JP5749823B2 - 表示方法、表示装置、光学ユニット、表示装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents
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を用いて画像を補正している。補正画像データに複素数は生じないものの、その結果、特許文献1と同じエッジ強調程度の補正に留まり、実際の効果は少なく実用には至っていない。
複数の画素を用いて画像を形成する表示方法であって、
複数の画素からの光束を観察者の眼の瞳に投影し、
瞳に入射する光束の径は、瞳の径よりも小さいことを特徴とする表示方法を提供できる。
複数の光束のうちの少なくとも一つの光束を、観察者の眼の瞳に入射させることが望ましい。
各画素に対応して複数の光射出点が形成され、
各画素に対応するマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイが設けられ、
光射出点の各々がマイクロレンズアレイにより実像となるように集光され、観察者の瞳に光射出点の実像が結像し、且つ、ひとつの光射出点群のうちのひとつの光射出点の実像の結像位置と、他のひとつの光射出点群のうちのひとつの光射出点の実像の結像位置が重なりあうように各々のマイクロレンズが位置し、
複数の光射出点の実像の径は、観察者の眼の瞳の径よりも小さいことを特徴とする表示装置を提供できる。
各画素に複数の光射出点が形成され、
光射出点から発する光を複数の光束に形成するレンズを有するマイクロレンズアレイが設けられたことを特徴とする表示装置を提供できる。
一つずつマイクロレンズに応じて複数の開口を有するマスクと、を有する光学ユニットを提供できる。
が望ましい。
画素に対応する範囲に複数の光射出点を設ける工程と、
複数の射出点の近傍にマイクロレンズアレイを形成する工程とを有する表示装置の製造方法を提供できる。
が望ましい。
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、観察者の眼の瞳を人為的に絞ることにより被写界深度を拡大して、老眼では焦点の合わせにくい近点にも焦点を合わせることが出来る。
θ=λ/φ (1)
ここで、瞳径をφ、波長をλとする。
mm先で0.17mm程度の解像力があるので通常は問題が無い。
また、光束の断面(光束の中心に対して垂直な面)における強度分布が均一の場合、光束の境界がはっきりしている。このような光束を用いても良いが、強度分布は均一でなくても良い。すなわち、光束の境界が必ずしもはっきりしていない光束を用いても良い。例えば、光束の光強度分布をレーザーのようなガウス分布とすることも出来る。ガウス分布の場合でも中心強度が強いので、通常の光束と同じ効果がある。ガウス分布の場合の光束径は、等価的に半値全幅と考えることが出来る。また、ガウス分布のような場合(ガウス分布と類似の分布の場合)も、半値全幅(強度が半分になるところの径、有限形状の場合は、平均的大きさ)を光束の径としても良い。
瞳7側に直径1mmの投影光束群を作る場合を考える。そのために、直径1μm程度の
光射出点を設ける。この場合、マイクロレンズ3の投射倍率は1000倍と言うことになる。光射出点はおおよそ2μmピッチで配置する。最密充填など、並べ方は適宜選択する
。画素1の大きさが100μm×100μmの場合、投射される面積は100mm×10
0mmとなる。その範囲で表示装置に表示された情報を見ることが出来る。観察距離を300mmとすると、マイクロレンズ3の焦点距離は約0.3mm程度となる。
ψ=λ/D (2)
ここで、波長をλ、開口の大きさ(直径或いは一辺の長さ)をDとする。
φ=λZ/D (3)
する為の構造は省略してある。
次に、本発明の第2実施形態に係る表示装置、表示方法について説明する。図9は、マスクの像を観察者の眼の瞳に投影する構成を示している。導光板17に接して設けられたマスク18は、更に画素19に接している。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図11(a)、(b)は、第3実施形態の光学ユニットの概略構成を示す。通常マイクロレンズは多数設けられている。ここではそのうちの3×3個を示している。これは、マイクロレンズアレイ26とマスク27とで構成される板である。
マスクの開口を2μmとして、観察者の瞳に1mmの光束を入射させるには、マイクロレンズの投射倍率は500倍となる。観察者までの距離を300mmとすると、マイクロレンズの焦点距離は0.6mmとなる。マスク27はマイクロレンズ26の焦点位置に置かれる。焦点位置に置くと無限遠投影になるが、レンズの焦点距離が小さいので300mm先に投影する場合も等価である。
、マイクロレンズの投射倍率は100倍となる。観察者までの距離を300mmとすると、マイクロレンズの焦点距離は2.97mmとなる。マスク27はマイクロレンズの焦点位置に置かれる。焦点位置に置くと無限遠投影になるが、レンズの焦点距離が小さいので300mm先に投影する場合もほぼ等価である。
マスク27の開口が20μmとして、観察者の瞳に2mmの光束を入射させるには、マ
イクロレンズの投射倍率は100倍となる。観察者までの距離を300mmとすると、マイクロレンズの焦点距離は2.97mmとなる。マイクロレンズの大きさ(一辺の長さ)と画素の大きさを250μmとすると、25mm四方の範囲で像を観察できる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図12(a)、(b)は、第4実施形態に係る表示装置の概略構成を示す。通常マイクロレンズは多数形成されている。ここでは簡単の為にそのうちの3×3個を示している。図12(b)は、有機ELデバイスで作られた画素28を示す。
有機ELデバイスの発光点の大きさを2μmとした場合、観察者の瞳に2mmの光束を入射させようとすると、マイクロレンズの投射倍率は1000倍となる。観察者までの距離を250mmとすると、マイクロレンズの焦点距離は0.25mmとなる。マイクロレンズの大きさ(一辺の長さ)と画素の大きさを100μmとすると、100mm四方の範囲で像を観察できる。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。図13(a)、(b)は、第5実施形態に係る表示装置の概略構成とその製造方法を示している。本発明において、表示装置は、表示デバイスとして、上述したような液晶、有機ELに加えて、写真、印刷物などを含んでいる。本実施形態では、表示デバイスは、印刷物である。
このように、印刷と同程度のコストで被写界深度の深い印刷物を提供できる。すなわち、老眼の人や近視の人が見やすい印刷物を提供できる。
図14は、本実施形態に係る表示方法の基本概念と表示装置の基本概念を示す。画像は複数の画素で構成されている。
上述した図5では、基本概念を模式的に説明している。図5では、概念を分かり易く説明する為に、マイクロレンズの径が光束を制限しているとしたが、図14では、マイクロレンズの実際の作用を考慮した説明を行う。
瞳67側に直径1mmの投影光束群を作る場合を考える。そのために、直径1μm程度
の光射出点を設ける。この場合、レンズ3の投射倍率は1000倍と言うことになる。光射出点はおおよそ2μmピッチで配置する。最密充填など、並べ方は適宜選択する。観察距離を300mmとすると、レンズ3の焦点距離は約0.3mm程度となる。
ψ=λ/D (2)
ここで、波長をλ、開口の大きさ(直径或いは一辺の長さ)をDとする。
φ=λZ/D (3)
表示する為の構造は省略してある。
出点41と、光射出点41aから発する光を複数の光束42a、42b、42c、42d
、42e、42fに形成するマイクロレンズアレイのレンズ43a、43b、43c、4
2dを示している。
画素40a〜40dは、4個だけ描かれているが、実際には多数の画素が二次元的に配置されている。通常、液晶、有機ELなど、通常のFPDに用いられる表示デバイスを使用することができる。
光は一般的には発散して広がる。その拡散する光をレンズ43a、43b、43c、43
dによって、それぞれ光束42a、42b、42c、42dに形成する。同じく画素40
bの他の光射出点41bから発散する光も同様にレンズ43a、43b、43c、43d
によって光束に形成される。ここでは、レンズ43bによって形成される光束42eのみ
を示している。
c、43dによって光束に形成される。ここでは、レンズ43bによって形成される光束42fのみを示している。このようにマイクロレンズアレイのレンズは、全ての画素の全ての光射出点を発する光を光束に形成する。
cとなる。画素40a、40b、40cにそれぞれ設けられた光射出点41もレンズ43
によって投影され光束形状の断面44となっている。一つのレンズによって、各画素と各光射出点が投影される様子が分かる。観察者の眼の瞳46が図示された位置にあるとき、観察者は画素40aを観察できる。
40bの2個のみを示している。マイクロレンズアレイのレンズも43a、43bの2個のみを示している。
て投影され、画素の投影像45a、45bとなっている。同様に、レンズ43bによって画素40a、40bは観察者に向かって投影され、画素の投影像45a’、45b’となっている。ここで、本実施形態では、画素とマイクロレンズアレイのレンズは、一対一に対応していない。すなわち、画素40aの中心から画素40bの中心までの間隔は、レンズ43の中心からレンズ43bまでの間隔と異なる。そのため、投影像45a’と45bは一部が重なった状態となる。
ほとんど重なっている。
画素52は、液晶パネルの画素が好ましい。なお、マスク51の光源(導光板)50側の面を反射面とすることにより、マスクで遮られた光を導光板に戻すことができる。これにより、光を有効に使うことが出来る。
次に、第7実施形態にかかる撮像装置の一例であるデジタルカメラを説明する。図22は、デジタルカメラの外観構成を示している。デジタルカメラ160は、その全面に図示しない撮像レンズを備えている。また、本体には、レリースボタン161、モードボタン162、表示装置163が設けられている。
ス)に表示された情報を正確に見ることは出来なかった。表示を見るためには、老眼鏡を掛ける必要があった。本実施例では、表示装置163として、図8で示したマイクロレンズアレイと光射出点を有するマスクを備えた画素構成を有する表示装置を用いている。このため、老眼の人でも老眼鏡を掛けることなく表示された像を確認することができる。さらに、ピントや構図や情報も確認することができる。
影モードを選択して撮影することも可能となる。モードボタンとは、撮影感度や風景モード、夜景モードなど、撮影条件を設定するスイッチ類のことであり、図示しないズームレバー(ズームの操作用スイッチ)も含む。ここでは、一つしか示していないが、複数設けられている場合もある。
次に、第8実施形態にかかる携帯電子機器の一例である携帯電話を説明する。図23は、携帯電話の外観示している。携帯電話70は、通話スイッチや文字入力用のテンキー72や表示装置71を備えている。
2 光射出点
3 マイクロレンズ
4、5、6 光束
7 瞳
8a、8b マスク
9a、9b 開口(光射出点)
10 画素
11 マスク
12 マイクロレンズアレイ
13 光源
14 マスク
15 画素
16 マイクロレンズアレイ
17 導光板
18 マスク
19 画素
20 マイクロレンズ
21 瞳
22 表示装置
23、24 範囲
dt 距離
26 マイクロレンズアレイ
27 マスク
28 画素
29 マイクロレンズアレイ
30 画素
31 ドット
32 レンズ
33 マイクロレンズアレイ
40a、40b、40c、40d 画素
41 光射出点
42a、42b、42c、42d、42e、42f 光束
43a、43b、43c、42d レンズ
45a、45b、45c 投影像
46 瞳
47 画素
48 マイクロレンズアレイ
49 マスク
50 光源
51 マスク
52 画素
53 マイクロレンズアレイ
61 画素
62 光射出点
63 レンズ
64、65、66 光束
67 瞳
70 携帯電話
71 表示装置
72 テンキー
73 カメラモードスイッチ
160 デジタルカメラ
161 レリースボタン
162 モードボタン
163 表示装置
Claims (15)
- 複数の画素を有する画像を表示する表示装置において、
前記各画素に対応して複数の光射出点が形成され、
前記各画素に対応するマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイが設けられ、
前記光射出点の各々が前記マイクロレンズアレイにより実像となるように集光され、観察者の瞳に光射出点の実像が結像し、且つ、
ひとつの光射出点群のうちのひとつの光射出点の実像の結像位置と、他のひとつの光射出点群のうちのひとつの光射出点の実像の結像位置が重なりあうように各々のマイクロレンズが位置し、
複数の前記光射出点の実像の径は、前記観察者の眼の瞳の径よりも小さいことを特徴とする表示装置。 - 前記複数の画素の配列が、表示される画像の配列であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 複数の前記光射出点から発する光を、前記画素に対応する前記マイクロレンズによって光束を形成することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記光射出点の間隔は、光射出点の大きさの2倍より大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記表示装置を使用する前記観察者の瞳における前記光射出点の実像の径は0.5mmから2mmまでであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記マイクロレンズアレイが有する各マイクロレンズの大きさは50〜500μmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記画素の大きさが500μm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の表示装置。
- 複数の前記光射出点は開口で構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記開口はマスク上に設けられていることを特徴とする請求項8に記載の表示装置。
- 前記マスクは、前記画素の位置よりも前記マイクロレンズ側の位置に設けられていることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 前記画素は液晶で構成されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記画素は液晶で構成され、前記液晶の背面側に導光板を有し、
前記マスクは、前記液晶の位置よりも前記導光板側の位置に配置されていることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。 - 前記マスクの前記導光板側の面は反射面で構成されていることを特徴とする請求項12に記載の表示装置。
- 前記画素は有機ELデバイスで構成されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の表示装置。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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