JP2011191594A - 表示装置、電子機器、携帯電話、及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】老眼鏡が無くても焦点が合う表示装置、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、で構成される表示装置であって、光射出点群は少なくとも1つの光射出点を有し、それぞれのレンズは光射出点群の像を重なるように投影し、レンズにより投影され重なった光射出点群の中の1つの光射出点の重なりを観察者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く、少なくとも三色の光を発する光射出点を有する。
【選択図】図1
【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、で構成される表示装置であって、光射出点群は少なくとも1つの光射出点を有し、それぞれのレンズは光射出点群の像を重なるように投影し、レンズにより投影され重なった光射出点群の中の1つの光射出点の重なりを観察者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く、少なくとも三色の光を発する光射出点を有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、表示装置、並びに、この表示装置を備えた、電子機器、携帯電話、及び撮像装置に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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、で構成される表示装置であって、光射出点群は少なくとも1つの光射出点を有し、それぞれのレンズは光射出点群の像を重なるように投影し、レンズにより投影され重なった光射出点群の中の1つの光射出点の重なりを観察者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く、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している。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明に係る表示装置においては、光射出点群とレンズの配置が同じピッチであり、それぞれの光射出点群の投影像を、互いに重ねるフィールドレンズを有することが好ましい。
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、マイクロレンズアレイがフィールドレンズの作用を有する複合マイクロレンズアレイであることが好ましい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明によれば、老眼鏡が無くても焦点が合う表示装置、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。
以下に、本発明に係る表示装置、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電子機器等を提供する。
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電子機器等を提供する。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
但し、本実施形態の表示装置では、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3実施形態の数値例では、レンズ102の焦点距離が短く、光射出点(光射出点群)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。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。すなわち、レンズ2による光射出点の光束が瞳103aに入射すれば良い。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、老眼の人でも、老眼鏡の掛け外しすることなく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。
(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。光射出点101a、101b、101cは、レンズ102a、102b、102cと同じピッチで配置されている。ここで、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に投影される。ただし、この構成だけではそれぞれの像は重ならない。そこで、本実施形態では、フィールドレンズ115を用いて、光射出点101a、101b、101cのそれぞれの像が瞳103aで重なるようにしている。その他の効果・作用は、第1実施形態と同様である。なお、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。
ここで、第2実施形態の表示装置は、3つの光射出点群を備え、各光射出点群が光射出点を1つずつ有している。すなわち、各光射出点群が光射出点101a、101b、101cをそれぞれ有している。
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。光射出点101a、101b、101cは、レンズ102a、102b、102cと同じピッチで配置されている。ここで、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に投影される。ただし、この構成だけではそれぞれの像は重ならない。そこで、本実施形態では、フィールドレンズ115を用いて、光射出点101a、101b、101cのそれぞれの像が瞳103aで重なるようにしている。その他の効果・作用は、第1実施形態と同様である。なお、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。
ここで、第2実施形態の表示装置は、3つの光射出点群を備え、各光射出点群が光射出点を1つずつ有している。すなわち、各光射出点群が光射出点101a、101b、101cをそれぞれ有している。
(第3実施形態)
図5は第3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。
図5は第3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。
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5)。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及びフィールドレンズ115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。これは、第2実施形態の表示装置と同じである。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。その他の効果・作用は、第1実施形態と同様である。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。
図6は、光射出点(図5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6では、図5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6(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よりも小さい大きさの像)が形成される。この場合、瞳よりも小さい光束が入るので、被写界深度の拡大効果が生じる。図6(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。
図6(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よりも小さい大きさの像)が形成される。この場合、瞳よりも小さい光束が入るので、被写界深度の拡大効果が生じる。図6(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。
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123a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6(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。
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。
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(1)で求められる。
光束径をΦ、波長をλとすると、眼の角解像力θは、次式(1)で求められる。
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。
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。
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。
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。
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(2)で表される。
従って、距離Zで観察すると光束の大きさφは、次式(3)に示すように、広がることになる。
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。
図7に、第3実施形態の表示装置の変形例を示す。図7は、図5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、そのマイクロレンズアレイとフィールドレンズ115を一体にしたものである。図7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、複合マイクロレンズアレイ127と光射出点群128で構成されている。複合マイクロレンズアレイ127は、マイクロレンズアレイの作用と、フィールドレンズ115の作用と、を併せ持ったレンズアレイである。複合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。すなわち、既に述べたように、各光射出点群128は、レンズ127’と同じピッチで設けられている。ただし、光射出点群128は必ずしもレンズ127’の直下にある必要はない。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。
変形例の表示装置は、複合マイクロレンズアレイ127と光射出点群128で構成されている。複合マイクロレンズアレイ127は、マイクロレンズアレイの作用と、フィールドレンズ115の作用と、を併せ持ったレンズアレイである。複合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。すなわち、既に述べたように、各光射出点群128は、レンズ127’と同じピッチで設けられている。ただし、光射出点群128は必ずしもレンズ127’の直下にある必要はない。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。
以下、第3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5の場合はレンズ102a、102b、102cを指し、図7の場合はフィールドレンズ作用がない場合のレンズ127’を指す。
観察者までの距離をL、レンズによる投影倍率をmとするとレンズの後側焦点位置Fbは、Fb=L/mとなる。レンズの焦点距離Fは、FbL/(L+Fb)となる。
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。
観察者までの距離をL、レンズによる投影倍率をmとするとレンズの後側焦点位置Fbは、Fb=L/mとなる。レンズの焦点距離Fは、FbL/(L+Fb)となる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(第4実施形態)
図8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8は、第4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8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、サブ情報画素134R、134G、134G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、134Gも同一の配置である。サブ情報画素134R、134G、134G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、134Gは横幅が縦幅の1/3となっている。
図8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8は、第4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8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、サブ情報画素134R、134G、134G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、134Gも同一の配置である。サブ情報画素134R、134G、134G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、134Gは横幅が縦幅の1/3となっている。
複合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R、G、Bの光が射出される。射出された各々の光は、複合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。
例えば、一辺180μmの情報画素の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。短冊状のレンズによって投影される光射出点の光束径は、回折によって広がり、約2.75mm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。
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。
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。
(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。
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。
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、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。
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、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。
本実施形態の表示装置では、2つのサブ情報画素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。
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とフィールドレンズ143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。
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の像である。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。これに対応するレンズは60×90μm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2.75mmに抑えられる。
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。また、マイクロレンズアレイ142にフィールドレンズの効果を持たせた複合マイクロレンズを用いるとよい。
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。
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。
(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。
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。
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144c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。
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とフィールドレンズ153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。
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。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(より詳しくはの光射出点)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、4つ合わせると120×90μmの複合画素となる。これに対応するレンズは120×90μm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。
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。また、通常マイクロレンズアレイ152にフィールドレンズの効果を持たせた複合マイクロレンズアレイを用いる。
図13にフィールドレンズ153を用いない場合を示す。これは、図1で示した方法の実際例である。作用・効果は図11と同様であり省略する。
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。
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。
(第7実施形態)
図14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。図14は、第7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。
図14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。図14は、第7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。
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にはサブ情報画素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。
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とフィールドレンズ163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。
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。
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15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14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、3つ合わせると情報画素と同じ90×90μmの複合画素となる。これに対応するレンズは90×90μm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。また、通常マイクロレンズアレイ162にフィールドレンズの効果を持たせた複合マイクロレンズアレイを用いる。
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。
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。また、通常マイクロレンズアレイ162にフィールドレンズの効果を持たせた複合マイクロレンズアレイを用いる。
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。
(第8実施形態)
図16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16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。
図16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16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。
デジタルカメラ171の表示装置174には、図8等で示した複合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。
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。
(第9実施形態)
図17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17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。
図17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17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。
携帯電話181は、表示装置182として図8等に記載の複合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。
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。
(第10実施形態)
図18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18(a))とデルタ配置(図18(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18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。
図18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18(a))とデルタ配置(図18(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18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。
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。
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
115 フィールドレンズ
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 複合マイクロレンズアレイ
132 光射出点群
133 光射出点
134R、134G、134G サブ情報画素
135 情報画素
141 情報画素
142 マイクロレンズアレイ
143 フィールドレンズ
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
153 フィールドレンズ
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
163 フィールドレンズ
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
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
115 フィールドレンズ
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 複合マイクロレンズアレイ
132 光射出点群
133 光射出点
134R、134G、134G サブ情報画素
135 情報画素
141 情報画素
142 マイクロレンズアレイ
143 フィールドレンズ
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
153 フィールドレンズ
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
163 フィールドレンズ
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
Claims (24)
- 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、で構成される表示装置であって、
該光射出点群は少なくとも1つの光射出点を有し、
該それぞれのレンズは該光射出点群の像を重なるように投影し、
該レンズにより投影され重なった該光射出点群の中の1つの光射出点の重なりを観察者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く、
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表示装置。 - 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に記載の表示装置。
- 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。
- 該三色が赤、緑、青を含んでいる請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の表示装置。
- 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4に記載の表示装置。
- 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4に記載の表示装置。
- 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1から請求項6のいずれか1項に記載の表示装置。
- 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2から請求項7のいずれか1項に記載の表示装置。
- 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2から請求項7のいずれか1項に記載の表示装置。
- 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2から請求項7のいずれか1項に記載の表示装置。
- 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7から請求項10のいずれか1項に記載の表示装置。
- 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11に記載の表示装置。
- 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2から請求項12のいずれか1項に記載の表示装置。
- 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13に記載の表示装置。
- 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2〜請求項12のいずれか1項の表示装置。
- 該光射出点群と該レンズの配置が同じピッチであり、該それぞれの光射出点群の投影像を、互いに重ねるフィールドレンズを有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 該複数のレンズがマイクロレンズアレイで構成され、該マイクロレンズアレイがフィールドレンズの作用を有する複合マイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 請求項1〜請求項17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1〜請求項17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1〜請求項15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。
- メール機能を備えることを特徴とする請求項20に記載の携帯電話。
- カメラ機能を備えたことを特徴とする請求項20に記載の携帯電話。
- 請求項1〜請求項15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。
- 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23に記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2010058734A JP2011191594A (ja) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | 表示装置、電子機器、携帯電話、及び撮像装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016132643A1 (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-25 | ソニー株式会社 | 光学シート、表示装置および電子機器 |
WO2016194437A1 (ja) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | ソニー株式会社 | 光学シート、表示装置および電子機器 |
JP2020052396A (ja) * | 2018-09-21 | 2020-04-02 | 三星ディスプレイ株式會社Samsung Display Co.,Ltd. | 表示装置及びその製造方法 |
-
2010
- 2010-03-16 JP JP2010058734A patent/JP2011191594A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2016132643A1 (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-25 | ソニー株式会社 | 光学シート、表示装置および電子機器 |
JPWO2016132643A1 (ja) * | 2015-02-18 | 2017-12-07 | ソニー株式会社 | 光学シート、表示装置および電子機器 |
US10267955B2 (en) | 2015-02-18 | 2019-04-23 | Sony Corporation | Optical sheet, display device, and electronic apparatus |
WO2016194437A1 (ja) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | ソニー株式会社 | 光学シート、表示装置および電子機器 |
JP2020052396A (ja) * | 2018-09-21 | 2020-04-02 | 三星ディスプレイ株式會社Samsung Display Co.,Ltd. | 表示装置及びその製造方法 |
JP7506972B2 (ja) | 2018-09-21 | 2024-06-27 | 三星ディスプレイ株式會社 | 表示装置及びその製造方法 |
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