JP2016212373A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細化を実現する画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置１０は、２次元に配列された複数の発光エレメントを含み、各々が前記複数の発光エレメントの一部を含む複数の領域１ａ、１ｂを有する表示体１と、複数のレンズ３ａ、３ｂを含み、前記複数のレンズ３ａ、３ｂの各々が前記複数の領域１ａ、１ｂの１つに対応して位置し、前記複数の領域１ａ、１ｂの各々に表示された複数の画像をそれぞれ実像または虚像として結像するレンズアレイ３と、前記表示体１と電気的に接続され、前記複数の発光エレメントの各々の発光状態を制御する制御回路１６であって、前記複数の発光エレメントのうち、第１部分の発光エレメントと、前記第１部分と異なる第２部分の発光エレメントとを異なるタイミングで発光させる制御回路１６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、画像表示装置に関する。

（１）水晶体の焦点調節、（２）両眼の視差（右眼による見え方と左眼による見え方の違い）、（３）両眼の輻輳（視線を交差させようとする両眼の動き）等の感覚によって、人間は映像を３次元的に認識できる。一般に、ゲーム機、テレビなどに使われるディスプレイは２次元の表示面を有する。その表示面に表示される画像（２次元像）を上記の（１）〜（３）の作用を利用することによって、３次元像としてユーザーに認識させることができる。特に、上記の（２）および（３）の作用を利用したディスプレイが商業化されている。例えば、特許文献１は、レンチキュラーレンズによる上記の（２）および（３）の作用を利用した構成を開示している。

図１９は、特許文献１に開示された３次元画像表示装置を模式的に示す図である。液晶ディスプレイ等の２次元の発光体２１は、多数の画素２１Ｐで構成されている。画素２１Ｐは、領域２１Ｒおよび領域２１Ｌの２つの領域に分割されている。発光体２１の表面上には、レンチキュラーレンズ２０が画素２１Ｐの一つ一つに対応して配置されている。

レンチキュラーレンズ２０の集光作用により、画素２１Ｐ内の領域２１Ｒで発生する光は集光点４Ｒに結像し、領域２１Ｌで発生する光は集光点４Ｌに結像する。領域２１Ｒと領域２１Ｌとに視差を考慮した別々の画像が表示される。集光点４Ｒおよび集光点４Ｌのそれぞれに人間の右眼と左眼とを位置させれば、上記の（２）および（３）の効果により、画像が３次元の像として認識される。すなわち、右眼には領域２１Ｒに表示される画像のみが感じられ、左眼には領域２１Ｌに表示される画像のみが感じられる。これら２つの画像には視差情報が加えられている（両眼の視差）。右眼も左眼も発光体２１の表面を注視することで視線が交差する（両眼の輻輳）。

特開平０８−１９４２７３号公報

特許文献１に記載の３次元画像表示装置は、ユーザーへの視覚負担に関し改良の余地を有している。本開示の実施形態は、ユーザーへの視覚負担が少ない自然な画像、特に高精細な画像を表示することが可能な画像表示装置を提供する。

本開示の一態様に係る画像表示装置は、２次元に配列された複数の発光エレメントを含み、各々が前記複数の発光エレメントの一部を含む複数の領域を有する表示体と、複数のレンズを含み、前記複数のレンズの各々が前記複数の領域の１つに対応して位置し、前記複数の領域の各々に表示された複数の画像をそれぞれ実像または虚像として結像するレンズアレイと、前記表示体と電気的に接続され、前記複数の発光エレメントの各々の発光状態を制御する制御回路であって、前記複数の発光エレメントのうち、第１部分の発光エレメントと、前記第１部分と異なる第２部分の発光エレメントとを異なるタイミングで発光させる制御回路と、を備える。

本開示の他の態様に係る画像表示装置は、２次元に配列された複数の発光エレメントを含み、各々が前記複数の発光エレメントの一部を含む複数の領域を有する表示体と、複数のレンズを含み、前記複数のレンズの各々が前記複数の領域の１つに対応して位置し、前記複数の領域の各々に表示された複数の画像をそれぞれ実像または虚像として結像するレンズアレイと、前記レンズアレイと前記表示体との間に配置され、各々が前記複数の領域の１つに対応して配置された複数の電子シャッターと、前記複数の発光エレメントおよび前記複数の電子シャッターに電気的に接続され、前記複数の発光エレメントの発光状態および前記複数の電子シャッターの透光特性を制御する制御回路であって、前記複数の領域の１つに前記複数の画像の１つを表示させるタイミングに同期して、前記複数の電子シャッターのうち、前記複数の領域の１つに対応する電子シャッターを透光状態にし、前記複数の領域の１つに対応する前記電子シャッターに隣接する他の電子シャッターを遮光状態にする制御回路と、を備える。

本開示の一態様に係る画像表示装置によれば、画像を時間分割して表示することができるため、高精細な画像を表示できる。また、水晶体の焦点が調節されることによって像を認識できるため、ユーザーへの視覚負担が少ない。

図１は、実施形態１の画像表示装置における表示体、レンズ、制御回路、および表示画像の位置関係と、光路とを模式的に示す断面図である。 図２は、実施形態１における表示体、レンズ、制御回路、表示画像の位置関係を模式的に示す立体図である。 図３は、実施形態１における表示体の発光エレメントと、表示画像のピクセルの位置関係を模式的に示す断面図である。 図４Ａは、実施形態１における制御回路の制御方法の一例を時間軸で示す図である。 図４Ｂは、実施形態１における制御回路の制御方法の一例を時間軸で示す図である。 図５は、実施形態１の変形例を示す立体図である。 図６は、ミラーレンズとビームスプリッタを用いる実施形態１の変形例における光路を示す断面図である。 図７は、実施形態１の変形例において、表示体、ビームスプリッタ、ミラーレンズ、および表示画像の位置関係を模式的に示す立体図である。 図８Ａは、実施形態１の他の変形例を示す図である。 図８Ｂは、実施形態１における電子シャッターの構成を示す平面図である。 図９Ａは、実施形態２の画像表示装置の構造を示す断面図である。 図９Ｂは、実施形態２の画像表示装置における表示体、レンズ、遮光体、および表示画像の位置関係および光路を模式的に示す図である。 図１０Ａは、遮光体の一例を示す図である。 図１０Ｂは、遮光体の断面構造の一例を示す図である。 図１０Ｃは、凹凸を有する遮光体の断面構造の一例を示す図である。 図１０Ｄは、凹凸を形成するためのレジストパターンの一例を示す上面図である。 図１０Ｅは、凹凸を形成するためのレジストパターンの一例を示す断面図である。 図１０Ｆは、凹凸を形成するためのレジストパターンの他の例を示す断面図である。 図１０Ｇは、遮光体の他の例を示す図である。 図１１は、遮光体表面における反射特性を説明するための図である。 図１２は、実施形態３の画像表示装置の構造と、表示体、レンズ、遮光体、および表示画像の位置関係および光路を模式的に示す断面図である。 図１３は、実施形態３における表示体、レンズ、遮光体、および表示画像の位置関係を模式的に示す立体図である。 図１４Ａは、実施形態４における表示体、レンズ、２つの偏光子アレイ、および表示画像の位置関係を模式的に示す図である。 図１４Ｂは、実施形態４における２つの偏光子アレイの構成を示す平面図である。 図１５Ａは、実施形態５における表示体、レンズ、電子シャッター、および表示画像の位置関係を模式的に示す図である。 図１５Ｂは、実施形態５における制御の一例を説明するための図である。 図１６Ａは、実施形態５の第１の変形例を示す図である。 図１６Ｂは、実施形態５の第２の変形例を示す図である。 図１７Ａは、実施形態５の第２の変形例における第１の状態を示す図である。 図１７Ｂは、実施形態５の第２の変形例における第２の状態を示す図である。 図１７Ｃは、実施形態５の第２の変形例における第３の状態を示す図である。 図１７Ｄは、実施形態５の第２の変形例における第４の状態を示す図である。 図１８Ａは、実施形態５の第３の変形例における第１の状態を示す図である。 図１８Ｂは、実施形態５の第３の変形例における第２の状態を示す図である。 図１８Ｃは、実施形態５の第３の変形例における第３の状態を示す図である。 図１８Ｄは、実施形態５の第３の変形例における第４の状態を示す図である。 図１９は、従来の３次元画像表示装置の構造および光路を示す図である。 図２０は、検討例の３次元画像表示装置における表示体、レンズ、表示画像の位置関係と、光路とを模式的に示す断面図である。 図２１は、検討例１の表示体、レンズ、表示画像の位置関係を模式的に示す立体図である。 図２２は、元画像のピクセルエレメントの配置を説明するための図である。 図２３Ａは、検討例における分割領域に表示された画像の中心、レンズの中心、および表示画像の中心の位置関係を示す図である。 図２３Ｂは、ｚ軸のプラス側からｚ軸に沿って見た、検討例における分割領域に表示された画像の中心、レンズの中心、および表示画像の中心の位置関係を示す図である。 図２４Ａは、検討例の変形例における分割領域に表示された画像の中心、レンズの中心、および表示画像の中心の位置関係を示す図である。 図２４Ｂは、ｚ軸のプラス側からｚ軸に沿って見た、検討例の変形例における分割領域に表示された画像の中心、レンズの中心、および表示画像の中心の位置関係を示す図である。 図２４Ｃは、ｚ軸のプラス側からｚ軸に沿って見た、検討例の他の変形例における分割領域に表示された画像の中心、レンズの中心、および表示画像の中心の位置関係を示す図である。 図２５は、検討例２における表示体、レンズ、表示画像の位置関係を模式的に示す立体図である。 図２６Ａは、検討例１、２の表示画像における、ピクセル像の輝度分布を例示する図である。 図２６Ｂは、検討例１、２の表示画像における、ピクセル像の輝度分布の重なりを示す図である。 図２７は、検討例３の３次元画像表示装置の構造と、表示体、レンズ、表示画像の位置関係および光路を模式的に示す断面図である。 図２８は、検討例３の表示体、レンズ、表示画像の位置関係を模式的に示す立体図である。

本開示の実施形態を説明する前に、従来技術を改良し、検討を重ねた内容（検討例）を説明する。

特許文献１の３次元画像表示装置によれば、ユーザーの目のピント（焦点）は、発光体２１の表面に合わせられる。一方、視線の交差点は、立体像の位置にあり、発光体２１の表面からずれている。水晶体の焦点が調節される位置と両眼の視差が交差する位置とが原理的に一致しない。このため、不自然な見え方がして、ユーザーへの視覚負担が大きい。この従来例の改良として、本発明者らは、複数のレンズを用いて異なる位置に虚像を結像させる構成（検討例）を検討した。以下、これらの検討例について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付している。

（検討例１）
図２０および図２１は、検討例における画像表示装置１０の構成を模式的に示す図である。この画像表示装置１０は、表示体１と、レンズアレイ３とを備えている。図２０および図２１には、一例として、４つのレンズ３ａ〜３ｄを有するレンズアレイ３が示されているが、レンズアレイ３に含まれるレンズの数は２個以上であればよい。添付の図面において、ｘｙ平面は表示体１の表示面に平行な平面である。ｙ軸正方向は表示体１および画像表示装置１０の上方向に相当する。ｚ軸はｘｙ平面に直交しており、ｚ軸方向は表示体１の厚さ方向すなわち画像表示装置１０の前後方向に相当する。ｚ軸正方向が、画像表示装置１０の前方（表示体１からユーザー４に向かう方向）に相当する。

表示体１は、例えば、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイである。図２１に示すように、表示体１は、表示面上に２次元に配列された複数の発光エレメント（丸、六角形、五角形、および四角形で表現）を有する。本検討例では、ｘ方向に８個、ｙ方向に８個の合計６４個の発光エレメントが配列されている。合計６４個の発光エレメントの配列によって基本領域２（４つの分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの集合）が構成される。基本領域２は、表示体１の画像を表示する表示面の一部または全体である。基本領域２が表示面の一部である場合、基本領域２と同じ領域がｘ方向およびｙ方向に複数配列されて１つの表示面を構成する。これにより、大画面に対応した表示画像を形成できる。発光エレメントは、表示体１の画素またはカラー画素などの、表示される画像の最小単位であり得る。あるいは、同一形状の複数の画素またはカラー画素の集合を１つの発光エレメントとして扱ってもよい。

２次元に配列された複数の発光エレメントによって構成される基本領域２は、複数の分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに分割されている。各分割領域は、複数の発光エレメントを含む。基本領域２に含まれる分割領域の数、および各分割領域に含まれる発光エレメントの数は、特に制限されない。本検討例では、各分割領域は、ｘ方向に４個、ｙ方向に４個の合計１６個の発光エレメントを含む。４個の分割領域２ａ〜２ｄは、複数の発光エレメントの発光により、それぞれ個別に画像１ａ〜１ｄを表示する。なお、図２０には、画像１ａ〜１ｄのうち、画像１ａ、１ｂのみが描かれている。ユーザー４から見て画像１ａ、１ｂの右側に、画像１ｃ、１ｄもそれぞれ形成される。

図２２は、表示体１に表示される画像の元画像１１を示している。元画像１１は、ｘ方向に８個、ｙ方向に８個のピクセルエレメントが配列された合計６４個のピクセルエレメントによって構成される。これらのピクセルエレメントのうち、ｘ方向およびｙ方向のそれぞれについて、ピクセル１１ａ（丸で表示）は一つ置きに並んでいる。同様に、ピクセル１１ｂ（六角形で表示）、ピクセル１１ｃ（五角形で表示）、ピクセル１１ｄ（四角形で表示）もそれぞれ一つ置きに並んでいる。ピクセル１１ａの群によって構成される画像は、間を詰めて分割領域２ａの発光エレメントによって表示される。ピクセル１１ｂの群によって構成される画像は、間を詰めて分割領域２ｂの発光エレメントによって表示される。ピクセル１１ｃの群によって構成される画像は、間を詰めて分割領域２ｃの発光エレメントによって表示される。ピクセル１１ｄの群によって構成される画像は、間を詰めて分割領域２ｄの発光エレメントによって表示される。

レンズアレイ３は、表示体１の表面に近接して配置される。レンズアレイ３は、分割領域２ａ〜２ｄにそれぞれ対応して配置された個別のレンズ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを含む。ここで、１つの分割領域と１つのレンズとが「対応する」とは、その分割領域から出射した光束の多く（例えば半分以上）がそのレンズに入射する関係にあることを意味する。例えば、１つの分割領域と１つのレンズとが対向して配置されている場合には、両者は対応するといえる。分割領域とレンズとの間にミラーまたはビームスプリッタなどの光学系が挿入されることによって光線の経路が変化する場合には、分割領域とレンズとが対向する関係にはない。しかし、このような場合でも、ある分割領域から出射した光束の多くがそのレンズに入射する場合には、両者は対応する。

これらのレンズ３ａ〜３ｄの焦点距離（＝ｆ）は全て同じである。レンズ３ａ〜３ｄの各々と表示体１との距離をａとすると、ｆ＞ａの関係を満たしている。したがって、レンズ３ａ〜３ｄは、分割領域２ａ〜２ｄにそれぞれ表示された画像１ａ〜１ｄを虚像として結像させる。画像１ａ〜１ｄの虚像が互いに重なるようにレンズ３ａ〜３ｄの位置が調整されている。画像１ａ〜１ｄの虚像は互いに重なって表示画像５を形成する。表示画像５は表示画像５ａ〜５ｄによって構成される。表示画像５ａ〜５ｄは、それぞれ画像１ａ〜１ｄの虚像である。表示画像５ａ〜５ｄの各々を構成する個々のピクセル虚像（図２１において、それぞれ丸、六角形、五角形、四角形で表示）は、像面上で一つおきに並ぶ。それぞれのピクセル虚像は互いに隙間を埋めあうように配列される。全体として、表示画像５の並びは元画像１１のピクセルの並びと同じになる。

ここで、図２３Ａおよび２３Ｂを参照して、１つの分割領域に表示された画像の中心位置とレンズの中心位置との関係を説明する。図２３Ａは、一例として、レンズ３ａと、それに対応する分割領域２ａに表示された画像１ａと、表示画像５ａとの位置関係を模式的に示している。レンズ３ａと画像１ａとの距離をａ、レンズ３ａと表示画像５ａとの距離をｂとする。レンズ公式から、画像１ａの中心１Ａと、レンズ３ａの中心３Ａと、表示画像５ａの中心５Ａとは、一直線上に並ぶ。同様に、画像１ｂの中心１Ｂと、レンズ３ｂの中心３Ｂと、表示画像５ｂの中心５Ｂ（＝５Ａ）とは、一直線上に並ぶ。画像１ｃの中心１Ｃと、レンズ３ｃの中心３Ｃと、表示画像５ｃの中心５Ｃ（＝５Ａ）とは、一直線上に並ぶ。画像１ｄの中心１Ｄと、レンズ３ｄの中心３Ｄと、表示画像５ｄの中心５Ｄ（＝５Ａ）とは、一直線上に並ぶ。

図２３Ｂは、ｚ軸（光軸）のプラス側からｚ軸に沿って見た画像１ａ〜１ｄの中心１Ａ〜１Ｄと、レンズ３ａ〜３ｄの中心３Ａ〜３Ｄと、表示画像５ａ〜５ｄの中心５Ａ〜５Ｄとの位置関係を模式的に示している。画像１ａと、レンズ３ａと、表示画像５ａとをｚ軸に沿って見たとき、レンズ３ａの中心３Ａ、画像１ａの中心１Ａ、表示画像５ａの中心５Ａは、直線Ｌａ上に並ぶように配置されている。同様に、画像１ｂと、レンズ３ｂと、表示画像５ｂとをｚ軸に沿って見たとき、レンズ３ｂの中心３Ｂ、画像１ｂの中心１Ｂ、表示画像５ｂの中心５Ｂ（＝５Ａ）は、直線Ｌｂ上に並ぶように配置されている。画像１ｃと、レンズ３ｃと、表示画像５ｃとをｚ軸に沿って見たとき、レンズ３ｃの中心３Ｃ、画像１ｃの中心１Ｃ、表示画像５ｃの中心５Ｃ（＝５Ａ）は、直線Ｌｃ上に並ぶように配置されている。画像１ｄと、レンズ３ｄと、表示画像５ｄとをｚ軸に沿って見たとき、レンズ３ｄの中心３Ｄ、画像１ｄの中心１Ｄ、表示画像５ｄの中心５Ｄ（＝５Ａ）は、直線Ｌｄ上に並ぶように配置されている。

なお、レンズ３ａ〜３ｄは、必ずしも隣接しなくてもよい。図２４Ａおよび２４Ｂは、レンズ３ａ〜３ｄの間に別のレンズ３ｅが挟まれた構成例を示す図である。この構成例では、４行４列に配列された１６個の分割領域のうち、１行１列目、１行３列目、３行１列目、３行３列目の分割領域が、分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにそれぞれ該当する。他の分割領域上には、レンズ３ａ〜３ｄと同一または異なる焦点距離を有する別の複数のレンズが設けられ得る。レンズ３ａ〜３ｄと同一の焦点距離を有する別の複数のレンズが設けられる場合、それらのレンズとレンズ３ａ〜３ｄとが相補的に１つの表示画像を形成するように構成してもよい。図２４Ｃは、複数の分割領域および複数のレンズの他の配列例を示している。図２４Ｃの例では、レンズ３ａ、３ｃがｘ方向に２つおきに配置され、レンズ３ｂ、３ｄがｘ方向に１つおきに配置されている。レンズ３ａ〜３ｄの配置間隔は一定でなくてもよい。図２４Ｂおよび２４Ｃの例において、対応するレンズが設けられていない分割領域が存在していてもよい。

この場合も、図２４Ａに示すように、画像１ａ（または１ｂ、１ｃ、１ｄ）の中心１Ａ（または１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）、レンズ３ａ（または３ｂ、３ｃ、３ｄ）の中心３Ａ（または３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）、および表示画像５ａ（または５ｂ、５ｃ、５ｄ）の中心５Ａ（＝５Ｂ＝５Ｃ＝５Ｄ）は、一直線上に並ぶ。また、図２４Ｂおよび２４Ｃに示すように、ｚ軸正方向から見たとき、レンズ３ａ（または３ｂ、３ｃ、３ｄ）の中心３Ａ（または３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）、画像１ａ（または１ｂ、１ｃ、１ｄ）の中心１Ａ（または１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）、表示画像５ａ（または５ｂ、５ｃ、５ｄ）の中心５Ａ（＝５Ｂ＝５Ｃ＝５Ｄ）は直線Ｌａ（またはＬｂ、Ｌｃ、Ｌｄ）上に並ぶように配置されている。

ｙ軸方向において、レンズ３ａの中心３Ａと表示画像５ａの中心５Ａとの距離をｈ２、画像１ａの中心１Ａと表示画像５ａの中心５Ａとの距離をｈ１とすると、以下の（式１）の関係が成立する。画像１ｂ、画像１ｃ、および画像１ｄについても同様である。
（式１）ｈ１／ｈ２＝（ｂ−ａ）／ｂ

（式１）に従って、レンズまたは表示体をｘ、ｙ、ｚ方向に移動させてレンズの中心と分割領域に表示された画像の中心とを移動させることにより、表示画像の位置を自由に調整できる。これにより、複数の分割領域に表示された画像を同一像面上で重ねて結像させ、図２２に示す元画像１１と同じピクセル配列の表示画像５を形成することができる。

上記の様にして形成された表示画像５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、ユーザー４の目から見て実際にその位置に結像している画像である。本検討例では、表示面に表示された画像からユーザーによって視認される表示画像を１つのレンズを用いて形成する従来の構成と比較して、個々のレンズ３ａ〜３ｄのサイズを小さくすることができる。このため、各レンズの焦点距離を短くすることができ、装置の小型化および薄型化を図ることができる。

（検討例２）
次に、他の検討例を説明する。

図２５は、４行４列に配列された１６個の分割領域において、焦点距離ｆａのレンズ３ａ〜３ｄと、ｆａとは異なる焦点距離ｆｂをもつレンズ３’ａ〜３’ｄを配置した場合の構成例を示す図である。ここで、レンズ３ａ〜３ｄ、３’ａ〜３’ｄの各々の焦点距離は、上記の様に、従来の構成におけるレンズの焦点距離よりも短い。各レンズ３ａ〜３ｄ、３’ａ〜３’ｄと表示体１との距離をａとすると、焦点距離ｆａ、ｆｂは、それぞれ、ｆａ＞ａ、ｆｂ＞ａの関係を満たしている。レンズ３ａ〜３ｄは、それぞれが対応する分割領域２ａ〜２ｄに表示された画像１ａ〜１ｄを、以下の（式２）で定まる距離ｂａだけレンズ３ａ〜３ｄから−ｚ方向に離れた位置に、虚像５として結像させる。レンズ３’ａ〜３’ｄは、分割領域２’ａ〜２’ｄに表示された画像１’ａ〜１’ｄを、以下の（式３）で定まる距離ｂｂだけレンズ３’ａ〜３’ｄから−ｚ方向に離れた位置に虚像５’として結像させる。
（式２）ｂａ＝ｆａ×ａ／(ｆａ−ａ)
（式３）ｂｂ＝ｆｂ×ａ／(ｆｂ−ａ)

ｆｂはｆａとは異なるので、表示画像５と５’が形成される位置も、表示体１の厚さ方向Ｌ（ｚ方向）において異なる。すなわち、ユーザー４の目のピント（焦点）は、表示画像５と５’の位置に合わせられる。その結果、画像表示装置１０は、ユーザー４に対して距離感の異なる複数の表示画像を知覚させることができる。これにより、例えば、ユーザー４の目から相対的に遠い位置に形成される表示画像５に背景画像を割り当て、ユーザー４の目に相対的に近い位置に形成される表示画像５’に人物などのオブジェクトの画像を割り当てるといった使用法が可能である。

なお、この例におけるレンズ３ａ〜３ｄとレンズ３’ａ〜３’ｄとの組み合わせは、異なる焦点距離をもつレンズの組み合わせの一例にすぎない。レンズアレイ３を、焦点距離がそれぞれ異なる３つ以上のレンズ群に分けてもよい。また、各レンズ群における同じ焦点距離をもつ複数のレンズの組み合わせおよび配列の態様も上記の例に限定されない。

このような画像表示装置１０は、ユーザー４の右眼および左眼の一方または両方に対応して配置され得る。ユーザー４の両眼に対応して２つの画像表示装置１０が配置される場合、それらの画像表示装置１０における表示体１には、左右の眼の視差を考慮した異なる画像が表示される。これにより、ユーザー４は、立体画像を知覚することができる。

検討例１、２では、単眼で見る場合でも（１）水晶体の焦点調節の条件を満足する。両眼で見る場合では更に（２）両眼の視差、（３）両眼の輻輳の条件も満たしている。このため、遠近差が水晶体の焦点調節で行われるので自然に感じられる。両眼で見る場合でもピントの位置と両眼の視線が交差する位置とが一致するので、ユーザー４への視覚負担が少ない。

なお、検討例１、２では、光を屈折させるレンズアレイを用いて説明したが、これらは複数の分割領域に対応して配置され、各々が複数の分割領域からの光を反射して虚像を形成する複数のミラーレンズのアレイとしてもよい。

以上、従来技術を改良した検討例１、２を説明した。しかしながら、これらの検討例では元画像１１を高精細に表示できないという課題があった。これを図２６Ａと図２６Ｂを参照して説明する。

図２６Ａは、表示画像５ａを構成するピクセル像の一部であるａ１〜ａ４の輝度分布の例を示している。輝度分布の形状は、用いられる表示体１およびレンズアレイ３の特性によって決まる。表示画像５ａ〜５ｄの輝度分布は、ある部分において図２６Ａとほぼ同一の分布をもつ。表示画像５ａと５ｂは、互いのピクセル虚像の隙間を埋めあうように配列される。このため、表示画像５ａと５ｂを同時に表示したときの輝度分布は、図２６Ｂのようになる。表示画像５ａと５ｂは、互いにピクセル像の輝度分布が重なり合う領域をもつ。表示画像５ａと５ｂが互いに近い輝度値を有していれば、重なり領域の中央で輝度が高くなる。このような場合においては、ピクセル虚像ａ１〜ａ４の本来のピークが埋もれてしまうため、元画像１１の精細度が低下して見えることになる。

（検討例３）
図２７および図２８は、第３の検討例における画像表示装置１０の構成を模式的に示す図である。この画像表示装置１０は、表示体１と、レンズアレイ３とを備えている。図２７および図２８には、一例として、４つのレンズ３ａ〜３ｄを有するレンズアレイ３が示されているが、レンズアレイ３に含まれるレンズの数は２個以上であればよい。

これらのレンズ３ａ〜３ｄは、焦点距離が互いに異なっている。レンズ３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの焦点距離は、それぞれ、ｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄである。各レンズ３ａ〜３ｄと表示体１との距離をａとすると、焦点距離は、それぞれ、ｆａ＞ａ、ｆｂ＞ａ、ｆｃ＞ａ、およびｆｄ＞ａの関係を満たしている。レンズ３ａは、分割領域２ａに表示された画像１ａを、以下の（式４）で定まる距離ｂａだけレンズ３ａから−ｚ方向に離れた位置に虚像５ａとして結像させる。レンズ３ｂは、分割領域２ｂに表示された画像１ｂを、以下の（式５）で定まる距離ｂｂだけレンズ３ｂから−ｚ方向に離れた位置に虚像５ｂとして結像させる。レンズ３ｃは、分割領域２ｃに表示された画像１ｃを、以下の（式６）で定まる距離ｂｃだけレンズ３ｃから−ｚ方向に離れた位置に虚像５ｃとして結像させる。レンズ３ｄは、分割領域２ｄに表示された画像１ｄを、以下の（式７）で定まる距離ｂｄだけレンズ３ｄから−ｚ方向に離れた位置に虚像５ｄとして結像させる。
（式４）ｂａ＝ｆａ×ａ／(ｆａ−ａ)
（式５）ｂｂ＝ｆｂ×ａ／(ｆｂ−ａ)
（式６）ｂｃ＝ｆｃ×ａ／(ｆｃ−ａ)
（式７）ｂｄ＝ｆｄ×ａ／(ｆｄ−ａ)

なお、図２８では、表示画像５ａと５ｃ、５ｂと５ｄのｚ方向の表示位置を揃えて示しているが、この例のように、一部または全ての表示画像のｚ方向の表示位置が揃っていてもよい。レンズ３ａ〜３ｄの焦点距離ｆａ〜ｆｄが異なる場合、表示画像５ａ〜５ｄが形成される位置も、分割領域毎に表示体１の厚さ方向Ｌ（ｚ方向）において異なる。その結果、画像表示装置１０は、ユーザー４に対して距離感の異なる複数の表示画像を知覚させることができる。これにより、例えば、ユーザー４の目から相対的に遠い位置に形成される表示画像に背景画像を割り当て、ユーザー４の目に相対的に近い位置に形成される表示画像に人物などのオブジェクトの画像を割り当てるといった使用法が可能である。

本検討例では、表示画像５ａ〜５ｄが、互いのピクセル虚像の隙間を埋めあうようには配列されていないので、図２６Ａおよび図２６Ｂを参照して説明した問題は生じにくい。しかし、ユーザー４の位置から見ると、各レンズを通して、そのレンズに対応しない隣接する分割領域に表示された画像も見える。例えば、レンズ３ｂを覗くと、分割領域２ｂの画像１ｂだけでなく隣接する分割領域２ａの画像１ａも見える。すなわち、ユーザー４は、距離感の異なる複数の表示画像（図２７の例では画像５ａ、５ｂ）だけでなく、これらの表示画像に隣接する不要な画像（図２７の例では５ａ’、５ｂ’）も見えてしまう。不要な画像５ａ’は、レンズ３ｂから覗ける分割領域２ａ上の画像１ａに対する虚像である。不要な画像５ｂ’は、レンズ３ａから覗ける分割領域２ｂ上の画像１ｂに対する虚像である。このように、検討例３の構成では、分割領域間のクロストークが発生する。

本発明者らは、検討例１〜３における上記の課題の少なくとも１つを解決し、より高精細な画像の表示を可能にする新規な構成に想到した。

本開示は、以下の項目に記載の画像表示装置を含む。

［項目１］
２次元に配列された複数の発光エレメントを含み、各々が前記複数の発光エレメントの一部を含む複数の領域を有する表示体と、
複数のレンズを含み、前記複数のレンズの各々が前記複数の領域の１つに対応して位置し、前記複数の領域の各々に表示された複数の画像をそれぞれ実像または虚像として結像するレンズアレイと、
前記表示体と電気的に接続され、前記複数の発光エレメントの各々の発光状態を制御する制御回路であって、前記複数の発光エレメントのうち、第１部分の発光エレメントと、前記第１部分と異なる第２部分の発光エレメントとを異なるタイミングで発光させる制御回路と、
を備える画像表示装置。

［項目２］
前記複数の画像の実像または虚像は、互いに補間される位置に形成される、項目１に記載の画像表示装置。

［項目３］
前記制御回路は、前記複数の領域の１つにおける前記複数の発光エレメントの前記一部のうち、互いに隣接する位置にある２つの発光エレメントを異なるタイミングで発光させる、項目１または項目２に記載の画像表示装置。

［項目４］
前記制御回路は、前記複数の領域のうちの１つにおける前記複数の発光エレメントの前記一部と、他の領域内の前記複数の発光エレメントの前記一部とを異なるタイミングで発光させる、項目１または項目２に記載の画像表示装置。

［項目５］
前記レンズアレイと前記表示体との間に配置され、各々が前記複数の領域の１つに対応して位置する複数の電子シャッターをさらに備え、
前記制御回路は、前記複数の電子シャッターに接続され、前記複数の電子シャッターの各々の透光特性を制御し、前記複数の発光エレメントの前記一部を発光させるタイミングに同期して、前記複数の電子シャッターのうち、前記一部の発光エレメントに対応する一部の電子シャッターを透光状態にし、他の電子シャッターを遮光状態にする、
項目４に記載の画像表示装置。
［項目６］
ビームスプリッタをさらに備え、
前記レンズアレイは、前記複数の領域からの光を反射し、虚像を形成するミラーレンズアレイであり、
前記ビームスプリッタは、前記表示体と前記ミラーレンズアレイとの間に配置され、前記光の一部を前記ミラーレンズアレイの方向に透過し、前記ミラーレンズアレイからの反射光の一部をユーザーの観察眼の方向に反射する、項目１から５のいずれかに記載の画像表示装置。

［項目７］
２次元に配列された複数の発光エレメントを含み、各々が前記複数の発光エレメントの一部を含む複数の領域を有する表示体と、
複数のレンズを含み、前記複数のレンズの各々が前記複数の領域の１つに対応して位置し、前記複数の領域の各々に表示された複数の画像をそれぞれ実像または虚像として結像するレンズアレイと、
前記レンズアレイと前記表示体との間に配置され、各々が前記複数の領域の１つに対応して配置された複数の電子シャッターと、
前記複数の発光エレメントおよび前記複数の電子シャッターに電気的に接続され、前記複数の発光エレメントの発光状態および前記複数の電子シャッターの透光特性を制御する制御回路であって、前記複数の発光エレメントの前記発光状態を制御することにより前記複数の領域の１つに前記複数の画像の１つを表示させるタイミングに同期して、前記複数の電子シャッターのうち、前記複数の領域の１つに対応する電子シャッターを透光状態にし、前記複数の領域の１つに対応する前記電子シャッターに隣接する他の電子シャッターを遮光状態にする制御回路と、
を備える画像表示装置。

［項目８］
前記制御回路は、前記複数の領域の１つに前記複数の画像の１つを表示させるとき、隣接する他の領域にも跨って前記複数の画像の１つを表示させる、項目７に記載の画像表示装置。

［項目９］
前記複数のレンズの各々と対応する前記複数の領域の１つとの間の光学的距離が前記複数のレンズの各々の焦点距離とは異なる、項目７に記載の画像表示装置。

［項目１０］
複数の発光エレメントを有するディスプレイと、
前記ディスプレイの表示面から出射する光束の経路上に配置された複数のレンズを含むレンズアレイであって、各レンズが前記表示面に含まれる複数の分割領域の１つに対応して配置され、前記レンズと前記分割領域との間の光学的距離が前記レンズの焦点距離とは異なる、レンズアレイと、
前記ディスプレイと前記レンズアレイとの間に配置され、各々が前記複数の分割領域の１つに対応して配置された複数の電子シャッターと、
前記複数の発光エレメントおよび前記複数の電子シャッターに電気的に接続され、前記複数の発光エレメントの発光状態および前記複数の電子シャッターの透光特性を制御する制御回路であって、前記複数の分割領域の１つに画像を表示させるタイミングに同期して、前記複数の電子シャッターのうち、前記分割領域の１つに対応する電子シャッターを透光状態にし、前記電子シャッターに隣接する他の電子シャッターを遮光状態にする制御回路と、
を備える画像表示装置。

［項目１１］
前記制御回路は、前記複数の分割領域の１つに前記画像を表示させるとき、隣接する他の分割領域にも跨って前記画像を表示させる、項目１０に記載の画像表示装置。

［項目１２］
２次元に配列された複数の発光エレメントを有し、前記複数の発光エレメントの配列によって構成される表示面が複数の分割領域に分割されている表示体と、
複数のレンズを有し、前記複数のレンズの各々が前記複数の分割領域の１つに対応して配置され、前記複数の分割領域の各々に表示された画像から、実像又は虚像を形成するレンズアレイと、
前記レンズアレイと前記複数の発光エレメントとの間に配置され、前記複数の分割領域の各々から、対応しないレンズに向かう光線の経路上に配置された遮光性の隔壁と、
を備える画像表示装置。

［項目１３］
前記隔壁は、前記表示面に垂直な面に対して傾斜する面をもつ凹凸を有する、項目１２に記載の画像表示装置。

［項目１４］
前記隔壁の表面積の半分以上は前記傾斜する面で占められている、項目１３に記載の画像表示装置。

［項目１５］
前記凹凸は、前記表示面に略平行にストライプ状に延びた構造を有する、項目１３または１４に記載の画像表示装置。

［項目１６］
２次元に配列された複数の発光エレメントを有し、前記複数の発光エレメントの配列によって構成される表示面が複数の分割領域に分割されている表示体と、
複数のレンズを有し、前記複数のレンズの各々が前記複数の分割領域の１つに対応して配置され、前記複数の分割領域の各々に表示された画像から、実像又は虚像を形成するレンズアレイと、
前記表示体と前記レンズアレイとの間に配置され、各々が前記複数の分割領域の１つに対応して配置された複数の第１の直線偏光子を有し、隣接する２つの第１の直線偏光子の偏光方向が略直交している第１の偏光子アレイと、
前記第１の偏光子アレイと前記レンズアレイとの間に配置され、各々が前記複数の分割領域の１つに対応して配置された複数の第２の直線偏光子を有し、隣接する２つの第２の直線偏光子の偏光方向が略直交する第２の偏光子アレイと、
を備え、
同一の前記分割領域に対応する前記第１の直線偏光子の偏光方向と前記第２の直線偏光子の偏光方向とは、略同一である、
画像表示装置。

［項目１７］
ディスプレイと、
前記ディスプレイの表示面から出射する光束の経路上に配置された複数のレンズを含むレンズアレイであって、各レンズが前記表示面に含まれる複数の分割領域の１つに対応して配置され、前記レンズと前記分割領域との間の光学的距離が前記レンズの焦点距離とは異なる、レンズアレイと、
各レンズに対応する前記分割領域から、対応しないレンズに向かう光線の経路上に配置された遮光性の隔壁と、
を備える画像表示装置。

［項目１８］
ディスプレイと、
前記ディスプレイの表示面から出射する光束の経路上に配置された複数のレンズを含むレンズアレイであって、各レンズが前記表示面に含まれる複数の分割領域の１つに対応して配置され、前記レンズと前記分割領域との間の光学的距離が前記レンズの焦点距離とは異なる、レンズアレイと、
前記ディスプレイと前記レンズアレイとの間に配置され、各々が前記複数の分割領域の１つに対応して配置された複数の第１の直線偏光子を有し、隣接する２つの第１の直線偏光子の偏光方向が略直交している第１の偏光子アレイと、
前記第１の偏光子アレイと前記レンズアレイとの間に配置され、各々が前記複数の分割領域の１つに対応して配置された複数の第２の直線偏光子を有し、隣接する２つの第２の直線偏光子の偏光方向が略直交する第２の偏光子アレイと、
を備え、
同一の前記分割領域に対応する前記第１の直線偏光子の偏光方向と前記第２の直線偏光子の偏光方向とは、略同一である、
画像表示装置。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付している。なお、以下の説明は、本開示の一例に関するものであり、本開示はこれらによって限定されるものではない。

（実施形態１）
図１および図２は、実施形態１における画像表示装置１０を模式的に示す図である。この画像表示装置１０は、表示体１と、制御回路１６と、レンズアレイ３とを備えている。本実施形態では、画像表示装置１０が複数の発光エレメントの各々の発光状態を制御する制御回路１６を備えている点で、検討例１とは異なる。制御回路１６を設けることにより、表示画像の画質の低下を抑制できる。この点を除き、本実施形態の構成は、検討例の構成と同じである。したがって、以下では、重複する内容についての説明を省略する場合がある。

表示体１は、例えば、透過型の液晶ディスプレイ、反射型の液晶ディスプレイ、または有機ＥＬディスプレイなどである。図２に示すように、表示体１は、表示面上に２次元に配列された複数の発光エレメント（丸、六角形、五角形、および四角形で表示）を有する。本実施形態では、ｘ方向に８個、ｙ方向に８個の合計６４個の発光エレメントが配列されている。合計６４個の発光エレメントの配列によって基本領域２が構成される。基本領域２は、表示体１の画像を表示する表示面の一部または全体である。基本領域２が表示面の一部である場合、基本領域２と同じ領域がｘ方向およびｙ方向に複数配列されて１つの表示面を構成する。これにより、大画面に対応した表示画像を形成できる。発光エレメントは、表示体１の画素、カラー画素、または、同一形状の複数の画素もしくはカラー画素の集合であり得る。

２次元に配列された複数の発光エレメントによって構成される基本領域２は、複数の分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに分割されている。各分割領域は、複数の発光エレメントを含む。基本領域２に含まれる分割領域の数、および各分割領域に含まれる発光エレメントの数は、特に制限されない。本実施形態では、各分割領域は、ｘ方向に４個、ｙ方向に４個の合計１６個の発光エレメントを含む。４個の分割領域２ａ〜２ｄは、発光エレメントの発光により、それぞれ個別に画像１ａ〜１ｄを表示する。

レンズアレイ３は、表示体１の表面に近接して配置される。レンズアレイ３は、分割領域２ａ〜２ｄにそれぞれ対応して配置された個別のレンズ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを含む。これらのレンズ３ａ〜３ｄの焦点距離（＝ｆ）は全て同じである。レンズ３ａ〜３ｄの各々と表示体１との距離をａとすると、ｆ＞ａの関係を満たしている。したがって、レンズ３ａ〜３ｄは、分割領域２ａ〜２ｄにそれぞれ表示された画像１ａ〜１ｄを虚像として結像させる。それぞれの虚像が互いに重なるようにレンズ３ａ〜３ｄの位置が調整されている。これにより、表示画像５ａ〜５ｄの各々を構成する個々のピクセル虚像（それぞれ丸、六角形、五角形、四角形で表示）は、像面上で一つおきに並ぶ。それぞれのピクセル虚像が互いに隙間を埋めあうように配列される。全体として、表示画像（虚像）５の並びは図２２に示す元画像１１と同じピクセルの並びになる。

（式１）に従って、レンズまたは表示体をｘ、ｙ、ｚ方向に移動させてレンズの中心と分割領域に表示された画像の中心とを移動させることにより、表示画像の位置を自由に調整できる。これにより、複数の分割領域に表示された画像を同一像面上で重ねて結像させ、図２２に示す元画像１１と同じピクセル配列の表示画像５を形成することができる。

続いて、制御回路１６の動作について説明する。制御回路１６は、図２に示すように、表示体１に電気的に接続され、複数の発光エレメントの各々の発光を制御する。制御回路１６の制御対象には、複数の発光エレメントによって形成される単一、または複数の画像が含まれる。ここでは、図２に示す分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにそれぞれ表示される分割画像１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを構成する複数の発光エレメントの発光を制御する場合を例に説明する。

図３は、分割画像１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのうち、それらを構成する複数の発光エレメントの一部を示している。すなわち、図３に示す発光エレメントａ１〜ａ４は分割画像１ａを構成する発光エレメントの一部（２×２の発光エレメントで表示）であり、他も同様である。

図４Ａと図４Ｂは、発光エレメントａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４、ｃ１〜ｃ４、ｄ１〜ｄ４を、制御回路１６によってどのタイミングで表示させるかを時間を軸として模式的に例示する図である。図４Ａは、分割領域２ａ内の発光エレメントａ１〜ａ４を同じタイミングで発光させ、他の分割領域２ｂ〜２ｄ内の発光エレメントｂ１〜ｂ４、ｃ１〜ｃ４、ｄ１〜ｄ４とは異なるタイミングで発光させる場合の例を示す。この例では同様に、分割領域２ｂ内の発光エレメントｂ１〜ｂ４は同じタイミングで発光し、他の分割領域内の発光エレメントとは異なるタイミングで発光する。分割領域２ｃ内の発光エレメントｃ１〜ｃ４、及び分割領域２ｄ内の発光エレメントｄ１〜ｄ４についても同様である。これは、例えば分割画像１ａ〜１ｄをそれぞれ時間軸でタイミングをずらして表示する場合を含む。この例では、制御回路１６は、複数の分割領域のうちの１つの分割領域に含まれる複数の発光エレメントと、他の分割領域に含まれる複数の発光エレメントとを異なるタイミングで発光させる。

図４Ｂは、異なる分割領域にある発光エレメントａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１を同じタイミングで発光させ、同じ分割領域内において、これらに隣接する位置にある他の発光エレメントａ２〜ａ４、ｂ２〜ｂ４、ｃ２〜ｃ４、ｄ２〜ｄ４とは異なるタイミングで発光させる場合の例を示す。この表示方法は、例えば、発光エレメントａ１、ａ２、ａ３、ａ４がカラー画素である場合に用いられる。具体的には、発光エレメントａ１、ａ２、ａ３、ａ４がそれぞれ赤、緑、緑、青の画素である場合に用いられ得る。他の発光エレメントｂ１〜ｂ４、ｃ１〜ｃ４、ｄ１〜ｄ４についても同様である。この例では、制御回路１６は、複数の分割領域のうちの１つに含まれる複数の発光エレメントのうち、互いに隣接する位置にある２つの発光エレメントを異なるタイミングで発光させる。

このようにして、複数の発光エレメントのうち、一部の発光エレメントと他の一部の発光エレメントとを異なるタイミングで表示させることで、ピクセル像同士の輝度分布の重なりが低減される。これを周期的に、高速で切り替えることで、ユーザー４には各分割画像１ａ〜１ｄがそれぞれ高精細に投影されると共に、ユーザー４には分割画像１ａ〜１ｄが合成されて元画像１１（図２２）が知覚されるようになる。

なお、レンズアレイ３は、検討例２のように、異なる焦点距離をもつ複数のレンズを含んでいてもよい。あるいは、表示体１から各レンズの主面までの距離が異なる複数のレンズの組み合わせを含んでいてもよい。

図５は、検討例２のように、分割領域を４×４とし、これらの分割領域に対応する４×４のレンズアレイ３を有する画像表示装置１０を模式的に示す図である。この例では、レンズ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの焦点距離をｆａとし、レンズ３’ａ、３’ｂ、３’ｃ、３’ｄの焦点距離をｆａとは異なる値ｆｂ（ｆａ＜ｆｂ）とした。レンズ３ａ〜３ｄと３’ａ〜３’ｄ以外のレンズは、ｆａ、ｆｂとは異なる焦点距離にしてもよいし、ｆａ、ｆｂの一方と同じ焦点距離にしてもよい。図５においては、分割領域２ａ〜２ｄと２’ａ〜２’ｄ以外の分割領域に表示される画像については省略している。

このような構成により、レンズ３ａ〜３ｄによって形成される画像５ａ〜５ｄと、レンズ３’ａ〜３’ｄによって形成される画像５ａ’〜５ｄ’は、ｚ方向に異なる位置に形成される。したがって、画像表示装置１０は、ユーザー４に対して距離感の異なる複数の表示画像を知覚させることができる。これにより、例えば、ユーザー４の目から相対的に遠い位置に形成される表示画像５に背景画像を割り当て、ユーザー４の目に相対的に近い位置に形成される表示画像５’に人物などのオブジェクトの画像を割り当てるといった使用法が可能である。

このような画像表示装置１０は、ユーザー４の右眼および左眼の一方または両方に対応して配置され得る。ユーザー４の両眼に対応して２つの画像表示装置１０が配置される場合、それらの画像表示装置１０における表示体１には、左右の眼の視差を考慮した異なる画像が表示される。これにより、ユーザー４は、高精細な立体画像を知覚することができる。

本実施形態では、光を屈折させるレンズアレイ３を用いて説明したが、図６に示すように、レンズアレイ３の代わりにミラーレンズアレイ３０を用いてもよい。図６は、ミラーレンズアレイ３０を有する画像表示装置１０’の構成例を示す図である。画像表示装置１０’は、表示体１とミラーレンズアレイ３０との間に配置されたビームスプリッタ（例えばハーフミラー）１８をさらに備える。複数の発光エレメントから出射される光は、ビームスプリッタ１８の反射面１８ｍを透過し、ミラーレンズアレイ３０に入射する。ミラーレンズアレイ３０は、複数の反射型レンズ（ミラーレンズ）の集合体である。レンズ表面の全面に金属膜が成膜されており、反射面として作用する。この面に入射する光は反射され、再び反射面１８ｍに入射する。この際に反射面１８ｍで反射される光の成分がユーザー４で視認される。

図７は、この実施形態において形成される画像の一例を示す図である。この例では、図７に示すように、ミラーレンズアレイ３０を用いる場合もレンズアレイ３を用いる場合と同様に表示画像５および表示画像５’をユーザー４に視認させることができる。この実施形態では、制御回路１６は、ビームスプリッタを介してミラーレンズアレイ３０と対向する複数の発光エレメントの発光を制御する。なお、図２に示す実施形態のように、表示画像５’を形成しなくてもよい。

図８Ａは、本実施形態の他の変形例を示す図である。図８Ａに示す画像表示装置１０は、レンズアレイ３と表示体１との間に配置された複数の電子シャッター１４を備える。図８Ｂは、複数の電子シャッター１４をユーザー４の側から見たときの配置を示す平面図である。この例における電子シャッター１４は、４つの電子シャッター１４ａ〜１４ｄを含む。電子シャッター１４ａ〜１４ｄは、分割領域２ａ〜２ｄにそれぞれ対応して配置されている。このように、各電子シャッターは、複数の分割領域の１つに対応して配置される。

制御回路１６は、表示体１および複数の電子シャッター１４に接続されている。制御回路１６は、複数の電子シャッター１４ａ〜１４ｄの各々の透光特性（すなわち光透過率）を制御することができる。ここで、「透光状態」とは、光の透過率が相対的に高い状態を意味し、「遮光状態」とは、光の透過率が相対的に低い状態を意味する。透光状態は、必ずしも透過率１００％の状態に限らず、ある程度高い透過率であればよい。同様に、遮光状態は、必ずしも透過率０％の状態に限らず、ある程度低い透過率であればよい。

この例における制御回路１６は、複数の発光エレメントの発光状態および複数の電子シャッター１４の透光特性を制御する。複数の発光エレメントについては、図４Ａに示す制御と同様、分割領域ごとに異なるタイミングで発光させる。制御回路１６は、複数の分割領域の１つに画像を表示させるタイミングに同期して、複数の電子シャッター１４のうち、その分割領域に対応する電子シャッターを透光状態にし、その電子シャッターに隣接する他の電子シャッターを遮光状態にする。このような制御により、発光している分割領域から、これに対応するレンズ以外のレンズを通過する光束を遮断することができる。このため、分割領域間のクロストークを抑制できるという効果が得られる。

電子シャッター１４は、例えば、一対の直線偏光子の間に透明電極に挟まれた薄い層を形成し、そこに液晶を充填することによって作製することができる。一対の透明電極により、間に挟まれた液晶に電圧を印加して透過光の偏光方向を回転させることで、透過光のオン（透光状態）およびオフ（遮光状態）の切替が可能である。複数の電子シャッターは一方の透明電極をパターニングして分割し、個別に電圧制御することで構成できる。表示体１が液晶ディスプレイのような直線偏光の発光体の場合、表示体側の直線偏光子は省くことができる。

（実施形態２）
図９Ａおよび図９Ｂは、実施形態２における画像表示装置１０を模式的に示す図である。この画像表示装置１０は、表示体１と、遮光体６と、レンズアレイ３とを備えている。本実施形態では、画像表示装置１０が遮光性の隔壁を有する遮光体６を備えている点で、検討例３とは異なる。遮光体６を設けることにより、不要な光が各レンズに入射することを抑制できる。この点を除き、本実施形態の構成は、検討例３の構成と同じである。したがって、以下では、検討例３と重複する内容についての説明を省略する場合がある。

表示体１は、例えば、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイである。図９Ｂに示すように、表示体１は、表示面上に２次元に配列された複数の発光エレメント（丸、六角形、五角形、および四角形で表示）を有する。本実施形態では、ｘ方向に８個、ｙ方向に８個の合計６４個の発光エレメントが配列されている。合計６４個の発光エレメントの配列によって基本領域２が構成される。基本領域２は、表示体１の画像を表示する表示面の一部または全体である。基本領域２が表示面の一部である場合、基本領域２と同じ領域がｘ方向およびｙ方向に複数配列されて１つの表示面を構成する。これにより、大画面に対応した表示画像を形成できる。発光エレメントは、表示体１の画素、カラー画素、または、同一形状の複数の画素もしくはカラー画素の集合であり得る。

２次元に配列された複数の発光エレメントによって構成される基本領域２は、複数の分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに分割されている。各分割領域は、複数の発光エレメントを含む。基本領域２に含まれる分割領域の数、および各分割領域に含まれる発光エレメントの数は、特に制限されない。本実施形態では、各分割領域は、ｘ方向に４個、ｙ方向に４個の合計１６個の発光エレメントを含む。４個の分割領域２ａ〜２ｄは、発光エレメントの発光により、それぞれ個別に画像１ａ〜１ｄを表示する。

レンズアレイ３は、表示体１の表面に近接して配置される。レンズアレイ３は、分割領域２ａ〜２ｄにそれぞれ対応して配置された個別のレンズ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを含む。レンズ３ａ〜３ｄは、焦点距離が互いに異なっている。レンズ３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの焦点距離は、それぞれ、ｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄである。各レンズ３ａ〜３ｄと表示体１との距離をａとすると、焦点距離は、それぞれ、ｆａ＞ａ、ｆｂ＞ａ、ｆｃ＞ａ、およびｆｄ＞ａの関係を満たしている。レンズ３ａは、分割領域２ａに表示された画像１ａを、前述の（式４）で定まる距離ｂａだけレンズ３ａから−ｚ方向に離れた位置に虚像５ａとして結像させる。レンズ３ｂは、分割領域２ｂに表示された画像１ｂを、（式５）で定まる距離ｂｂだけレンズ３ｂから−ｚ方向に離れた位置に虚像５ｂとして結像させる。レンズ３ｃは、分割領域２ｃに表示された画像１ｃを、（式６）で定まる距離ｂｃだけレンズ３ｃから−ｚ方向に離れた位置に虚像５ｃとして結像させる。レンズ３ｄは、分割領域２ｄに表示された画像１ｄを、（式７）で定まる距離ｂｄだけレンズ３ｄから−ｚ方向に離れた位置に虚像５ｄとして結像させる。

このようにして、レンズ３ａ〜３ｄは、それぞれ異なった位置に表示画像５ａ〜５ｄを形成する。なお、図９Ｂでは、表示画像５ａと５ｃ、５ｂと５ｄのｚ方向の表示位置を揃えて示している。このように、一部または全ての表示画像のｚ方向の表示位置が揃っていてもよい。レンズ３ａ〜３ｄの焦点距離ｆａ〜ｆｄが異なる場合、表示画像５ａ〜５ｄが形成される位置も、分割領域毎に表示体１の厚さ方向Ｌ（ｚ方向）において異なる。その結果、画像表示装置１０は、ユーザー４に対して距離感の異なる複数の表示画像を知覚させることができる。これにより、例えば、ユーザー４の目から相対的に遠い位置に形成される表示画像に背景画像を割り当て、ユーザー４の目に相対的に近い位置に形成される表示画像に人物などのオブジェクトの画像を割り当てるといった使用法が可能である。

このような画像表示装置１０は、ユーザー４の右眼および左眼の一方または両方に対応して配置され得る。ユーザー４の両眼に対応して２つの画像表示装置１０が配置される場合、それらの画像表示装置１０における表示体１には、左右の眼の視差を考慮した異なる画像が表示される。これにより、ユーザー４は、立体画像を知覚することができる。

続いて、本実施形態における遮光体６を説明する。

図１０Ａは、遮光体６の構成を模式的に示す斜視図である。遮光体６は、表示体１とレンズアレイ３の間に挿入される。遮光体６は、分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにそれぞれ対応して配置された個別の遮光体６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを含む。図９Ｂでは、このうち、遮光体６ｂ、６ｃのみを例示している。遮光体６ａ〜６ｄの各々は筒状であり、隣り合う遮光体は筒の側面を介して互いに隣接している。これらの側面は、遮光性の隔壁として機能する。これらの隔壁は、複数の分割領域の各々から、対応しないレンズに向かう光線の経路上に位置している。これらの遮光体６ａ〜６ｄにより、各分割領域２ａ〜２ｄは互いに仕切られる。言い換えれば、各分割領域から生じる光は対応するレンズには伝搬できるが、これに隣接するレンズ（対応しないレンズ）への伝搬は遮られる。したがって、各レンズを通して、隣接する分割領域に表示される画像が見えることはない。検討例のように、表示画像に隣接する不要な画像（例えば図２７に示す画像５ａ’、５ｂ’）が見えることはない。

図１０Ｂは、遮光体６の断面を示す図である。ここでは、一例として、ｘｚ平面に平行な隔壁部分の断面を示している。他の隔壁部分も同様の構造を有する。遮光体６は、例えば厚さｔ＝0.1ｍｍのステンレス板で形成され得る。遮光体６の表面は黒色クロムメッキ
等の処理によって反射率が抑えられる。ただし、この例に限定されず、遮光性の部材であればよい。

図１１は、遮光体６の反射率特性を示す図である。図１１における曲線９ａは、反射率特性（入射角θに対する反射率の関係）の実測値を示す。入射角θが大きいほど、反射率が高くなる。特に、入射角θが６０度を超えると、反射率が１％を超え、高くなる。発光エレメントから出射して遮光体６の表面に入射する光には、入射角θが６０度を超える成分も存在する。このため、上記の表面処理を行っていても反射率が高くなり得る。この反射光もユーザー４の目には不要な画像として知覚される。

このような課題を解決するためには、図１０Ｃに示すように、遮光体６の隔壁に、表示面に垂直な面（図示される例ではｚｘ平面に平行な面）に対して傾斜する面をもつ凹凸を形成すればよい。ある例では、隔壁の表面積の半分以上が、このような傾斜する面で占められる。このような凹凸は、表示面（ｘｙ平面）と略平行にストライプ状に延びた構造を有する。図１０Ｃの例では、各凸部（または各凹部）がｘ方向にストライプ状に延びている。

図１０Ｃに示すような凹凸形状は、例えば以下のプロセスによって作製することができる。図１０Ｄは、凹凸の作製過程で形成されるレジスト８のパターンを示す平面図である。図１０Ｅは、図１０ＤにおけるＡ−Ａ’線断面図である。まず、図１０Ｄおよび図１０Ｅに示すように、所定の厚さｔのステンレス板の両面にピッチΛのストライプ状のレジスト８がパターニングされる。ここで、ストライプの方向を表示面と略平行にする。本明細書において「略平行」とは、厳密に平行である場合のみならず、両者のなす角度が０°から１５°の範囲に含まれる場合も含むものとする。ある実施例では、厚さｔは０．１ｍｍ、ピッチΛは０．１７ｍｍに設定され得る。レジスト８を形成した後、両表面に対して、例えば深さｄ＝０．０３ｍｍのエッチング処理が行われる。すると、サイドエッチングの効果により、図１０Ｃに示すような凹凸の断面形状に加工することができる。

遮光体６の断面形状を傾斜角αの三角形状の斜面とすると、入射角θの光は一方の三角斜面に角度θ−αで入射する。θが大きく、θ＞π／２−αの場合には、もう一方の側の三角斜面は入射光に対して影になり、光が入射しない。したがって、凹凸の効果により、反射率特性は、実効的に入射角が小さい側にシフトする。その結果、反射率を低減させることができる。

図１１に示す曲線９ｂは、このような凹凸の表面に黒色クロムメッキ処理が施された遮光体６の光反射率特性を示している。入射角θが大きい場合でも反射率が低減できていることがわかる。この効果により、遮光体６の表面での反射に起因する不要な画像の発生を抑えることができる。

なお、レジスト８のパターンは他の形状であってもよい。例えば、図１０Ｆに示すようなパターンや、チェッカーパターンでもよい。エッチングによって形成される凹凸の断面形状についても、三角形状に限られず、傾斜面が形成されればよい。

本実施形態では、個別の遮光体６ａ〜６ｄのそれぞれが筒状の構造を有しているが、このような構造に限定されない。遮光体６ａ〜６ｄの各々は、１つの分割領域から、それに対応しないレンズに向かう光束の少なくとも一部を遮るように配置された隔壁を有してさえいればよい。例えば、隣接する２つの分割領域の境界線を通り、表示面に垂直な平面上に、互いに分離された複数の平板状の遮光部材が設けられていてもよい。図１０Ｇは、そのような遮光体６の一部を示す図である。この例では、図１０Ａに示す個別遮光体６ａ〜６ｄの各々の代わりに、４つの平板状の遮光部材が設けられる。このような構成であっても、不要な光束の少なくとも一部を遮断できるため、ユーザー４によって知覚される画像の質が向上する。

（実施形態３）
図１２および図１３は、実施形態３における画像表示装置１０を模式的に示す図である。この画像表示装置１０は、表示体１と、遮光体６と、レンズアレイ３とを備えている。本実施形態は、実施形態２と比較して、画像の配列方法および各レンズによって形成される虚像の結像位置の関係が違うだけで、他の構成は全く同じである。このため、以下では、実施形態２と重複する説明は省略することがある。

図１３に示すように、本実施形態における画像の配列方法および各レンズによって形成される虚像の結像位置の関係は、検討例１および実施形態１におけるものと同じである。表示体１は、表示面上に２次元に配列された複数の発光エレメントを有する。本実施形態ではｘ方向に８個、ｙ方向に８個の合計６４個の発光エレメントが配列されている。合計６４個の発光エレメントの配列によって基本領域２が構成される。発光エレメントは、表示体１の画素、カラー画素、または、同一形状の複数の画素もしくはカラー画素の集合体である。

２次元に配列された複数の発光エレメントによって構成される基本領域２は、複数の分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに分割されている。各分割領域は、複数の発光エレメントを含む。基本領域２に含まれる分割領域の数、および各分割領域に含まれる発光エレメントの数は、特に制限されない。本実施形態では、各分割領域は、ｘ方向に４個、ｙ方向に４個の合計１６個の発光エレメントを含む。４個の分割領域２ａ〜２ｄは、発光エレメントの発光により、それぞれ個別に画像１ａ〜１ｄを表示する。

レンズアレイ３は、表示体１の表面に近接して配置される。レンズアレイ３は、分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにそれぞれ対応して配置されたレンズ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを含む。これらのレンズ３ａ〜３ｄの焦点距離（＝ｆ）は全て同じである。レンズ３ａ〜３ｄの各々と表示体１との距離をａとすると、ｆ＞ａの関係を満たしている。したがって、レンズ３ａ〜３ｄは、分割領域２ａ〜２ｄにそれぞれ表示された画像１ａ〜１ｄを虚像として結像させる。それぞれの虚像が互いに重なるようにレンズ３ａ〜３ｄの位置が調整されている。これにより、表示画像５ａ〜５ｄの各々を構成する個々のピクセル虚像（それぞれ丸、六角形、五角形、四角形で表示）は、像面上で一つおきに並ぶ。それぞれのピクセル虚像が互いに隙間を埋めあうように配列される。全体として、虚像５の並びは元画像１１（図２２）と同じピクセルの並びになる。

なお、本実施形態においても、図２２〜２４を参照して説明した事項がそのまま当てはまる。よって、これらの説明は省略する。

実施形態２と同様に、遮光体６は、表示体１とレンズ３の間に挿入される。遮光体６は、分割領域２ａ〜２ｄにそれぞれ対応して配置された遮光体６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを含む。遮光体６ａ〜６ｄは筒状であり、隣り合う遮光体は筒の側面を介して互いに隣接している。これらの遮光体６ａ〜６ｄにより、分割領域２ａ〜２ｄは互いに仕切られる。各分割領域から出射される光は対応するレンズには伝搬できるが、隣接するレンズへの伝搬は遮られる。従って、任意のレンズから隣接する分割領域上の画像が見えることはない。よって、検討例のように、表示画像に隣接する不要な画像（例えば図２７に示す５ａ’、５ｂ’）が見えることはない。

（実施形態４）
図１４Ａは、実施形態４に係る画像表示装置１０を示す図である。この画像表示装置１０は、表示体１と、第１の偏光子アレイ１２と、第２の偏光子アレイ１３と、レンズアレイ３とを備えている。本実施形態は、第１の偏光子アレイ１２と第２の偏光子アレイ１３とが、表示体１とレンズアレイ３との間に挿入されている点で検討例３とは異なる。他の構成は検討例３と全く同じであるので、重複する説明は省略する。

第１の偏光子アレイ１２は、各々が複数の分割領域２ａ〜２ｄの１つに対応して配置された複数の第１の直線偏光子を有する。隣接する２つの第１の直線偏光子の偏光方向は、略直交している。第２の偏光子アレイ１３は、第１の偏光子アレイ１２とレンズアレイ３との間に配置される。第２の偏光子アレイ１３は、各々が複数の分割領域２ａ〜２ｄの１つに対応して配置された複数の第２の直線偏光子を有する。隣接する２つの第２の直線偏光子の偏光方向は略直交する。同一の分割領域に対応する第１の直線偏光子の偏光方向と第２の直線偏光子の偏光方向とは、略同一である。ここで、「略直交」とは、厳密に９０°の角度をなす場合に限らず、９０°から±１５°の範囲でずれた場合も含む。「略同一」とは、厳密に同一の場合に限らず、±１５°の範囲でずれた場合も含む。「隣接する」とは、中心間の距離が最も近いことを意味する。

図１４Ｂは、第１の偏光子アレイ１２および第２の偏光子アレイ１３の構成例を示す平面図である。第１の偏光子アレイ１２は、分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにそれぞれ対応して配置された個別の直線偏光子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを含む。対角位置にある直線偏光子１２ａと１２ｄ（または１２ｂと１２ｃ）は同じ方向の直線偏光の光を透過させる検光子である。直線偏光子１２ａ、１２ｄと直線偏光子１２ｂ、１２ｃとで、透過光の偏光方向は直交する関係にある。第２の偏光子アレイ１３は、分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにそれぞれ対応して配置された個別の直線偏光子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを含む。対角位置にある直線偏光子１３ａと１３ｄ（または１３ｂと１３ｃ）は、直線偏光子１２ａと１２ｄ（または１２ｂと１２ｃ）と同じ方向の直線偏光の光を透過させる検光子である。

各分割領域２ａ〜２ｄから出射される光は、対応する直線偏光子１２ａ〜１２ｄを透過することによって、直線偏光になる。配列方向（ｘ方向およびｙ方向）に対して４５度または１３５度の方向に近接する２つの直線偏光子を通過した光の偏光方向は互いに一致する。一方、配列方向（ｘ方向およびｙ方向）に隣接する２つの直線偏光子を通過した光の偏光方向は互いに直交する。これらの光が直線偏光子１３ａ〜１３ｄを通過するとき、ｘ方向およびｙ方向に隣接する分割領域から入射する光が遮られる。このため、検討例のように、１つのレンズを通して隣接する分割領域からの不要な画像（例えば図１６に示す５ａ’、５ｂ’）が見えることはない。ただし、ｘ方向またはｙ方向に対して４５度の方向に近接する分割領域上の画像は見えるので、完全ではないが、ある程度の効果は得られる。

なお、本実施形態では、分割領域２ａ〜２ｄから非偏光光が出射することを想定したが、表示体１が液晶ディスプレイのように偏光光を出射するディスプレイである場合もある。その場合、第１の偏光子アレイ１２に代えて、ｘ方向およびｙ方向に１つおきに配置された１／２波長板を配置してもよい。１／２波長板により、直線偏光の偏光方向を９０°変化させるようにすれば、上述の第１の偏光子アレイ１２と同等の機能を実現できる。この場合、第２の偏光子アレイ１３における２種類の直線偏光子の一方の偏光透過軸の方向を１／２波長板を通過する直線偏光の方向と一致させ、他方の偏光透過軸の方向をそれに略直交する方向にすればよい。

本実施形態における複数の分割領域およびレンズアレイ３の構成は、検討例３および実施形態２の構成に限定されない。実施形態１などの他の構成を任意に採用してよい。

（実施形態５）
図１５Ａは、実施形態５に係る画像表示装置１０の構成を示す図である。この画像表示装置１０は、表示体１と、複数の電子シャッター１４と、レンズアレイ３と、制御回路１６とを備えている。本実施形態は、複数の電子シャッター１４が挿入され、制御回路１６が表示体１および電子シャッター１４を制御する点で、検討例３とは異なる。他の構成は検討例３と全く同じであるので、重複する説明は省略する。

複数の電子シャッター１４の構成は、図８Ｂに示す構成と同様である。複数の電子シャッター１４は、分割領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに対応してそれぞれ配置された個別の電子シャッター１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを含む。電子シャッター１４ａ〜１４ｄは、それぞれの領域で独立して透過光のオン、オフを切り替えることができる。ここで、「オン」とは、光の透過率が相対的に高い状態（透光状態）を意味し、「オフ」とは、光の透過率が相対的に低い状態（遮光状態）を意味する。

電子シャッター１４は、例えば、一対の直線偏光子の間に透明電極に挟まれた薄い層を形成し、ここに液晶を充填した構造を有する。一対の透明電極により、間に挟まれた液晶に電圧を印加して透過光の偏光方向を回転させることで、透過光のオン、オフの切替が可能である。複数の電子シャッターは一方の透明電極をパターニングして分割し、個別に電圧制御することで構成できる。表示体１が液晶ディスプレイのような直線偏光の発光体の場合、表示体側の直線偏光子は省くことができる。

制御回路１６は、複数の発光エレメントおよび複数の電子シャッター１４に電気的に接続されている。制御回路１６は、複数の発光エレメントの発光状態および複数の電子シャッター１４の透光特性を制御する。より具体的には、制御回路１６は、複数の分割領域の１つに画像を表示させるタイミングに同期して、複数の電子シャッター１４のうち、その分割領域に対応する電子シャッターを透光状態にし、その電子シャッターに隣接する他の電子シャッターを遮光状態にする。

本実施形態においても、複数の分割領域およびレンズアレイ３の構成は、検討例３および実施形態２の構成に限定されない。実施形態３などの他の構成を任意に採用してよい。

実施形態２におけるレンズおよび分割領域の配置では、分割領域２ａ〜２ｄの各々に表示される画像が独立している。このため、任意の単一の領域を発光させ、他の領域を発光させないようにすることができる。実施形態１または３で示したレンズおよび分割領域の配置においても、時分割で任意の領域を発光させ、他の領域を発光させないようにすることができる。各分割領域２ａ〜２ｄのオン、オフ（発光、未発光）を、対応する個別のシャッター１４ａ〜１４ｄのオン、オフ（透過、遮光）に同期させることにより、隣接する分割領域が同時に発光することを防止できる。このため、レンズ３ａ〜３ｄから隣接する分割領域上の画像が見えることはない。検討例のように、表示画像に隣接する不要な画像（例えば図１３に示す画像５ａ’、５ｂ’）が見えるという不具合は解消する。

図１５Ｂは、本実施形態における制御の一例を示す図である。図１５Ｂに示す表示体１は、多数の分割領域が２次元に配列された構成を有している。これらの分割領域の一部が、上述した各実施形態における分割領域２ａ〜２ｄであり得る。図１５Ｂにおいて、白い分割領域は、発光エレメント（光源）が光っていることを表し、灰色の分割領域は、発光エレメントが光っていないことを表す。この例では、制御回路１６は、ある期間では、配列方向（ｘ方向およびｙ方向）に１つおきに配置された半数の分割領域のみを発光させ、他の期間では、残りの分割領域における発光エレメントのみを発光させる。また、分割領域の明滅に同期して、対応する電子シャッターのオンおよびオフの状態を切り替える。

このような２種類の発光状態を交互に繰り返すことにより、各分割領域に対応するレンズに、隣接する分割領域からの光が入射することを抑制できる。

なお、個別の画像（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄなど）を表示する複数の発光エレメントによって形成される発光領域は、分割領域をはみ出してもよく、複数の分割領域にまたがってもよい。言い換えると、制御回路１６は、複数の分割領域の１つに画像を表示させるとき、隣接する他の分割領域にもまたがってその画像を表示させてもよい。

例えば、図１６Ａに示すように、個別の画像を表示する発光領域をある方向（図示される例ではｙ方向）にずらしてもよい。図１６Ａに示す例では、画像１ａを表示している状態では、隣接する画像１ｂが表示されないので、画像１ａを分割領域２ａから分割領域２ｂ側にはみ出して表示することができる。このとき、電子シャッター１４ａはオン、電子シャッター１４ｂはオフとなっているので、ユーザー４から見てｙ軸の−側に傾いた方向に画像１ａが見える。画像１ｂを表示している状態でも、隣接する画像１ａが表示されないので、画像１ｂを分割領域２ｂから分割領域２ａ側にはみ出して表示することができる。このとき、電子シャッター１４ｂはオン、電子シャッター１４ａはオフとなっているので、ユーザー４から見てｙ軸の＋側に傾いた方向に画像１ｂが見える。この方法を使えば各画像の視域を自由に調整できる。

また、図１６Ｂに示すように、１つの分割領域よりも大きい範囲に個別の画像を表示してもよい。この場合も、複数の分割領域にまたがって１つの画像が表示される。

図１６Ｂ、図１７Ａに示すように、画像１ａを表示している状態では、周辺の画像（１ｂ、１ｃ、１ｄ等）が表示されないので、画像１ａを分割領域２ａから周辺の分割領域にはみ出して表示することができる。このとき、電子シャッター１４ａはオン、周りの電子シャッター（１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ等）はオフとなっているので、ユーザー４から見て広い画角の画像１ａが見える。同様に、図１７Ｂに示すように、画像１ｂを表示している状態では、周辺の画像（１ｃ、１ｄ、１ａ等）が表示されないので、画像１ｂを分割領域２ｂから周辺の分割領域にはみ出して表示することができる。このとき、電子シャッター１４ｂはオン、周りの電子シャッター（１４ｃ、１４ｄ、１４ａ等）はオフとなっているので、ユーザー４から見て広い画角の画像１ｂが見える。また、図１７Ｃに示すように、画像１ｃを表示している状態では、周辺の画像（１ｄ、１ａ、１ｂ等）が表示されていないので、画像１ｃを分割領域２ｃから周辺の分割領域にはみ出して表示させることができる。このとき、電子シャッター１４ｃはオン、周りの電子シャッター（１４ｄ、１４ａ、１４ｂ等）はオフとなっているので、ユーザー４から見て広い画角の画像１ｃが見える。さらに、図１７Ｄに示すように、画像１ｄを表示している状態では、周辺の画像（１ａ、１ｂ、１ｃ等）が表示されていないので、画像１ｄを分割領域２ｄから周辺の分割領域にはみ出して表示することができる。このとき、電子シャッター１４ｄはオン、周りの電子シャッター（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ等）はオフとなっているので、ユーザー４から見て広い画角の画像１ｄが見える。この方法を使えば各画像の画角を自由に拡大、縮小できる。

図１８Ａから図１８Ｄは、上記の発光および電子シャッターの制御を、周囲の分割領域にまで広げた例を示している。この例では、図１８Ａに示すように、電子シャッター１４ａに対応する分割領域を中心に画像１ａが表示されているとき、その分割領域からｘ方向およびｙ方向の各方向について、１つおきに位置する分割領域にも同じ（または異なる）画像が表示される。以下同様に、電子シャッター１４ｂに対応する分割領域を中心に画像１ｂが表示されているときは、図１８Ｂに示すように、その分割領域からｘ方向およびｙ方向の各方向に１つおきに位置する分割領域にも同じ（または異なる）画像が表示される。電子シャッター１４ｃに対応する分割領域を中心に画像１ｃが表示されているときは、図１８Ｃに示すように、その分割領域からｘ方向およびｙ方向の各方向に１つおきに位置する分割領域にも同じ（または異なる）画像が表示される。電子シャッター１４ｄに対応する分割領域を中心に画像１ｄが表示されているときは、図１８Ｄに示すように、その分割領域からｘ方向およびｙ方向の各方向に１つおきに位置する分割領域にも同じ（または異なる）画像が表示される。これにより、各画像の画角を自由に拡大、縮小できるとともに、ほぼディスプレイの全画面で表示される画像の複数個分を、時分割で距離を変えて空間上に投影できる。このため、実質的な超解像（ディスプレイのピクセル数を超えた映像表現）が実現できる。

以上の実施形態では、レンズアレイ３に含まれる各レンズが、対応する分割領域に表示された画像から虚像を形成するものとしたが、実像を形成するように設計されていてもよい。各レンズが実像を形成するためには、そのレンズの焦点距離が、分割領域とレンズとの間隔よりも短ければよい。例えば、分割領域２ａに対応するレンズが実像を形成する場合、（式４）の代わりに、次の（式８）を用いればよい。
（式８）ｂａ＝ｆａ×ａ／（ａ―ｆａ）

他の分割領域２ｂ〜２ｄについても同様である。あるレンズが虚像ではなく実像を形成する場合、その実像は、表示面よりも前方に飛び出て見える。このため、特に表示面とレンズとの距離を長くすることが可能な大型ディスプレイなどに好適に適用できる。ヘッドマウントディスプレイのように、表示面とレンズとの距離が比較的短い用途では、典型的には虚像を形成するように設計されるが、実像を形成するレンズを含む場合もあり得る。

本開示の技術は、高精細な画像を表示できる画像表示装置として有用である。

１ 表示体
１ａ〜１ｄ、１’ａ〜１’ｄ 表示面上の画像
２ 表示面上の基本領域
２ａ〜２ｄ、２’ａ〜２’ｄ 表示面上の分割領域
３ レンズアレイ
３ａ〜３ｄ、３’ａ〜３’ｄ 分割領域に対応するレンズ
４ ユーザー
５ａ〜５ｄ、５’ａ〜５’ｄ 虚像として表示される画像
６ 遮光体
６ａ〜６ｄ 遮光体
７ 入射光
８ レジスト
１０、１０’ 画像表示装置
１２、１３ 偏光子アレイ
１４ 電子シャッター
１６ 制御回路
１８ ハーフミラー
１８ｍ ハーフミラーの反射面
３０ ミラーレンズアレイ
３０ａ〜３０ｄ ミラーレンズ
ａ１〜ａ４ 画像１ａの発光エレメント、またはその像
ｂ１〜ｂ４ 画像１ｂの発光エレメント、またはその像
ｃ１〜ｃ４ 画像１ｃの発光エレメント、またはその像
ｄ１〜ｄ４ 画像１ｄの発光エレメント、またはその像

Claims (9)

1. ２次元に配列された複数の発光エレメントを含み、各々が前記複数の発光エレメントの一部を含む複数の領域を有する表示体と、
   複数のレンズを含み、前記複数のレンズの各々が前記複数の領域の１つに対応して位置し、前記複数の領域の各々に表示された複数の画像をそれぞれ実像または虚像として結像するレンズアレイと、
   前記表示体と電気的に接続され、前記複数の発光エレメントの各々の発光状態を制御する制御回路であって、前記複数の発光エレメントのうち、第１部分の発光エレメントと、前記第１部分と異なる第２部分の発光エレメントとを異なるタイミングで発光させる制御回路と、
   を備える画像表示装置。
2. 前記複数の画像の実像または虚像は、それぞれが互いに補間される位置に形成される、請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記制御回路は、前記複数の領域の１つにおける前記複数の発光エレメントの前記一部のうち、互いに隣接する位置にある２つの発光エレメントを異なるタイミングで発光させる、請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記制御回路は、前記複数の領域のうちの１つにおける前記複数の発光エレメントの前記一部と、他の領域内の前記複数の発光エレメントの前記一部とを異なるタイミングで発光させる、請求項１または２に記載の画像表示装置。
5. 前記レンズアレイと前記表示体との間に配置され、各々が前記複数の領域の１つに対応して位置する複数の電子シャッターをさらに備え、
   前記制御回路は、前記複数の電子シャッターに接続され、前記複数の電子シャッターの各々の透光特性を制御し、前記複数の発光エレメントの前記一部を発光させるタイミングに同期して、前記複数の電子シャッターのうち、前記一部の発光エレメントに対応する一部の電子シャッターを透光状態にし、他の電子シャッターを遮光状態にする、
   請求項４に記載の画像表示装置。
6. ビームスプリッタをさらに備え、
   前記レンズアレイは、前記複数の領域からの光を反射し、虚像を形成するミラーレンズアレイであり、
   前記ビームスプリッタは、前記表示体と前記ミラーレンズアレイとの間に配置され、前記光の一部を前記ミラーレンズアレイの方向に透過し、前記ミラーレンズアレイからの反射光の一部をユーザーの観察眼の方向に反射する、請求項１から５のいずれかに記載の画像表示装置。
7. ２次元に配列された複数の発光エレメントを含み、各々が前記複数の発光エレメントの一部を含む複数の領域を有する表示体と、
   複数のレンズを含み、前記複数のレンズの各々が前記複数の領域の１つに対応して位置し、前記複数の領域の各々に表示された複数の画像をそれぞれ実像または虚像として結像するレンズアレイと、
   前記レンズアレイと前記表示体との間に配置され、各々が前記複数の領域の１つに対応して配置された複数の電子シャッターと、
   前記複数の発光エレメントおよび前記複数の電子シャッターに電気的に接続され、前記複数の発光エレメントの発光状態および前記複数の電子シャッターの透光特性を制御する制御回路であって、前記複数の発光エレメントの前記発光状態を制御することにより前記複数の領域の１つに前記複数の画像の１つを表示させるタイミングに同期して、前記複数の電子シャッターのうち、前記複数の領域の１つに対応する電子シャッターを透光状態にし、前記複数の領域の１つに対応する前記電子シャッターに隣接する他の電子シャッターを遮光状態にする制御回路と、
   を備える画像表示装置。
8. 前記制御回路は、前記複数の領域の１つに前記複数の画像の１つを表示させるとき、隣接する他の領域にも跨って前記複数の画像の１つを表示させる、請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記複数のレンズの各々と対応する前記複数の領域の１つとの間の光学的距離が前記複数のレンズの各々の焦点距離とは異なる、請求項７に記載の画像表示装置。

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