要が生じ、必然的に表示装置全体の厚さが厚くなるとの課題がある。
【００７３】
そこで、実施の形態２では、発光表示パネル部と反射集光ミラー部との間の距離を短縮できる構造の表示装置２００を考案した。この表示装置２００により、反射集光ミラー部のサイズを大きくできるため、回折による光散乱を防ぐことができ、高精細な表示が可能になる。
【００７４】
図９はこの発明の実施の形態２である表示装置の構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、表示装置２００は、マトリクス状に複数の画素（発光領域２２１）が配置された発光表示パネル部２２０と、発光表示パネル部２２０に対し観察者と逆方向（第１の方向）に設けられた反射集光ミラー部２１０とから構成されている。
【００７５】
図１０は実施の形態２の表示装置２００の側面における断面構造を示す説明図である。同図に示すように、発光表示パネル部２２０は、透明基板２２４の表面上に複数の画素に相当し観察者と逆の方向（第１の方向）に光を放射する複数の発光領域２２１が形成される。そして、複数の発光領域２２１に１対１に対応する複数の遮光板２２２が各発光領域２２１の裏面（第２の方向側）に配置される。これら発光領域２２１及び透明領域２２３の周囲を囲んで透明基板２２４上に透明領域２２３が形成される。これら透明基板２２４の表面上に形成される、発光領域２２１，遮光板２２２及び透明領域２２３が発光表示面２２９を構成する。
【００７６】
一方、発光表示パネル部２２０に対し観察者と反対方向（第１の方向）における発光表示面２２９（発光領域２２１、遮光板２２２、及び透明領域２２３）の表面には偏光板２２５、反射偏光板２２６、及び１／４波長位相差板２２７が２２５〜２２７の順に貼り付けて積層構造を呈している。
【００７７】
一方、反射集光ミラー部２１０は、透明樹脂で形成された凹面板２１２の観察者側の表面にアルミニウムや銀などから金属薄膜が蒸着されることにより反射ミラー２１１が形成されている。このとき、凹面板２１２を構成する透明樹脂の厚さが均一であり、反射ミラー２１１を構成する金属薄膜が薄ければ、背面からきた外光を屈折させないで透過させる半透過反射ミラーとして機能させることもできる。
【００７８】
反射偏光板２２７と反射集光ミラー部２１０の間には幅Ｌｇの空間を設けている。発光表示パネル部２２０から放射された光Ｌ２０は、この距離Ｌｇを略２往復し、この間に反射集光ミラー部２１０の反射ミラー２１１による反射によって２回集光されて最終的に平行光線となり観察者の瞳３１に向かう。したがって、表示装置２００の幅を反射集光ミラーの焦点距離に比べ十分薄くしても、反射光Ｌ２０として平行光線を出射することができる。なお、実際には反射偏光板２２６，反射集光ミラー部２１０間で反射が繰り返されるが、１／４波長位相差板２２７の膜厚は十分薄いため、反射偏光板２２７と反射集光ミラー部２１０との間の距離Ｌｇを反射により往復する距離としても問題は無い。
【００７９】
図１１は実施の形態２の表示装置２００における発光表示パネル部２２０を構成する光学部材の軸の向きと光の挙動の詳細を示す説明図である。同図に示すように、表示パネル部２２０の反射偏光板２２６及び偏光板２２５それぞれの透過軸の向きは等しい。
【００８０】
１/４波長位相差板２２７は、一軸性の位相差板であり、遅相軸の向きが、表示パネル部２２０の反射偏光板２２６及び偏光板２２５の透過軸の向きから４５度傾いた向きに張り付けられている。ここでは、表示パネル部２２０の反射偏光板２２６及び偏光板２２５の透過軸の向きは０度、１/４波長位相差板２２７の遅相軸の向きは４５度としている。
【００８１】
以下、図１１を参照して、実施の形態２の表示装置２００の動作について説明する。同図に示すように、表示パネル部２２０の発光領域２２１から放射された放射光Ｌ２１（初期光線）は、偏光板２２５により０度方向の直線偏光となる。反射偏光板２２６と偏光板２２５との透過軸の向きは等しいので、この直線偏光はそのまま反射偏光板２２６を通過して、１/４波長位相差板２２７により円偏光となり、発光表示パネル部２２０から距離Ｌｇ離れた位置にある反射ミラー２１１に向かう。反射ミラー２１１で反射集光された反射光Ｌ２２は、再び１/４波長位相差板２２７を通過し９０度方向の直線偏光になるため、反射偏光板２２６を通過せず反射される。
【００８２】
反射偏光板２２６で反射された反射光Ｌ２３は、みたび１/４波長位相差板２２７を通過し円偏光となり、距離Ｌｇ離れた位置にある反射ミラー２１１に向かう。反射ミラー２１１で再度反射集光された反射光Ｌ２４は、よたび１/４波長位相差板２２７を通過し、今回は０度方向の直線偏光になる。このため、反射光Ｌ２４は反射偏光板２２６で反射されることなく通過し、さらに発光表示パネル部２２０の透明領域２２３を通過して観察者方向に進む。
【００８３】
このとき、発光領域２２１から出た放射光Ｌ２１（初期光線）及びその後の反射光Ｌ２２〜Ｌ２４は、距離Ｌｇの約４倍の距離を進んだことになり、さらに、反射集光ミラー部２１０における反射ミラー２１１による反射によって２回集光されるため、表示装置２００から放射される光は最終的に平行光線となるように、距離Ｌｇ及び反射集光ミラー部２１０の形状等を設定することができる。このため、表示装置２００を目の近くに置いても、観察者は眼の焦点を遠方にすることにより、網膜上に鮮明な結像することが可能になる。
【００８４】
図１２は、発光表示パネル部２２０から出た光の挙動に関する幾何光学計算結果を示すグラフである。なお、図１２では、理解を容易にするためにミラーによる反射による光線の折り返しを、上下方向の角度を維持した屈折で前方に進むとして示している。条件は、反射ミラー２１１は球面ミラーであり半径は２２．７ｍｍ、１／４波長位相差板２２７と反射集光ミラー部２１０との間の距離Ｌｇは３ｍｍ、発光表示パネル部２２０の幅は４ｍｍ、であり、発光表示パネル部２２０の両端と中央からそれぞれ放射された３本の光Ｌ２１ａ〜Ｌ２１ｃ（それぞれ０度方向と±３０度方向への放射光）の進行経路を示している。
【００８５】
図１２において、発光表示パネル部２２０の中央から放射された３本の放射光Ｌ２１ａ（０度方向と±３０度方向への放射光）は反射集光ミラー部２１０による１回目の反射偏光Ｒ１後の反射光Ｌ２２，反射偏光板２２６による反射後の反射光Ｌ２３の状態を経て、最終的に反射集光ミラー部２１０による２回目の反射偏光Ｒ２後の反射光Ｌ２４が得られる。
【００８６】
そして、発光表示パネル部２２０において同一の画素（発光領域２２１）から発光された放射光Ｌ２１ａに基づく反射光Ｌ２４ａは、互いに平行な平行光線となってその一部が、表示装置２００の前方１０ｍｍに位置する観察者の瞳３１に入射している。したがって、観察者は、眼の焦点を、遠方を見る状態にすることにより、網膜上に鮮明な光点を結像することができる。このとき、発光領域２２１から放射状に出た放射光Ｌ２１ａは反射集光ミラー部２１０にて２回反射されることにより、緩やかな曲率の形状でも効果的な集光が可能となるため、球面ミラー収差による網膜像のぼやけが少ない。
【００８７】
次に、発光表示パネル部２２０の両端から放射された３本の光Ｌ２１ｂ、Ｌ２１ｃ（０度方向と±３０度方向への放射光）も同様に反射集光ミラー部２１０内の２回の偏向によりお互いに平行な平行光線な反射光Ｌ２４ｂ，Ｌ２４ｃとなって、その一部が表示装置２００の前方１０ｍｍに位置する観察者の瞳３１に入射している。したがって、観察者は表示装置２００における発光表示パネル部２２０の両端部分の表示も問題なく観察できる。
【００８８】
集光発光表示パネル部２２０の両端から放射され平行光になった光の角度は、図１２から３０ｍｍの距離で１６ｍｍの画面幅の虚像に相当しており、３００ｍｍの視距離では１６０ｍｍの画面幅の表示装置の虚像を見ることになる。
【００８９】
このとき、必要な反射集光レンズ２１１の左右幅は、図１２から±５ｍｍの１０ｍｍであることがわかる。ただし、瞳３１の位置の自由度を大きくするためには、より大きな幅が望ましい。反射集光レンズ２１１は半径２２．７ｍｍの球面であり、収差を考慮しても、幅の拡大は可能である。
【００９０】
実施の形態２の表示装置２００によれば、表示装置２００の発光表示パネル部２２０側（第２の方向側）の所定位置に観察者の瞳３１が位置するように、表示装置２００をメガネ等の表示装置取付部材に貼り付けて用いることができる。この際、表示装置２００から瞳まで距離である観察距離が１０ｍｍ程度の比較的短い場合においても、複数の画素から発光された複数の初期光線に基づき得られる複数の外部出射光（図１１，図１２の反射光Ｌ２４）が平行光線として観察者に認識されるため、観察者の目の焦点調節機能に関係なくぼやけの少ない画像を表示することができる。
【００９１】
そして、実施の形態２の表示装置２００は、主として反射集光ミラー部２１０，反射偏光板２２６間で、複数の画素からの放射される初期光線をミラー偏光板間距離（反射集光ミラー部２１０，反射偏光板２２６間の距離（≒Ｌｇ，正確には１／４波長位相差板２２７の分長い）の約４倍の長さで内部反射させているため、最終反射光（図１１，図１２の反射光Ｌ２４）を平行光線として出力可能な直線距離の１/４程度に表示装置２００全体の厚みを設定することができる。このため、厚みが薄く、全体の重量を軽い表示装置２００を実現できる。その結果、観察者のメガネ等の表示装置取付部材への装着を違和感無く行うことができ、観察者に使い易い表示装置２００を得ることができる効果を奏する。
【００９２】
さらに、実施の形態２の表示装置２００によれば、反射ミラー２１１の反射面（凹面）で複数の画素からの複数の初期光線が２回反射された後に複数の最終反射光（図１１，図１２の反射光Ｌ２４）を得ているため、反射ミラー２１１の反射面の曲率を緩やかにしても効果的な集光が可能であり、収差による網膜像のぼやけが少ない最終反射光を得ることができる。
【００９３】
このように、本発明の実施の形態２の表示装置２００は薄い構造で実現でき、メガネ２への装着に違和感が無く使い易い。
【００９４】
なお、ここで、反射集光ミラー部２１０を半透過反射ミラーとすれば、表示装置２００を通過する光は直進するため、表示装置２００の向こう側を透かして眺めることも可能である。
【００９５】
また、ここでは、反射集光ミラー部２１０の形状を球面としたが、これに限るものではなく 放物面形状や３次元非球面など集光効果を持つ形状ならば、用いることができる。
【００９６】
さらに、表示装置２００の寸法を相似的に拡大することを考える。たとえば２０倍に拡大し、集光反射ミラー２１１の半径は４５４ｍｍ、反射偏光板２２７と反射集光ミラー部２１０の間の距離Ｌｇは６０ｍｍ、発光表示パネル部２２０の幅を８０ｍｍとすると、表示装置２００の前方２００ｍｍの位置で、観察者は、眼の焦点を、遠方を見る状態にすることにより、３ｍ先に幅１．６ｍの画面幅の表示装置の虚像を見ることができることになる。すなわち、限界近接視認距離が２ｍの老眼者でも、視距離２００ｍｍで鮮明な画像を見ることができる。
【００９７】
以上の説明では、集光光学系として集光反射ミラー２１１を用いたが、これに限るのではなく、観察者の瞳に入射する光を平行光線にするために、他の集光光学系を組み合わせることができる。たとえば、図１０に示す表示装置２００において、１/４波長位相差板２２７の表面にさら集光光学系として凸レンズを形成しても良い、この場合は、発光表示パネル部２２０から放射された光２０は、表示装置２００から放射されるまでに４回偏向されるので、効果的である。同様に反射集光ミラー部２１０の表面に集光光学系として凸レンズを形成しても良い。また、反射集光ミラー部２１０と１/４波長位相差板２２７との間に集光光学系として凸レンズを設置しても良い。これにより、反射集光ミラー部２１０と１/４波長位相差板２２７の間の距離Ｌｇをさらに短縮でき、必要な発光表示パネル部２２０のサイズを小さくすることができる。
【００９８】
＜実施の形態３＞
図１３に実施の形態３における表示装置３００の構成を示す説明図である。同図に示すように、実施の形態３の表示装置は、マトリクス状に複数の画素（発光領域３２１）が配置された発光表示パネル部３２０と、発光表示パネル部３２０に対し観察者と逆方向に設けられた平面反射ミラー３１１とから構成されている。発光表示パネル部３２０は、遮光基板３２２の表面上にマトリクス状に形成された発光領域３２１とその周辺に形成された透明領域３２３とを備える。そして、複数の発光領域３２１と透明領域３２３とにより発光表示面３２９を構成する。なお、遮光基板３２２は発光表示面３２９の上端からさらに少し延在して形成される。
【００９９】
上述したように、発光表示パネル部３２０は、表示観察者と逆の方向（第１の方向）に光を放射する複数の発光領域３２１とその観察者側に配置された遮光基板３２２とを基本構成として備えている。
【０１００】
さらに、発光表示パネル部３２０は、発光表示面３２９に対し観察者と反対方向（第１の方向）の表面に偏光板３２５、反射偏光板３２６、及び１／４波長位相差板３２７が３２５〜３２７の順に貼り付けられ積層構造を呈している。偏光板３２５、反射偏光板３２６及び１／４波長位相差板３２７は発光表示面３２９の上端からさらに上方に延在して形成される。
【０１０１】
なお、１／４波長位相差板３２７と反射集光ミラー３１１の間には距離Ｌｇ２の空間を設けている。さらに発光表示パネル３２０の偏光板３２５の裏面側に、発光表示面３２９から離れて集光レンズ３３０が設けられる。この集光レンズ３３０は、遮光基板３２２の最上端より上方に位置して形成される。
【０１０２】
そして、発光表示パネル部３２０の１／４波長位相差板３２７と平面集光ミラー３１１の上部及び下部に迷光吸収板３４０及び３４１が設けられる。
【０１０３】
図１４は実施の形態３の表示装置における発光表示パネル部を構成する光学部材の軸の向きと光の挙動の詳細を示す説明図である。実施の形態３の表示装置３００において、光学部材の軸の向きと光の挙動の詳細は実施の形態２の表示装置２００と同一である。
【０１０４】
図１４に示すように、表示パネル部３２０の反射偏光板３２６及び偏光板３２５の透過軸の向きは等しい。１/４波長位相差板３２７は、一軸性の位相差板であり、遅相軸の向きが、表示パネル部３２０の反射偏光板３２６及び偏光板３２５の透過軸の向きから４５度傾いた向きに張り付けられている。ここでは、表示パネル部３２０の反射偏光板３２６と偏光板３２５の透過軸の向きは０度、１/４波長位相差板３２７の遅相軸の向きは４５度としている。
【０１０５】
以下、図１４を参照して、実施の形態３の表示装置３００の動作について説明する。
【０１０６】
図１４において、表示パネル部３２０の発光領域３２１から放射された光Ｌ３１（図１３のＬ３０ａ〜Ｌ３０ｃに相当）は、偏光板３２５により０度方向の直線偏光となる。反射偏光板３２６と偏光板３２５の透過軸の向きは等しいので、この直線偏光Ｌ３１はそのまま反射偏光板３２６を通過して、１/４波長位相差板３２７により円偏光となり、距離Ｌｇ２離れた距離にある平面反射ミラー３１１に向かう。反射ミラー２１１で反射集光された反射光Ｌ３２は、再び１/４波長位相差板３２７を通過し９０度方向の直線偏光になるため、反射偏光板３２６を通過せず反射される。
【０１０７】
反射偏光板３２６で反射され反射光Ｌ３３は、みたび１/４波長位相差板３２７を通過し円偏光となり、距離Ｌｇ２離れた距離にある平面反射ミラー３１１に向かう。反射ミラー３１１で再度反射された反射光Ｌ３４（最終反射光）は、よたび１/４波長位相差板３２７を通過し、今回は０度方向の直線偏光になる。このため、反射偏光板３２６では反射されず通過する。このとき、光の角度により異なり、発光表示パネル３２０の発光表示面３２９に対し垂直に近い角度で放射された反射光Ｌ３４は、遮光基板３２２で吸収され、これ以降は伝播を行わない。これは、図１３の光Ｌ３０ｂに相当する。なお、遮光基板３２２を発光表示面３２９に対し上方に延在して形成することにより、最上端にある発光領域３２１から発光表示面３２９に対し垂直に近い角度で放射された部分の反射光Ｌ３４も確実に吸収することができる。
【０１０８】
また、発光表示パネル３２０における発光表示面３２９に対し所定の角度で傾いて放射された部分における反射光Ｌ３４（最終反射光）は集光レンズ３３０を通過する。集光レンズ３３０から、複数の画素からの放射光に対応する複数の（外部）出射光（図１３で示す出射光Ｌ３９に相当）が出射される。このように、集光レンズ３３０から外部出射光が出力されるのは、図１３の光Ｌ３０ａのように、発光表示面３２９に対し所定の傾きをもって発光領域３２１から放射される光に限定される。なお、遮光基板３２２の最上端より上方に集光レンズ３３０を形成しているため、集光レンズ３３０からの出射光Ｌ３９が遮光基板３２２より遮られることはない。
【０１０９】
さらに、垂直方向から大きく傾いた角度で放射された光は、図１３の光Ｌ３０ｃに示す様に、上部の平面集光ミラー３１１，１／４波長位相差板３２７間に設けられた上方の迷光収板３４０によって吸収される。
【０１１０】
すなわち、集光レンズ３３０を通過して得られる出射光Ｌ３９は、距離Ｌｇ２に相当する距離を２回往復した光に限られることになる。したがって、反射光Ｌ３０ａが入射され集光レンズ３３０により集光される（外部）出射光が平行光線になるように、平面反射ミラー３１１の反射面、平面反射ミラー３１１の反射面と反射偏光板３２６との距離であるミラー偏光板間距離等を比較的容易に設定することができる。
【０１１１】
このとき、発光領域３２１から出た光Ｌ３０ａは、斜めに進むため上記距離Ｌｇ２の４倍以上の距離を進むことになり、集光レンズ３３０から出射される出射光Ｌ３９は集光レンズ３３０の焦点距離の１/４よりも狭い長さの間隔Ｌｇ２でも平行光線とすることができる。このため、表示装置３００を眼の近くに置いても、観察者は眼の焦点を遠方にすることにより、網膜上に鮮明な結像することが可能になる。このとき、集光レンズ３３０において、発光表示パネル部３２０における発光表示面３２９から離れた領域を通過する光の光路長さは、発光表示面３２９に近い領域を通過する光の光路長さよりも長くなるため、発光表示面３２９から比較的離れた位置にある遠い領域の焦点距離を発光表示面３２９から比較的近い領域の焦点距離よりも長くした非球面のレンズ形状の集光レンズ３３０を備えることが望ましい。
【０１１２】
実施の形態３の表示装置３００では、観察者が観察する光の光路に発光表示パネル３２０における発光表示面３２９が存在しないため、上記発光表示面３２９の通過時の散乱がないため、より鮮明な像を観察できる。
【０１１３】
ここでは、記載していないが、集光レンズ３３０の前後に、プリズムやプリズムシートなどの光偏向部材を設置し、観察者の観察方向を表示装置３００の正面方向（第１の方向）に設定することもできる。
【０１１４】
実施の形態３の表示装置３００は、複数の画素からの複数の初期光線をミラー偏光板間距離（≒Ｌｇ２（正確には１／４波長位相差板３２７の膜厚分長い））の４倍以上の長さで内部反射させることにより、集光レンズ３３０に入力される最終反射光を集光して得られる出射光Ｌ３９（外部出射光）を平行光線として出力可能な光線経路の距離の１／４以下に表示装置３００全体の厚みを設定することができる。このため、厚みが薄く、全体の重量を軽い表示装置３００を実現できる。その結果、観察者のメガネ等の表示装置取付部材への装着を違和感無く行うことができ、観察者に使い易い表示装置を得ることができる効果を奏する。
【０１１５】
なお、迷光吸収板３４０は図１３で示す反射光Ｌ３０ｃを吸収するため必要であるが、迷光吸収板３４１はその必要はないため、省略することは可能である。
【０１１６】
また、表示装置取付部材として用いたメガネ２一般的な度付き眼鏡は勿論、度のないサングラス等を用いることも勿論可能である。
【０１１７】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００，２００，３００ 表示装置、１１０ フライアイ状反射集光ミラー部、１１１ 反射集光ミラー群、１１２ 表面平坦化コート層、１１３ フライアイレンズ板、１１４ 半透過反射層、１２０，２２０，３２０ 発光表示パネル部、１２１，２２１，３２１ 発光領域、１２２，２２２ 遮光板、１２３，２２３，３２３ 透明領域、１２４，２２４ 透明基板、２１０ 反射集光ミラー部、２１１ 反射ミラー、２１２ 凹面板、２２５，３２５ 偏光板、２２６，３２６ 反射偏光板、２２７，３２７ １／４波長位相差板、３１１ 平面集光ミラー、３３０ 集光レンズ、３４０，３４１ 迷光吸収板。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、老眼者や近視者によらず、メガネ等の表示装置取付部材に貼り付けて高精細な画像を視認することのできる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、携帯電話などの電子機器には小型で解像度の高い液晶ディスプレイが用いられている。その画素サイズは０．１ｍｍに近く、小さい画面でも小さなフォントの文字を用いることにより多くの文字数を表示することができる。このような画面を見る場合は、画面を近づけて見ることで、細かい文字でも判読できるが、４０歳を過ぎた視覚機能に関する高齢者は通常、老眼化が進み、目の焦点調節機能が衰えているため、画面を近づけると画面がぼやけて文字が判読できないという課題があった。
【０００３】
そこで、目の焦点調節機能が正常ではないユーザでも、画面を近づけて、表示させた画像を見ることのできる表示装置が必要とされてきた。そのような表示装置として例えば特許文献１に開示された表示装置がある。
【０００４】
特許文献１に開示された表示装置は、透過型画像表示板に表示された画像を投影する手段として、点光源を所定位置に結像させる結像部材を設けた画像表示装置である。
【０００５】
この画像表示装置は、上記点光源を面方向に多数分散配置してアレイ状とした点光源アレイを設け、該点光源アレイから上記結像部材までの距離に対する、隣り合う点光源の間隔の比率が、上記結像部材から上記所定位置の距離における一般的な人の瞳径の比率とほぼ等しくなるように設定した画像表示装置である。
【０００６】
このような構成の画像表示装置は、点光源からの光を上記所定位置に結像させる結像部材の前面に置かれた光透過型の表示デバイスの画面上の各画素を通過する光が上記所定位置に集光されるように構成されており、上記所定位置に目の瞳が来るようにすれば、ピンホールアイマスクと同じ原理で、目の調節機能によらずに透過型表示デバイスの画像が鮮明に網膜上に結像される。
【０００７】
また、該結像部材に対し複数の点光源を設けることにより可能な観察位置の数を増やし、しかも同時に二つ以上の光源の光が瞳に入射し網膜上に２重像を形成しないように光源のピッチが工夫されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００５／１１６７２２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述した構成の従来の画像表示装置では、結像部材としてフライアイレンズを用いた場合には、フライアイレンズには結像する所定位置にフライアイレンズの複数のレンズの結像位置を一点に一致させなければ、フライアイレンズの個々のレンズに対応した場所の透過型表示デバイスの画像を視認することができなくなる特質を有している。
【００１０】
このため、所定の光学性能を実現するためにフライアイレンズに要求される形状精度は高くなり、その製造は困難となるという問題点があった。さらに、樹脂でフライアイレンズを形成した場合、環境条件で形状の歪みが生じ光学性能が変化するため表示性能が落ちるというか問題点があった。
【００１１】
また、光源はアレイ上に配置されているため、観察ポイントは左右上下方向に複数実現されるが、観察ポイントと観察ポイントの間に観察者の瞳が位置すると輝度の低下あるいは２重像が発生し画質が低下するため使いづらいという問題点があった。
【００１２】
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、観察ポイントに瞳の位置を固定するために、メガネ等の表示装置取付部材に固定できる近距離での視認が可能で、しかも、半透明で背面方向の視野を損なわない表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る請求項１記載の表示装置は、マトリクス状に配置され、各々が発光可能な複数の画素を有する発光表示面を含む発光表示部と、前記発光表示部に対し第１の方向側に設けられ、マトリクス状に配置された複数の反射集光ミラー単体からなる反射集光ミラー群を有する反射集光ミラー部とを備え、前記発光表示面は、前記複数の画素を構成する複数の発光領域と、前記複数の発光領域の周辺に形成される透明領域とを含み、前記発光表示部は、前記発光表示面に対し前記第１の方向と反対側の第２の方向側に設けられ、前記複数の画素からの前記第２の方向への発光を遮断する遮光板をさらに含み、前記反射集光ミラー群は、マトリクス状に配置され、各々が前記第１の方向に沿って球面凸状となる複数の単レンズを有するフライアイレンズ板と、前記フライレンズ板における前記複数の単レンズ面の表面に形成された半透過反射膜とを含み、前記反射集光ミラー単体は前記単レンズとその表面に形成された前記半透過反射膜との組合せ構造を含み、前記複数の反射集光ミラー単体は前記複数の画素に１対１に対応づけられ、前記複数の画素から発光される複数の初期光線が前記複数の反射集光ミラーの前記半透過反射膜によって反射されビーム状の複数の反射光線となって、前記第２の方向側の所定の観察点を通過するように設定され、前記反射集光ミラー部は、前記反射集光ミラー群に対し前記第１の方向側に形成される表面平坦化層をさらに含み、前記表面平坦化層は前記フライアイレンズ板と等しい屈折率を有する透明な材質で構成され、その表面が平坦化されている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の本願発明によれば、表示装置の第２の方向側の所定の観察点に観察者の瞳が位置するように、本表示装置をメガネ等の表示装置取付部材に貼り付けて用いることができる。この際、表示装置から瞳まで距離である観察距離が２０ｍｍ程度の比較的短い場合においても、発光表示面から観察距離上に位置する観察者の瞳に一点に集光される表示形態を実現することができるため、観察者の目の焦点調節機能に関係なくぼやけの少ない画像を表示することができる。
【００１５】
また、複数の反射集光ミラー単体は複数の画素に１対１に対応づけることにより、表示装置全体を薄く軽い構造で形成することができるため、メガネ等の表示装置取付部材への装着に違和感が無く使い易い表示装置を得ることができる。また、本表示装置における画像表示面は、複数の画素（発光領域）の周辺に透明領域を形成している半透明の形態であるため、観察者から視て表示装置の背面方向（第１の方向）の視野をさえぎることが無く使いやすい効果をさらに奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１である表示装置の使用状況を模式的に示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１である表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１である表示装置の断面構成と光の経路を示す模式図である。
【図４】実施の形態１における発光表示パネル部及びフライアイ状反射集光ミラー部それぞれの設計寸法例を表形式で示す説明図である。
【図５】平行光線をさえぎるスリットを通過した光による距離２０ｍｍのスクリーン上の光度分布の解析解による計算結果を示す説明図である。
【図６】図４で示した寸法特性を有する反射集光ミラー群による反射光の幾何光学計算結果（その１）を示す説明図である。
【図７】図４で示した寸法特性を有する反射集光ミラー群による反射光の幾何光学計算結果（その２）を示す説明図である。
【図８】図４で示した寸法特性を有する反射集光ミラー群による反射光の幾何光学計算結果（その３）を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２である表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図１０】実施の形態２の表示装置の側面における断面構造を示す説明図である。
【図１１】実施の形態２の表示装置における発光表示パネル部を構成する光学部材の軸の向きと光の挙動の詳細を示す説明図である。
【図１２】実施の形態２の発光表示パネル部から出た光の挙動に関する幾何光学計算結果を示すグラフである。
【図１３】実施の形態３における表示装置の構成を示す説明図である。
【図１４】実施の形態３の表示装置における発光表示パネル部を構成する光学部材の軸の向きと光の挙動の詳細を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１である表示装置の使用状況を模式的に示す説明図である。
【００１８】
図１に示すように、メガネ２の内側レンズ面に貼り付けられた表示装置１００、及び、有線あるいは無線通信による通信経路８を介して表示装置１００に画像データを送る画像データ生成装置３から構成されている。
【００１９】
特許文献１に開示された表示装置では、点光源からの光を所定位置の集光点に結像させる結像部材の前面に置かれた光透過型の表示デバイスの画面上の各画素を通過する光が上記所定位置に集光されるように構成されており、上記所定位置に目の瞳が来るようにすれば、ピンホールアイマスクと同じ原理で、目の調節機能によらずに透過型表示デバイスの画像が鮮明に網膜上に結像される。しかし、集光位置である所定位置から瞳がずれると輝度の低下や２重像が発生するため、瞳の大きさの位置精度で表示装置の位置を制御しなければならず、使いづらいという問題点があった。これに対し、本願発明における実施の形態１の表示装置１００では、メガネ２００に代表される表示装置取付部材に取り付けて固定することができるため、集光点１０８に観察者の瞳３１を固定するのを容易にしている。
【００２０】
図２はこの発明の実施の形態１である表示装置の構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素を有する発光表示パネル部１２０と、発光表示パネル部１２０の観察者から見て裏面側（第１の方向側）に設けられ、マトリクス状に配置された複数の反射集光ミラー単体からなる反射集光ミラー群１１１及びその反射集光ミラー群１１１の球面上に形成された表面平坦化コート層１１２とからなるフライアイ状反射集光ミラー部１１０とから構成されている。
【００２１】
発光表示パネル部１２０は、たとえば有機ＥＬディスプレイを用いて構成することができる。発光表示パネル部１２０の複数の画素となる複数の発光領域１２１が透明基板１２４上に形成され、複数の発光領域１２１の周囲を囲んで形成される透明領域１２３を備えている。なお、透明基板１２４の裏面は平坦化されている。
【００２２】
また、複数の発光領域１２１に１対１に対応して設けられ、透明基板１２４と発光領域１２１との間に複数の遮光板１２２が設けられる。複数の遮光板１２２は、観察者の瞳３１の方向（表示装置１００における第２方向）への対応する発光領域１２１からの直接の発光光線を遮るように形成される。そして、複数の発光領域１２１、複数の遮光板１２２及び透明領域１２３によって発光表示パネル部１２０における発光表示面１２９が構成される。
【００２３】
この遮光板１２２の背面に発光領域に電力を制御して供給するための駆動用のトランジスタ（図示せず）などを配置し、透明領域１２３に透明配線を配置することにより発光表示パネル部１２０の透過率を高めることができる。
【００２４】
フライアイ状反射集光ミラー部１１０内の反射集光ミラー群１１１を構成する複数の反射集光ミラー単体１１１ｔは、発光表示部１２０における複数の画素（発光領域１２１）に１対１に対応づけて形成されている。さらに、反射集光ミラー１１１の表面には表面平坦化コート層１１２が形成され、フライアイ状反射集光ミラー部１１０の表面は平坦化されて平面になっている。
【００２５】
図３は、この発明の実施の形態１である表示装置１００の断面構成と光の経路を示す模式図である。
【００２６】
同図に示すように、発光表示パネル部１２０は、発光領域１２１、遮光板１２２、透明領域１２３及び透明基板１２４から構成される。
【００２７】
透明基板１２４の表面側（第１の方向側）に複数の遮光板１２２を介して複数の発光領域１２１が選択的に形成される。そして、発光領域１２１及び遮光板１２２の存在しない、透明基板１２４の表面上に透明領域１２３が設けられる。これら複数の発光領域１２１、複数の遮光板１２２及び透明領域１２３によって前述したように発光表示面１２９が構成される。
【００２８】
各遮光板１２２は平面視して対応する発光領域１２１全体を含み、少し広い形状で形成されることにより、発光領域１２１から瞳３１の方向への直接光を遮断することができる。なお、遮光板１２２の形状を大きくし過ぎると、その分、透明領域１２３による透過領域を狭めることになるため、遮光板１２２の形成面積は必要最小限の大きさで形成されることが望ましい。
【００２９】
一方、フライアイ状反射集光ミラー部１１０は反射集光ミラー群１１１及び表面平坦化コート層１１２から構成され、反射集光ミラー群１１１はフライアイレンズ板１１３及び半透過反射層１１４から構成される。フライアイレンズ板１１３の裏面と発光表示面１２９の表面とを接着材等を用いて貼り付けることにより、発光表示パネル部１２０とフライアイ状反射集光ミラー部１１０とを一体化することができる。なお、図３におけるフライアイレンズ板１１３，発光表示面１２９との間の余白部分は接着領域を意味している。
【００３０】
反射集光ミラー群１１１は、透明な材料でできたフライアイレンズ板１１３と、その凹凸面に半透過反射層１１４が形成されて構成されている。ここで、フライアイレンズ板１１３の材料の屈折率は、表面平坦化コート層１１２の屈折率と等しくなるように材料を選定している。
【００３１】
フライアイレンズ板１１３は、各々がマトリクス状に配置され、メガネレンズ２Ｌの方向（第１の方向）に沿って球面凸状を呈している複数の単レンズ部分を有し、各単レンズ部分とその凹凸面に形成された半透過反射層１１４の部分とにより１単位の反射集光ミラー単体１１１ｔを構成している。
【００３２】
そして、前述したように、複数の反射集光ミラー単体１１１ｔは複数の発光領域１２１（画素）と１対１に対応して設けられ、反射集光ミラー群１１１の平坦面と発光表示面１２９とが接着材等を用いて接着される。
【００３３】
さらに、表面平坦化コート層１１２によって、フライアイ状反射集光ミラー部１１０の表面は平坦化されている。したがって、表面平坦化コート層１１２の表面をメガネレンズ２Ｌの内側レンズ面に比較的容易に貼り付けることができる。なお、図３における表面平坦化コート層１１２，メガネレンズ２Ｌ間の余白部分が接着領域を示している。
【００３４】
以下、図３を参照して、実施の形態１の表示装置１００の動作を説明する。
【００３５】
反射集光ミラー単体１１１ｔに対し、対応する発光表示パネル部１２０の発光領域１２１の位置関係は以下の通りである。発光表示パネル部１２０の発光表示面１２９における全領域において、複数の発光領域１２１から発光された複数の初期光線がそれぞれ対応する反射集光ミラー単体１１１ｔの半透過反射層１１４で反射される際、反射集光ミラー単体１１１ｔ，１１１ｔ間のピッチ程度の細い直径のビーム状の光線１５１となって、表示装置１００の発光表示面１２９における透明領域１２３を通過し、前方（第２の方向）における所定の集光点１０８ａを通過する位置に設定されている。
【００３６】
この時、表示装置１００の裏面方向（第１の方向）側から来た外光１８０は、フライアイ状反射集光ミラー部１１０のフライアイレンズ板１１３の凹凸面の半透過反射層１１４を通過するが、フライアイレンズ板１１３の材料の屈折率と表面平坦化コート層１１２の材料の屈折率が等しいので屈折散乱されることなく直進する。このため、観察者は、表示装置１００を透かして、表示装置１００の向こう側を視認することができる。
【００３７】
図４は発光表示パネル部１２０及びフライアイ状反射集光ミラー部１１０それぞれの設計寸法例を表形式で示す説明図である。
【００３８】
同図に示すように、視距離に相当する集光点１０８の位置は、メガネ２に表示装置１００を図１，図３に示すように接着材による接着等により取り付けることを想定して、表示装置１００の前方（第２の方向）２０ｍｍとしている。
【００３９】
発光表示パネル１２０の解像度は横３２０画素×縦２４０画素であり、画素のピッチは横方向縦方向共通で０．０４０ｍｍである。発光表示パネル部１２０の表示面の大きさは、横１２．８ｍｍ、縦９．６ｍｍになる。したがって、半値は横６．４ｍｍ、縦４．８ｍｍとなる。
【００４０】
一方、反射集光ミラー単体１１１ｔの球半径は０．６ｍｍで、画素（発光領域１２１）と反射集光ミラー単体１１１ｔの球中心距離が０．３ｍｍとなる。また、発光表示面１２９の最も端部にある反射集光ミラー単体１１１ｔの対応する発光領域１２１に対する位置ズレは０．０６２×０．０４６５（ｍｍ）となる。また、反射集光ミラー単体１１１ｔ，１１１ｔ間のピッチは、０．０４０３９１ｍｍである。また、発光表示面１２９の最も端部にある反射集光ミラー単体１１１ｔの中心部の座標位置は横６．４６３ｍｍ、縦４．８４７ｍｍとなる。
【００４１】
図４で示した寸法特性から、視距離２００ｍｍで眺めた場合の横１２８mm、縦９６ｍｍの視角に相当し、一般的なディスプレイと比較してやや粗いがテキストを読むためには十分な解像度感を与える程度となることがわかる。
【００４２】
まず、反射集光ミラー群１１１におけるピッチの制約に関して述べる。反射集光ミラー群１１１における反射集光ミラー単体１１１ｔ，１１１ｔ間のピッチが小さくなると、回折によるビーム１５１の広がりが大きくなる。
【００４３】
図５は、平行光線をさえぎるスリットを通過した光による距離２０ｍｍのスクリーン上の光度分布の解析解による計算結果を示す説明図である。
【００４４】
同図の光度分布Ｌ１〜Ｌ４に示すように、スリット幅が０．０５２ｍｍ（Ｌ１）、０．０３３ｍｍ（Ｌ２）、０．０２０ｍｍ（Ｌ３）、０．０１２ｍｍ（Ｌ４）と小さくなるにつれて、光度分布の半値幅が０．１０ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．５０ｍｍ、０．８ｍｍ程度と大きくなるのがわかる。２次元の細孔の回折も同程度である。
【００４５】
図５で示す計算結果から、通常の瞳の径である直径０．８〜４ｍｍに比べて、小さな直径の光線１５１を実現するためには、反射集光ミラー群１１１のピッチを少なくとも０．０１２ｍｍより大きく、望ましくは２倍の０．０２４ｍｍ以上にすることが必要であることがわかる。ただし、反射集光ミラー群１１１のピッチの拡大は、表示画像の精細感の低下につながる。このため、図４の表の設計例では、反射集光ミラー群１１１の（反射集光ミラー単体１１１ｔ間の）ピッチを０．０４ｍｍにしている。
【００４６】
次に、フライアイ状反射集光ミラー部１１０の形状に関して述べる。反射集光ミラー群１１１の面の形状としては、球面や、楕円体面、法物面が利用可能である。ここでは、反射集光ミラー群１１１の各単レンズ部分の形状は球面としている。球面からなるフライアイレンズの製造は比較的容易であり、安価で行うことができる。
【００４７】
反射集光ミラー群１１１の単レンズ部分の形状が球面の場合は、幾何光学計算では、球面を形成する球の中心点から、当該球面を形成する球の半径の半分だけ球面側（第１の方向側）にずれた位置にあるミラーの焦点距離に発光領域１２１の発光面を配置すると、反射光１５１は平行光線になる。すなわち、反射集光ミラー単体１１１ｔの単レンズ部分の半球面の中心点は発光領域１２１に対し瞳３１側（第２の方向側）に、上記半径の半分シフトさせた位置に存在する。
【００４８】
図６は図４で示した寸法特性を有する一の反射集光ミラー単体１１１ｔによる対応する発光領域１２１から発光される光線（初期光線）に対する反射光の幾何光学計算結果（その１）を示す説明図である。
【００４９】
同図に示すように、距離２０ｍｍの集光点まで、十分に反射集光ミラー群１１１のピッチと同程度（０．０４ｍｍ程度）の細い光線径の反射光が維持されることがわかる。
【００５０】
フライアイレンズ板１１３の単レンズ間の球面のピッチは横縦共通で、発光表示パネル部１２０の画素のピッチよりもやや大きい０．０４０３９１２ｍｍである。この設定により、表示装置１００の端部の画素（発光領域１２１）を発光源とした反射光線１５１を画面中央の正面に位置する集光点１０８に確実に向けることができる。
【００５１】
図７は図４で示した寸法特性を有する反射集光ミラー群１１１による反射光の幾何光学計算結果（その２）を示す説明図である。同図に示すように、表面幅が１２．８ｍｍ程度あっても、距離２０ｍｍの中央に位置する集光点に画面の端から光線が集光できることがわかる。ここで、フライアイ状反射集光ミラー部１１０のフライアイレンズ板１１３の材料の屈折率は、アクリルやガラスなどを想定して１．５としている。
【００５２】
この時、発光領域１２１から出て本来対応する反射集光ミラー単体１１１ｔの隣の反射集光ミラー単体１１１ｔに反射された光は、同様にビーム状の光線１５２となって、表示装置１００の前方の所定の集光点１０８ａの隣の集光点１０８ｂに進む。この集光点１０８ｂは、集光点１０８ａから瞳３１の径(一般的には明るさにより変化するが０．８〜４ｍｍ程度)よりも大きい距離だけ離れていることが必要である。
【００５３】
これにより、観察者の瞳３１には常にひとつの集光点１０８の光しか通過しないことになる。このため、２重像の無い、鮮明な画像を観察者の網膜上に形成することができる。他方、集光点１０８ｂと集光点１０８ａの間隔は狭い方が、瞳を移動させて観察できる位置が密あることになるので使いやすい。したがって、集光点１０８ｂの中心と集光点１０８ａの中心との距離を間隔Ｄｌとしたとき、間隔Ｄ１は瞳３１の直径よりもやや大きい程度が望ましいことになる。
【００５４】
ここで、反射集光ミラー群１１１からの反射光であるビーム状光線１５２のビーム状光線１５１に対するずれ角度Ｋａは、以下の式(1)で決定する。ここで、この集光点１０８と表示装置１００との距離Ｌ＝２０ｍｍ、目標とする集光点１０８ｂと集光点１０８ａとの間隔Ｄｌ＝４ｍｍとすると以下のように求められ、
Ka＝arctan（Dl/L）＝0.20 rad …(1)
Ｋａ＝０．２０（rad）を得ることができる。
【００５５】
また、表示装置１００の材料内での光線角度Ｋｄは、材料の屈折率ｎ＝１．５を考慮して、以下の式(2)で求められ、
Kd= arcsin(sin(KA)/n) =0.13 rad …(2)
Ｋｄ＝０．１３(rad) を得ることができる。
【００５６】
そして、画素のピッチＰｇ＝０．０４ｍｍ、とすると、画素の発光領域１２１の位置を球の中心点から半径Ｒの半分だけずれた位置にあるので、球面の半径Ｒは以下の式(3)で導出され、
R = ２・Pg/ tan( K ) = 0.6 ｍｍ…(3)
Ｒ＝０．６（mm)を得ることができる。
【００５７】
図８は図４で示した寸法特性を有する反射集光ミラー群１１１による反射光の幾何光学計算結果（その３）を示す説明図である。同図に示すように、距離２０ｍｍの中央に位置する集光点のほかに、上方４ｍｍの地点にも光線が集光されることがわかる。
【００５８】
次に、発光領域１２１の形成幅は、横方向縦方向共通で０．００４ｍｍにしている。これは、画素ピッチの１/１０であり、集光点１０８での発光エリア１２１の像の幅は、集光点の間隔の（１/１０）になり４ｍｍ×（１/１０）＝０．４ｍｍになる。
【００５９】
これは、図５に示すようにピッチ０．０４ｍｍの反射集光ミラー群１１１の回折ぼやけによるビーム光１５１の直径と同程度である。ピンホールアイマスクの効果は、ビーム光１５１の回折による広がりと発光領域１２１１の像の幅の和で決まるため、発光領域１２１の形成幅は小さいほうが望ましいが、ビーム光１５１の回折による広がりに比べて大幅に小さくてもその寄与は少なく、逆に輝度の低下を招くため、ビーム光１５１の回折による広がりと発光領域１２１の像の幅が等しい程度が適している。
【００６０】
このとき、発光領域１２１の幅は遮光板１２２の幅と等しいとすると発光表示パネル部１２０の透過率は、以下の式(4)により導から、
1-（４/４０）×（４/４０）＝０．９９…(4)
透過率＝０．９９（％）を得ることができる。
【００６１】
そして、半透過反射層１１４の透過率は９０％、反射率は１０％である。したがって、表示装置１００の裏面方向側（第１の方向側）から来た外光１８０の透過率は、半透過反射層１１４の透過率は９０％、反射率は１０％とすると、０．８９（＝０．９９×０．９）となる。
【００６２】
前述したように、表面平坦化コート層１１２の屈折率をフライアイレンズ板の材料の屈折率と等しい１．５にすれば、透過光は屈折散乱されることなく直進する。このため、観察者は、表示装置１００を透かして、表示装置１００の向こう側を見ることができる。
【００６３】
なお、ここで、光のビーム（１５１，１５２）の径は反射集光ミラー群１１１における各単レンズの直径（ここではピッチにほぼ等しい）と発光領域１２１の集光点１０８の位置での結像サイズの和で決まるが、反射集光ミラー群１１１（における反射集光ミラー単体１１１ｔ間の）のピッチと発光領域１２１の幅は観察者の瞳の径に比べ十分細いので、反射光１５１は完全に平行光線である必要は無い。集光点１０８において光線１５１の直径が瞳の直径よりも小さければ、ピンホールアイマスクと同じ原理で観察者の調節機能を補って網膜上にぼやけの少ない像が結像される。
【００６４】
このように、実施の形態１の表示装置１００は複数の画素（発光領域１２１）に１対１に対応する複数の反射集光ミラー単体１１１ｔを設けることにより、薄型で軽量化可能な構造を実現することができる。このため、フライアイ状反射集光ミラー部１１０側及び発光表示パネル部１２０側のうち、いずれかの表面に粘着層を形成し、メガネ２のメガネレンズ２Ｌの外側レンズ面及び内側レンズ面のうちの一方に貼り付けることができる。このため、メガネ３へ容易に取り付け取りはずしができるため、保持用のメガネには、観察者が使い慣れた、自分のメガネを使用することができる。
【００６５】
このように、実施の形態１の表示装置１００によれば、表示装置１００の発光表示パネル部１２０側（第２の方向側）の所定の観察点に観察者の瞳３１が位置するように、表示装置１００の表面平坦化コート層１１２の表面をメガネ等の表示装置取付部材に貼り付けて用いることができる。この際、表示装置１００から瞳３１まで距離である観察距離が２０ｍｍ程度の比較的短い場合においても、発光表示面１２９から観察距離上に位置する観察者の瞳に一点に集光される表示形態を前述したような寸法特性で実現することができるため、観察者の目の焦点調節機能に関係なくぼやけの少ない画像を表示することができる。
【００６６】
また、複数の反射集光ミラー単体１１１ｔを複数の画素（発光領域１２１）に１対１に対応づけることにより、表示装置１００全体を比較的薄く軽い構造で形成することができるため、メガネ２等の表示装置取付部材への装着に違和感が無く使い易い表示装置１００を得ることができる。また、表示装置１００における発光表示面１２９は、複数の画素（発光領域１２１）以外の周辺領域に透明領域１２３を形成している半透明の形態であるため、観察者から視て表示装置１００の背面方向（第１の方向）の視野をさえぎることが無く使いやすい効果をさらに奏する。
【００６７】
さらに、実施の形態１の表示装置１００は、フライアイ状反射集光ミラー部１１０側（第１の方向）への単レンズ発光領域間距離（対応関係にある反射集光ミラー単体１１１ｔの半休面の中心点から発光領域１２１に至る距離）を反射集光ミラー単体１１１ｔの半球面を規定する半径の半分の値に設定している。このため、反射集光ミラー群１１１の（反射集光ミラー単体１１１ｔ間の）ピッチを例えば０．０４ｍｍ程度に設定することにより、発光表示面１２９の各画素から発光される初期光線が反射集光ミラー部を反射して得られる反射光を、瞳の大きさよりも十分小さい径の平行ビームとして出射することができる。
【００６８】
加えて、各々の反射集光ミラー単体１１１ｔのレンズ面が半球面からなる複数の単レンズの製造は比較的容易であるため、表示装置１００を安価に構成することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態１では、フライアイレンズ１の単レンズをマトリクス状に配置した場合を例に説明したが、正三角形の頂点が並んだ配列にしても、同じ構成を実現できる。
【００７０】
また、本実施の形態では、メガネレンズ２Ｌの内側レンズ面に表示装置１００の表面平坦化コート層１１２を貼り付けた使用例を示したが、メガネレンズ２Ｌの外側レンズ面に表示装置１００の透明基板１２４を貼り付けた使用も勿論可能である。ただし、後者の場合、反射光がメガネレンズ２Ｌを透過することになるため、メガネレンズ２Ｌを透過させない観点からは図３で示した貼り付け使用の方が望ましい。
【００７１】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、回折による光散乱を防ぐために、反射集光ミラー群１１１のサイズをある程度大きくする必要があり、このため、反射集光ミラー単体１１１ｔが発光表示パネル部１２０の一つ画素（発光領域１２１）に対応する実施の形態１では、表示装置１００の画素ピッチを小さくできないという制約がある。
【００７２】
解決策としては、ひとつの反射集光ミラーで表示装置のすべての画素の光を制御する方式も考えられるが、その場合、反射集光ミラーの焦点距離が大きくなり、発光表示パネル部１２０から出る放射光を反射集光して平行光線となる反射光を得るために必要な発光表示パネル部１２０と反射集光ミラーとの間の距離が大きくとる必要が生じ、必然的に表示装置全体の厚さが厚くなるとの課題がある。
【００７３】
そこで、実施の形態２では、発光表示パネル部と反射集光ミラー部との間の距離を短縮できる構造の表示装置２００を考案した。この表示装置２００により、反射集光ミラー部のサイズを大きくできるため、回折による光散乱を防ぐことができ、高精細な表示が可能になる。
【００７４】
図９はこの発明の実施の形態２である表示装置の構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、表示装置２００は、マトリクス状に複数の画素（発光領域２２１）が配置された発光表示パネル部２２０と、発光表示パネル部２２０に対し観察者と逆方向（第１の方向）に設けられた反射集光ミラー部２１０とから構成されている。
【００７５】
図１０は実施の形態２の表示装置２００の側面における断面構造を示す説明図である。同図に示すように、発光表示パネル部２２０は、透明基板２２４の表面上に複数の画素に相当し観察者と逆の方向（第１の方向）に光を放射する複数の発光領域２２１が形成される。そして、複数の発光領域２２１に１対１に対応する複数の遮光板２２２が各発光領域２２１の裏面（第２の方向側）に配置される。これら発光領域２２１及び透明領域２２３の周囲を囲んで透明基板２２４上に透明領域２２３が形成される。これら透明基板２２４の表面上に形成される、発光領域２２１，遮光板２２２及び透明領域２２３が発光表示面２２９を構成する。
【００７６】
一方、発光表示パネル部２２０に対し観察者と反対方向（第１の方向）における発光表示面２２９（発光領域２２１、遮光板２２２、及び透明領域２２３）の表面には偏光板２２５、反射偏光板２２６、及び１／４波長位相差板２２７が２２５〜２２７の順に貼り付けて積層構造を呈している。
【００７７】
一方、反射集光ミラー部２１０は、透明樹脂で形成された凹面板２１２の観察者側の表面にアルミニウムや銀などから金属薄膜が蒸着されることにより反射ミラー２１１が形成されている。このとき、凹面板２１２を構成する透明樹脂の厚さが均一であり、反射ミラー２１１を構成する金属薄膜が薄ければ、背面からきた外光を屈折させないで透過させる半透過反射ミラーとして機能させることもできる。
【００７８】
反射偏光板２２７と反射集光ミラー部２１０の間には幅Ｌｇの空間を設けている。発光表示パネル部２２０から放射された光Ｌ２０は、この距離Ｌｇを略２往復し、この間に反射集光ミラー部２１０の反射ミラー２１１による反射によって２回集光されて最終的に平行光線となり観察者の瞳３１に向かう。したがって、表示装置２００の幅を反射集光ミラーの焦点距離に比べ十分薄くしても、反射光Ｌ２０として平行光線を出射することができる。なお、実際には反射偏光板２２６，反射集光ミラー部２１０間で反射が繰り返されるが、１／４波長位相差板２２７の膜厚は十分薄いため、反射偏光板２２７と反射集光ミラー部２１０との間の距離Ｌｇを反射により往復する距離としても問題は無い。
【００７９】
図１１は実施の形態２の表示装置２００における発光表示パネル部２２０を構成する光学部材の軸の向きと光の挙動の詳細を示す説明図である。同図に示すように、表示パネル部２２０の反射偏光板２２６及び偏光板２２５それぞれの透過軸の向きは等しい。
【００８０】
１/４波長位相差板２２７は、一軸性の位相差板であり、遅相軸の向きが、表示パネル部２２０の反射偏光板２２６及び偏光板２２５の透過軸の向きから４５度傾いた向きに張り付けられている。ここでは、表示パネル部２２０の反射偏光板２２６及び偏光板２２５の透過軸の向きは０度、１/４波長位相差板２２７の遅相軸の向きは４５度としている。
【００８１】
以下、図１１を参照して、実施の形態２の表示装置２００の動作について説明する。同図に示すように、表示パネル部２２０の発光領域２２１から放射された放射光Ｌ２１（初期光線）は、偏光板２２５により０度方向の直線偏光となる。反射偏光板２２６と偏光板２２５との透過軸の向きは等しいので、この直線偏光はそのまま反射偏光板２２６を通過して、１/４波長位相差板２２７により円偏光となり、発光表示パネル部２２０から距離Ｌｇ離れた位置にある反射ミラー２１１に向かう。反射ミラー２１１で反射集光された反射光Ｌ２２は、再び１/４波長位相差板２２７を通過し９０度方向の直線偏光になるため、反射偏光板２２６を通過せず反射される。
【００８２】
反射偏光板２２６で反射された反射光Ｌ２３は、みたび１/４波長位相差板２２７を通過し円偏光となり、距離Ｌｇ離れた位置にある反射ミラー２１１に向かう。反射ミラー２１１で再度反射集光された反射光Ｌ２４は、よたび１/４波長位相差板２２７を通過し、今回は０度方向の直線偏光になる。このため、反射光Ｌ２４は反射偏光板２２６で反射されることなく通過し、さらに発光表示パネル部２２０の透明領域２２３を通過して観察者方向に進む。
【００８３】
このとき、発光領域２２１から出た放射光Ｌ２１（初期光線）及びその後の反射光Ｌ２２〜Ｌ２４は、距離Ｌｇの約４倍の距離を進んだことになり、さらに、反射集光ミラー部２１０における反射ミラー２１１による反射によって２回集光されるため、表示装置２００から放射される光は最終的に平行光線となるように、距離Ｌｇ及び反射集光ミラー部２１０の形状等を設定することができる。このため、表示装置２００を目の近くに置いても、観察者は眼の焦点を遠方にすることにより、網膜上に鮮明な結像することが可能になる。
【００８４】
図１２は、発光表示パネル部２２０から出た光の挙動に関する幾何光学計算結果を示すグラフである。なお、図１２では、理解を容易にするためにミラーによる反射による光線の折り返しを、上下方向の角度を維持した屈折で前方に進むとして示している。条件は、反射ミラー２１１は球面ミラーであり半径は２２．７ｍｍ、１／４波長位相差板２２７と反射集光ミラー部２１０との間の距離Ｌｇは３ｍｍ、発光表示パネル部２２０の幅は４ｍｍ、であり、発光表示パネル部２２０の両端と中央からそれぞれ放射された３本の光Ｌ２１ａ〜Ｌ２１ｃ（それぞれ０度方向と±３０度方向への放射光）の進行経路を示している。
【００８５】
図１２において、発光表示パネル部２２０の中央から放射された３本の放射光Ｌ２１ａ（０度方向と±３０度方向への放射光）は反射集光ミラー部２１０による１回目の反射偏光Ｒ１後の反射光Ｌ２２，反射偏光板２２６による反射後の反射光Ｌ２３の状態を経て、最終的に反射集光ミラー部２１０による２回目の反射偏光Ｒ２後の反射光Ｌ２４が得られる。
【００８６】
そして、発光表示パネル部２２０において同一の画素（発光領域２２１）から発光された放射光Ｌ２１ａに基づく反射光Ｌ２４ａは、互いに平行な平行光線となってその一部が、表示装置２００の前方１０ｍｍに位置する観察者の瞳３１に入射している。したがって、観察者は、眼の焦点を、遠方を見る状態にすることにより、網膜上に鮮明な光点を結像することができる。このとき、発光領域２２１から放射状に出た放射光Ｌ２１ａは反射集光ミラー部２１０にて２回反射されることにより、緩やかな曲率の形状でも効果的な集光が可能となるため、球面ミラー収差による網膜像のぼやけが少ない。
【００８７】
次に、発光表示パネル部２２０の両端から放射された３本の光Ｌ２１ｂ、Ｌ２１ｃ（０度方向と±３０度方向への放射光）も同様に反射集光ミラー部２１０内の２回の偏向によりお互いに平行な平行光線な反射光Ｌ２４ｂ，Ｌ２４ｃとなって、その一部が表示装置２００の前方１０ｍｍに位置する観察者の瞳３１に入射している。したがって、観察者は表示装置２００における発光表示パネル部２２０の両端部分の表示も問題なく観察できる。
【００８８】
集光発光表示パネル部２２０の両端から放射され平行光になった光の角度は、図１２から３０ｍｍの距離で１６ｍｍの画面幅の虚像に相当しており、３００ｍｍの視距離では１６０ｍｍの画面幅の表示装置の虚像を見ることになる。
【００８９】
このとき、必要な反射集光レンズ２１１の左右幅は、図１２から±５ｍｍの１０ｍｍであることがわかる。ただし、瞳３１の位置の自由度を大きくするためには、より大きな幅が望ましい。反射集光レンズ２１１は半径２２．７ｍｍの球面であり、収差を考慮しても、幅の拡大は可能である。
【００９０】
実施の形態２の表示装置２００によれば、表示装置２００の発光表示パネル部２２０側（第２の方向側）の所定位置に観察者の瞳３１が位置するように、表示装置２００をメガネ等の表示装置取付部材に貼り付けて用いることができる。この際、表示装置２００から瞳まで距離である観察距離が１０ｍｍ程度の比較的短い場合においても、複数の画素から発光された複数の初期光線に基づき得られる複数の外部出射光（図１１，図１２の反射光Ｌ２４）が平行光線として観察者に認識されるため、観察者の目の焦点調節機能に関係なくぼやけの少ない画像を表示することができる。
【００９１】
そして、実施の形態２の表示装置２００は、主として反射集光ミラー部２１０，反射偏光板２２６間で、複数の画素からの放射される初期光線をミラー偏光板間距離（反射集光ミラー部２１０，反射偏光板２２６間の距離（≒Ｌｇ，正確には１／４波長位相差板２２７の分長い）の約４倍の長さで内部反射させているため、最終反射光（図１１，図１２の反射光Ｌ２４）を平行光線として出力可能な直線距離の１/４程度に表示装置２００全体の厚みを設定することができる。このため、厚みが薄く、全体の重量を軽い表示装置２００を実現できる。その結果、観察者のメガネ等の表示装置取付部材への装着を違和感無く行うことができ、観察者に使い易い表示装置２００を得ることができる効果を奏する。
【００９２】
さらに、実施の形態２の表示装置２００によれば、反射ミラー２１１の反射面（凹面）で複数の画素からの複数の初期光線が２回反射された後に複数の最終反射光（図１１，図１２の反射光Ｌ２４）を得ているため、反射ミラー２１１の反射面の曲率を緩やかにしても効果的な集光が可能であり、収差による網膜像のぼやけが少ない最終反射光を得ることができる。
【００９３】
このように、本発明の実施の形態２の表示装置２００は薄い構造で実現でき、メガネ２への装着に違和感が無く使い易い。
【００９４】
なお、ここで、反射集光ミラー部２１０を半透過反射ミラーとすれば、表示装置２００を通過する光は直進するため、表示装置２００の向こう側を透かして眺めることも可能である。
【００９５】
また、ここでは、反射集光ミラー部２１０の形状を球面としたが、これに限るものではなく 放物面形状や３次元非球面など集光効果を持つ形状ならば、用いることができる。
【００９６】
さらに、表示装置２００の寸法を相似的に拡大することを考える。たとえば２０倍に拡大し、集光反射ミラー２１１の半径は４５４ｍｍ、反射偏光板２２７と反射集光ミラー部２１０の間の距離Ｌｇは６０ｍｍ、発光表示パネル部２２０の幅を８０ｍｍとすると、表示装置２００の前方２００ｍｍの位置で、観察者は、眼の焦点を、遠方を見る状態にすることにより、３ｍ先に幅１．６ｍの画面幅の表示装置の虚像を見ることができることになる。すなわち、限界近接視認距離が２ｍの老眼者でも、視距離２００ｍｍで鮮明な画像を見ることができる。
【００９７】
以上の説明では、集光光学系として集光反射ミラー２１１を用いたが、これに限るのではなく、観察者の瞳に入射する光を平行光線にするために、他の集光光学系を組み合わせることができる。たとえば、図１０に示す表示装置２００において、１/４波長位相差板２２７の表面にさら集光光学系として凸レンズを形成しても良い、この場合は、発光表示パネル部２２０から放射された光２０は、表示装置２００から放射されるまでに４回偏向されるので、効果的である。同様に反射集光ミラー部２１０の表面に集光光学系として凸レンズを形成しても良い。また、反射集光ミラー部２１０と１/４波長位相差板２２７との間に集光光学系として凸レンズを設置しても良い。これにより、反射集光ミラー部２１０と１/４波長位相差板２２７の間の距離Ｌｇをさらに短縮でき、必要な発光表示パネル部２２０のサイズを小さくすることができる。
【００９８】
＜実施の形態３＞
図１３に実施の形態３における表示装置３００の構成を示す説明図である。同図に示すように、実施の形態３の表示装置は、マトリクス状に複数の画素（発光領域３２１）が配置された発光表示パネル部３２０と、発光表示パネル部３２０に対し観察者と逆方向に設けられた平面反射ミラー３１１とから構成されている。発光表示パネル部３２０は、遮光基板３２２の表面上にマトリクス状に形成された発光領域３２１とその周辺に形成された透明領域３２３とを備える。そして、複数の発光領域３２１と透明領域３２３とにより発光表示面３２９を構成する。なお、遮光基板３２２は発光表示面３２９の上端からさらに少し延在して形成される。
【００９９】
上述したように、発光表示パネル部３２０は、表示観察者と逆の方向（第１の方向）に光を放射する複数の発光領域３２１とその観察者側に配置された遮光基板３２２とを基本構成として備えている。
【０１００】
さらに、発光表示パネル部３２０は、発光表示面３２９に対し観察者と反対方向（第１の方向）の表面に偏光板３２５、反射偏光板３２６、及び１／４波長位相差板３２７が３２５〜３２７の順に貼り付けられ積層構造を呈している。偏光板３２５、反射偏光板３２６及び１／４波長位相差板３２７は発光表示面３２９の上端からさらに上方に延在して形成される。
【０１０１】
なお、１／４波長位相差板３２７と反射集光ミラー３１１の間には距離Ｌｇ２の空間を設けている。さらに発光表示パネル３２０の偏光板３２５の裏面側に、発光表示面３２９から離れて集光レンズ３３０が設けられる。この集光レンズ３３０は、遮光基板３２２の最上端より上方に位置して形成される。
【０１０２】
そして、発光表示パネル部３２０の１／４波長位相差板３２７と平面集光ミラー３１１の上部及び下部に迷光吸収板３４０及び３４１が設けられる。
【０１０３】
図１４は実施の形態３の表示装置における発光表示パネル部を構成する光学部材の軸の向きと光の挙動の詳細を示す説明図である。実施の形態３の表示装置３００において、光学部材の軸の向きと光の挙動の詳細は実施の形態２の表示装置２００と同一である。
【０１０４】
図１４に示すように、表示パネル部３２０の反射偏光板３２６及び偏光板３２５の透過軸の向きは等しい。１/４波長位相差板３２７は、一軸性の位相差板であり、遅相軸の向きが、表示パネル部３２０の反射偏光板３２６及び偏光板３２５の透過軸の向きから４５度傾いた向きに張り付けられている。ここでは、表示パネル部３２０の反射偏光板３２６と偏光板３２５の透過軸の向きは０度、１/４波長位相差板３２７の遅相軸の向きは４５度としている。
【０１０５】
以下、図１４を参照して、実施の形態３の表示装置３００の動作について説明する。
【０１０６】
図１４において、表示パネル部３２０の発光領域３２１から放射された光Ｌ３１（図１３のＬ３０ａ〜Ｌ３０ｃに相当）は、偏光板３２５により０度方向の直線偏光となる。反射偏光板３２６と偏光板３２５の透過軸の向きは等しいので、この直線偏光Ｌ３１はそのまま反射偏光板３２６を通過して、１/４波長位相差板３２７により円偏光となり、距離Ｌｇ２離れた距離にある平面反射ミラー３１１に向かう。反射ミラー２１１で反射集光された反射光Ｌ３２は、再び１/４波長位相差板３２７を通過し９０度方向の直線偏光になるため、反射偏光板３２６を通過せず反射される。
【０１０７】
反射偏光板３２６で反射され反射光Ｌ３３は、みたび１/４波長位相差板３２７を通過し円偏光となり、距離Ｌｇ２離れた距離にある平面反射ミラー３１１に向かう。反射ミラー３１１で再度反射された反射光Ｌ３４（最終反射光）は、よたび１/４波長位相差板３２７を通過し、今回は０度方向の直線偏光になる。このため、反射偏光板３２６では反射されず通過する。このとき、光の角度により異なり、発光表示パネル３２０の発光表示面３２９に対し垂直に近い角度で放射された反射光Ｌ３４は、遮光基板３２２で吸収され、これ以降は伝播を行わない。これは、図１３の光Ｌ３０ｂに相当する。なお、遮光基板３２２を発光表示面３２９に対し上方に延在して形成することにより、最上端にある発光領域３２１から発光表示面３２９に対し垂直に近い角度で放射された部分の反射光Ｌ３４も確実に吸収することができる。
【０１０８】
また、発光表示パネル３２０における発光表示面３２９に対し所定の角度で傾いて放射された部分における反射光Ｌ３４（最終反射光）は集光レンズ３３０を通過する。集光レンズ３３０から、複数の画素からの放射光に対応する複数の（外部）出射光（図１３で示す出射光Ｌ３９に相当）が出射される。このように、集光レンズ３３０から外部出射光が出力されるのは、図１３の光Ｌ３０ａのように、発光表示面３２９に対し所定の傾きをもって発光領域３２１から放射される光に限定される。なお、遮光基板３２２の最上端より上方に集光レンズ３３０を形成しているため、集光レンズ３３０からの出射光Ｌ３９が遮光基板３２２より遮られることはない。
【０１０９】
さらに、垂直方向から大きく傾いた角度で放射された光は、図１３の光Ｌ３０ｃに示す様に、上部の平面集光ミラー３１１，１／４波長位相差板３２７間に設けられた上方の迷光収板３４０によって吸収される。
【０１１０】
すなわち、集光レンズ３３０を通過して得られる出射光Ｌ３９は、距離Ｌｇ２に相当する距離を２回往復した光に限られることになる。したがって、反射光Ｌ３０ａが入射され集光レンズ３３０により集光される（外部）出射光が平行光線になるように、平面反射ミラー３１１の反射面、平面反射ミラー３１１の反射面と反射偏光板３２６との距離であるミラー偏光板間距離等を比較的容易に設定することができる。
【０１１１】
このとき、発光領域３２１から出た光Ｌ３０ａは、斜めに進むため上記距離Ｌｇ２の４倍以上の距離を進むことになり、集光レンズ３３０から出射される出射光Ｌ３９は集光レンズ３３０の焦点距離の１/４よりも狭い長さの間隔Ｌｇ２でも平行光線とすることができる。このため、表示装置３００を眼の近くに置いても、観察者は眼の焦点を遠方にすることにより、網膜上に鮮明な結像することが可能になる。このとき、集光レンズ３３０において、発光表示パネル部３２０における発光表示面３２９から離れた領域を通過する光の光路長さは、発光表示面３２９に近い領域を通過する光の光路長さよりも長くなるため、発光表示面３２９から比較的離れた位置にある遠い領域の焦点距離を発光表示面３２９から比較的近い領域の焦点距離よりも長くした非球面のレンズ形状の集光レンズ３３０を備えることが望ましい。
【０１１２】
実施の形態３の表示装置３００では、観察者が観察する光の光路に発光表示パネル３２０における発光表示面３２９が存在しないため、上記発光表示面３２９の通過時の散乱がないため、より鮮明な像を観察できる。
【０１１３】
ここでは、記載していないが、集光レンズ３３０の前後に、プリズムやプリズムシートなどの光偏向部材を設置し、観察者の観察方向を表示装置３００の正面方向（第１の方向）に設定することもできる。
【０１１４】
実施の形態３の表示装置３００は、複数の画素からの複数の初期光線をミラー偏光板間距離（≒Ｌｇ２（正確には１／４波長位相差板３２７の膜厚分長い））の４倍以上の長さで内部反射させることにより、集光レンズ３３０に入力される最終反射光を集光して得られる出射光Ｌ３９（外部出射光）を平行光線として出力可能な光線経路の距離の１／４以下に表示装置３００全体の厚みを設定することができる。このため、厚みが薄く、全体の重量を軽い表示装置３００を実現できる。その結果、観察者のメガネ等の表示装置取付部材への装着を違和感無く行うことができ、観察者に使い易い表示装置を得ることができる効果を奏する。
【０１１５】
なお、迷光吸収板３４０は図１３で示す反射光Ｌ３０ｃを吸収するため必要であるが、迷光吸収板３４１はその必要はないため、省略することは可能である。
【０１１６】
また、表示装置取付部材として用いたメガネ２一般的な度付き眼鏡は勿論、度のないサングラス等を用いることも勿論可能である。
【０１１７】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００，２００，３００ 表示装置、１１０ フライアイ状反射集光ミラー部、１１１ 反射集光ミラー群、１１２ 表面平坦化コート層、１１３ フライアイレンズ板、１１４ 半透過反射層、１２０，２２０，３２０ 発光表示パネル部、１２１，２２１，３２１ 発光領域、１２２，２２２ 遮光板、１２３，２２３，３２３ 透明領域、１２４，２２４ 透明基板、２１０ 反射集光ミラー部、２１１ 反射ミラー、２１２ 凹面板、２２５，３２５ 偏光板、２２６，３２６ 反射偏光板、２２７，３２７ １／４波長位相差板、３１１ 平面集光ミラー、３３０ 集光レンズ、３４０，３４１ 迷光吸収板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置され、各々が発光可能な複数の画素を有する発光表示面を含む発光表示部と、
前記発光表示部に対し第１の方向側に設けられ、マトリクス状に配置された複数の反射集光ミラー単体からなる反射集光ミラー群を有する反射集光ミラー部とを備え、
前記発光表示面は、前記複数の画素を構成する複数の発光領域と、前記複数の発光領域の周辺に形成される透明領域とを含み、
前記発光表示部は、
前記発光表示面に対し前記第１の方向と反対側の第２の方向側に設けられ、前記複数の画素からの前記第２の方向への発光を遮断する遮光板をさらに含み、
前記反射集光ミラー群は、
マトリクス状に配置され、各々が前記第１の方向に沿って球面凸状となる複数の単レンズを有するフライアイレンズ板と、
前記フライレンズ板における前記複数の単レンズ面の表面に形成された半透過反射膜とを含み、前記反射集光ミラー単体は前記単レンズとその表面に形成された前記半透過反射膜との組合せ構造を含み、
前記複数の反射集光ミラー単体は前記複数の画素に１対１に対応づけられ、前記複数の画素から発光される複数の初期光線が前記複数の反射集光ミラーの前記半透過反射膜によって反射されビーム状の複数の反射光線となって、前記第２の方向側の所定の観察点を通過するように設定され、
前記反射集光ミラー部は、
前記反射集光ミラー群に対し前記第１の方向側に形成される表面平坦化層をさらに含み、前記表面平坦化層は前記フライアイレンズ板と等しい屈折率を有する透明な材質で構成され、その表面が平坦化されている、
表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の表示装置であって、
前記複数の単レンズそれぞれのレンズ面は半球面であり、互いに対応する前記反射集光ミラー単体と前記発光領域との位置関係は、前記単レンズの半球面を形成する球の中心点から対応する前記発光領域までの前記第１の方向に沿った距離である単レンズ発光領域間距離が、前記単レンズの半球面を規定する半径の半分の値に設定される、
表示装置。
【請求項３】
マトリクス状に配置され、各々が発光可能な複数の画素を有する発光表示面を含む発光表示部と、
前記発光表示部に対し第１の方向側に設けられた反射ミラー部とを備え、
前記発光表示面は前記複数の画素を構成する複数の発光領域を含み、
前記発光表示部は、
前記発光表示面に対し前記第１の方向と反対側の第２の方向側に設けられ、前記複数の画素からの前記第２の方向への直接の発光を遮断する遮光板と、
前記発光表示面に対し前記第１の方向側に設けられる反射偏光板と、
前記反射偏光板に対し前記第１の方向側に設けられる１／４波長位相板とを備え、
前記複数の画素からの前記第１の方向に発光された初期光線が、前記反射集光ミラー，前記反射偏光板間で３度反射された後に得られる前記第２の方向への最終反射光が外部出射光となり出射され、
前記初期光線から前記外部出射光に至る経路上に設けられ、前記外部出射光を平行光線として集光可能な集光光学系をさらに備えることを特徴する、
表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の表示装置であって、
前記反射ミラー部は反射面を前記第２の方向に凹面となる曲面とした反射集光ミラー部を含み、
前記集光光学系は前記反射集光ミラー部を含み、
前記外部出射光は前記最終反射光自体を含む、
表示装置。
【請求項５】
請求項３記載の表示装置であって、
前記遮光板は、少なくとも第２の方向側における前記発光表示面の全面に形成される遮光基板を含み、
前記集光光学系は前記発光表示部の前記反射偏光板に対し前記第２の方向に、前記発光表示面と分離して設けられ、前記最終反射光を集光して前記外部出射光を得る集光レンズを含み、前記初期光線において前記発光表示面に対し所定の傾きをもった部分のみが前記最終反射光として前記集光レンズに入射される、
表示装置。
【請求項１】
マトリクス状に配置され、各々が発光可能な複数の画素を有する発光表示面を含む発光表示部と、
前記発光表示部に対し第１の方向側に設けられ、マトリクス状に配置された複数の反射集光ミラー単体からなる反射集光ミラー群を有する反射集光ミラー部とを備え、
前記発光表示面は、前記複数の画素を構成する複数の発光領域と、前記複数の発光領域の周辺に形成される透明領域とを含み、
前記発光表示部は、
前記発光表示面に対し前記第１の方向と反対側の第２の方向側に設けられ、前記複数の画素からの前記第２の方向への発光を遮断する遮光板をさらに含み、
前記反射集光ミラー群は、
マトリクス状に配置され、各々が前記第１の方向に沿って球面凸状となる複数の単レンズを有するフライアイレンズ板と、
前記フライレンズ板における前記複数の単レンズ面の表面に形成された半透過反射膜とを含み、前記反射集光ミラー単体は前記単レンズとその表面に形成された前記半透過反射膜との組合せ構造を含み、
前記複数の反射集光ミラー単体は前記複数の画素に１対１に対応づけられ、前記複数の画素から発光される複数の初期光線が前記複数の反射集光ミラーの前記半透過反射膜によって反射されビーム状の複数の反射光線となって、前記第２の方向側の所定の観察点を通過するように設定され、
前記反射集光ミラー部は、
前記反射集光ミラー群に対し前記第１の方向側に形成される表面平坦化層をさらに含み、前記表面平坦化層は前記フライアイレンズ板と等しい屈折率を有する透明な材質で構成され、その表面が平坦化されている、
表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の表示装置であって、
前記複数の単レンズそれぞれのレンズ面は半球面であり、互いに対応する前記反射集光ミラー単体と前記発光領域との位置関係は、前記単レンズの半球面を形成する球の中心点から対応する前記発光領域までの前記第１の方向に沿った距離である単レンズ発光領域間距離が、前記単レンズの半球面を規定する半径の半分の値に設定される、
表示装置。
【請求項３】
マトリクス状に配置され、各々が発光可能な複数の画素を有する発光表示面を含む発光表示部と、
前記発光表示部に対し第１の方向側に設けられた反射ミラー部とを備え、
前記発光表示面は前記複数の画素を構成する複数の発光領域を含み、
前記発光表示部は、
前記発光表示面に対し前記第１の方向と反対側の第２の方向側に設けられ、前記複数の画素からの前記第２の方向への直接の発光を遮断する遮光板と、
前記発光表示面に対し前記第１の方向側に設けられる反射偏光板と、
前記反射偏光板に対し前記第１の方向側に設けられる１／４波長位相板とを備え、
前記複数の画素からの前記第１の方向に発光された初期光線が、前記反射集光ミラー，前記反射偏光板間で３度反射された後に得られる前記第２の方向への最終反射光が外部出射光となり出射され、
前記初期光線から前記外部出射光に至る経路上に設けられ、前記外部出射光を平行光線として集光可能な集光光学系をさらに備えることを特徴する、
表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の表示装置であって、
前記反射ミラー部は反射面を前記第２の方向に凹面となる曲面とした反射集光ミラー部を含み、
前記集光光学系は前記反射集光ミラー部を含み、
前記外部出射光は前記最終反射光自体を含む、
表示装置。
【請求項５】
請求項３記載の表示装置であって、
前記遮光板は、少なくとも第２の方向側における前記発光表示面の全面に形成される遮光基板を含み、
前記集光光学系は前記発光表示部の前記反射偏光板に対し前記第２の方向に、前記発光表示面と分離して設けられ、前記最終反射光を集光して前記外部出射光を得る集光レンズを含み、前記初期光線において前記発光表示面に対し所定の傾きをもった部分のみが前記最終反射光として前記集光レンズに入射される、
表示装置。
【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】
【公開番号】特開２０１３−９７２１５（Ｐ２０１３−９７２１５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０７３４（Ｐ２０１１−２４０７３４）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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