JP6787344B2 - 表示システムおよび電子機器 - Google Patents
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Description
(A1)光出射面と対向する位置に設けられたマイクロレンズアレイ
(A2)光出射面とマイクロレンズアレイとの間に設けられたピンホールマスク
(A3)観察者が視認する映像の位置を、観察者の変位に基づいて調整する補正を映像信号に対して行う信号処理部
(A4)光出射面を有し、補正後の映像信号に基づいて映像光を生成する表示パネル
表示部が(A1)〜(A4)の構成要素を有している場合に、マイクロレンズアレイおよびピンホールマスクが観察者の変位によって変位しないときには、映像光がピンホールマスクを透過することにより生成される各光線の位置は、観察者の変位に追随せず一定のままである。従って、観察者が動いた場合には、各光線の重ね合わせによって形成される光束の、観察者の瞳への入射位置が、観察者の変位方向とは逆方向に変位し得る。しかし、このときに、表示部が(A1)〜(A4)の構成要素を有する表示システムでは、観察者が視認する映像の位置を、観察者の変位に基づいて調整する補正が映像信号に対して行われる。これにより、観察者が認識する映像の位置が、マイクロレンズアレイによって形成される光束の、観察者の瞳への入射位置に依りにくくすることができる。
(B1)観察者が視認する映像の位置を、観察者の位置の変位に基づいて調整する第1補正を映像信号に対して行うとともに、ピンホール映像を重畳する第2補正を、第1補正の前もしくは後の映像信号に対して行う信号処理部
(B2)光出射面を有し、第1補正および第2補正のなされた後の映像信号に基づいて映像光を生成する表示パネル
表示部が(B1)、(B2)の構成要素を有している場合に、マイクロレンズアレイが観察者の変位によって変位しないときには、映像光がピンホールマスクを透過することにより生成される各光線の位置は、観察者の変位に追随せず一定のままである。従って、観察者が動いた場合には、各光線の重ね合わせによって形成される光束の、観察者の瞳への入射位置が、観察者の変位方向とは逆方向に変位し得る。しかし、このときに、表示部が(B1)、(B2)の構成要素を有する表示システムでは、観察者が視認する映像の位置を、観察者の変位に基づいて調整する補正が映像信号に対して行われる。これにより、観察者が認識する映像の位置が、マイクロレンズアレイによって形成される光束の、観察者の瞳への入射位置に依りにくくすることができる。
(C1)光出射面と対向する位置に設けられたマイクロレンズアレイ
(C2)光出射面と前記マイクロレンズアレイとの間に設けられたピンホールマスク
(C3)光出射面を有し、映像信号に基づいて映像光を生成する表示パネル
(C4)観察者の変位に基づいてマイクロレンズアレイまたはピンホールマスクを変位させる駆動部
表示部が(C1)〜(C4)の構成要素を有している場合、マイクロレンズアレイまたはピンホールマスクが、観察者の変位に基づいて変位する。これにより、映像光がピンホールマスクを透過することにより生成される各光線の光路が、観察者の変位に基づいて変位する。従って、観察者が動いた場合には、例えば、各光線の重ね合わせによって形成される光束が、観察者の変位に追随して変位する。その結果、観察者が認識する映像の位置が、マイクロレンズアレイによって形成される光束の、観察者の瞳への入射位置に依りにくくすることができる。
(D1)光出射面と対向する位置に設けられたマイクロレンズアレイ
(D2)光出射面とマイクロレンズアレイとの間に設けられた、任意の遮光領域を生成可能な光透過型の光変調パネル
(D3)ピンホールマスク状の遮光領域を光変調パネルに生成させるとともに、遮光領域における各ピンホールの位置を、観察者の変位に基づいて変位させる駆動部
本開示の表示システムが(D1)〜(D3)の構成要素をさらに備えている場合、ピンホールマスク状の遮光領域における各ピンホールが、観察者の変位に基づいて変位する。これにより、映像光が各ピンホールを透過することにより生成される各光線の光路が、観察者の変位に基づいて変位する。従って、観察者が動いた場合には、例えば、各光線の重ね合わせによって形成される光束が、観察者の変位に追随して変位する。その結果、観察者が認識する映像の位置が、マイクロレンズアレイによって形成される光束の、観察者の瞳への入射位置に依りにくくすることができる。
1.第1の実施の形態(表示システム)
2.第1の実施の形態の変形例(表示システム)
3.第2の実施の形態(表示システム)
4.第3の実施の形態(表示システム)
5.第3の実施の形態の変形例(表示システム)
6.第4の実施の形態(表示システム)
7.第1および第3の実施の形態の変形例(表示システム)
8.第5の実施の形態(電子機器)
[構成]
本開示の第1の実施の形態に係る表示システム1の構成について説明する。図1は、表示システム1の斜視構成例を表したものである。表示システム1は、端末装置10および光学モジュール20を備えている。端末装置10は、映像光を出射する光出射面10Aを有しており、光出射面10Aに隣接して1または複数の撮像素子12Aを有している。図1には、2つの撮像素子12Aが端末装置10に設けられている様子が例示されている。光学モジュール20は、ピンホールマスク21およびマイクロレンズアレイ22を有している。ピンホールマスク21およびマイクロレンズアレイ22は、互いに対向して配置されている。マイクロレンズアレイ22は、光出射面10Aと対向する位置に設けられている。マイクロレンズアレイ22は、行列状に配置された複数のマイクロレンズ22Aを有している。ピンホールマスク21は、光出射面10Aとマイクロレンズアレイ22との間に設けられている。ピンホールマスク21は、行列状に配置された複数のピンホール21Aを有している。
n:ピンホール21Aとマイクロレンズ22Aとの間の媒質の平均屈折率
φ1:瞳孔120の位置における直径(瞳孔径)
図11は、光学モジュール20を光出射面10Aに貼り合わせたときのキャリブレーション手順の一例を表したものである。まず、観察者は、光学モジュール20を光出射面10Aに貼り合わせる。次に、観察者は、アプリケーション・プログラム14Aを、例えば、通信ネットワークを介してダウンロードしたのち、アプリケーション・プログラム14Aの実行を信号処理部13に指示する。すると、アプリケーション・プログラム14Aが信号処理部13にロードされた後、アプリケーション・プログラム14Aに記載のキャリブレーション手順が信号処理部13によって実行される。
図12Aは、瞳孔120と光束L2の位置関係の一例を表したものである。図12Bは、表示画像の変化の一例を表したものである。図12Cは、認識画像の変化の一例を表したものである。
次に、本実施の形態の表示システム1の効果について説明する。
上記実施の形態において、光学モジュール20は、例えば、図14に示したように、ピンホールマスク21を光出射面10Aと垂直な方向に変位させる駆動部23をさらに有していてもよい。本変形例では、ピンホールマスク21、マイクロレンズアレイ22および駆動部23は一体に形成されている。ピンホールマスク21は、直接または間接的に光出射面10Aに貼り合わされている。
[構成]
次に、本開示の第2の実施の形態に係る表示システム2について説明する。図15は、表示システム2の斜視構成例を表したものである。表示システム2は、端末装置10および光学モジュール20を備えている。表示システム2の光学モジュール20では、ピンホールマスク21が省略されている。
図16Aは、瞳孔120と光束L2の位置関係の一例を表したものである。図16Bは、表示画像の変化の一例を表したものである。図16Cは、認識画像の変化の一例を表したものである。
次に、本実施の形態の表示システム2の効果について説明する。
[構成]
次に、本開示の第3の実施の形態に係る表示システム3について説明する。図17は、表示システム3の斜視構成例を表したものである。表示システム3は、端末装置10および光学モジュール20を備えている。表示システム3において、光学モジュール20は、撮像部12で得られた画像に含まれる観察者の変位に基づいてピンホールマスク21を変位させる駆動部24,25を有している。本実施の形態では、ピンホールマスク21、マイクロレンズアレイ22および駆動部24,25は一体に形成されている。ピンホールマスク21は、直接または間接的に光出射面10Aに貼り合わされている。
図18Aは、瞳孔120と光束L2の位置関係の一例を表したものである。図18Bは、表示画像の変化の一例を表したものである。図18Cは、認識画像の変化の一例を表したものである。
次に、本実施の形態の表示システム2の効果について説明する。
上記第3の実施の形態において、光学モジュール20は、例えば、図19に示したように、ピンホールマスク21を光出射面10Aと垂直な方向に変位させる駆動部23をさらに有していてもよい。本実施の形態では、ピンホールマスク21、マイクロレンズアレイ22および駆動部23,24,25は一体に形成されている。ピンホールマスク21は、直接または間接的に光出射面10Aに貼り合わされている。
[構成]
次に、本開示の第4の実施の形態に係る表示システム4について説明する。図20は、表示システム4の斜視構成例を表したものである。表示システム4は、端末装置10および光学モジュール20を備えている。表示システム4において、光学モジュール20は、ピンホールマスク21の代わりに光変調パネル26を有している。光変調パネル26は、光出射面10Aとマイクロレンズアレイ22との間に設けられている。光変調パネル26は、任意の遮光領域を生成可能な光透過型の光変調領域26Aを有しており、例えば、液晶パネルによって構成されている。光変調パネル26は、有線または無線を介して、信号処理部13によって駆動される。本実施の形態では、ピンホールマスク21および光変調パネル26は一体に形成されている。光変調パネル26は、直接または間接的に光出射面10Aに貼り合わされている。
図21Aは、瞳孔120と光束L2の位置関係の一例を表したものである。図21Bは、表示画像の変化の一例を表したものである。図21Cは、認識画像の変化の一例を表したものである。
次に、本実施の形態の表示システム4の効果について説明する。
上記第1の実施の形態において、光学モジュール20は、例えば、図22に示したように、マイクロレンズアレイ22を光出射面10Aと垂直な方向に変位させる駆動部23をさらに有していてもよい。
次に、本開示の第5の実施の形態に係る電子機器5について説明する。図25は、本実施の形態に係る電子機器5の斜視構成例を表したものである。電子機器5は、例えば、折りたたみ可能な2枚の板状の筐体のうちの一方の筐体の主面に表示面5Aを備えたノート型のパーソナルコンピュータである。電子機器5は、例えば、表示面5Aの位置に、上記各実施の形態およびその変形例に係る光出射面10Aを備えており、表示面5Aに直接または間接的に貼り合わされた光学モジュール20を備えている。端末装置10に含まれる各構成は、電子機器5内の所定の箇所に内蔵されている。なお、図26に示したように、撮像部12が電子機器5の本体とは別体で設けられていてもよい。この場合、撮像部12は、有線または無線を介して、電子機器5の本体と通信可能になっている。
(1)
光出射面から映像光を出射する表示部を備え、
前記表示部は、前記映像光として、瞳孔径よりも狭い径の複数の光線を出射するとともに、前記光出射面と対向する位置にマイクロレンズアレイが設けられたときに前記マイクロレンズアレイによる複数の前記光線の重ね合わせにより形成される光束が観察者の瞳に入射することにより前記観察者が視認する映像の位置を、入力された画像に含まれる観察者の変位に基づいて調整する
表示システム。
(2)
前記表示部は、
前記光出射面と対向する位置に設けられたマイクロレンズアレイと、
前記光出射面と前記マイクロレンズアレイとの間に設けられたピンホールマスクと、
前記観察者が視認する映像の位置を、前記撮像部で得られた画像に含まれる観察者の変位に基づいて調整する補正を映像信号に対して行う信号処理部と、
前記光出射面を有し、補正後の前記映像信号に基づいて前記映像光を生成する表示パネルと
を有する
(1)に記載の表示システム。
(3)
前記表示部は、前記マイクロレンズアレイまたは前記ピンホールマスクを前記光出射面と垂直な方向に変位させる駆動部をさらに備えた
(2)に記載の表示システム。
(4)
前記マイクロレンズアレイおよび前記ピンホールマスクは一体に形成され、
前記ピンホールマスクは、直接または間接的に前記光出射面に貼り合わされている
(2)または(3)に記載の表示システム。
(5)
前記表示部は、
前記観察者が視認する映像の位置を、前記撮像部で得られた画像に含まれる観察者の位置の変位に基づいて調整する第1補正を映像信号に対して行うとともに、ピンホール映像を重畳する第2補正を、前記第1補正の前もしくは後の前記映像信号に対して行う信号処理部と、
前記光出射面を有し、前記第1補正および前記第2補正のなされた後の前記映像信号に基づいて前記映像光を生成する表示パネルと
を有する
(1)に記載の表示システム。
(6)
前記表示部は、前記光出射面と対向する位置に設けられたマイクロレンズアレイをさらに有し、
前記マイクロレンズアレイは、直接または間接的に前記光出射面に貼り合わされている
(5)に記載の表示システム。
(7)
前記表示部は、
前記光出射面と対向する位置に設けられたマイクロレンズアレイと、
前記光出射面と前記マイクロレンズアレイとの間に設けられたピンホールマスクと、
前記光出射面を有し、映像信号に基づいて前記映像光を生成する表示パネルと、
前記撮像部で得られた画像に含まれる観察者の変位に基づいて前記マイクロレンズアレイまたは前記ピンホールマスクを変位させる第1駆動部と
を有する
(1)に記載の表示システム。
(8)
前記表示部は、前記マイクロレンズアレイまたは前記ピンホールマスクを前記光出射面と垂直な方向に変位させる第2駆動部をさらに備えた
(7)に記載の表示システム。
(9)
前記マイクロレンズアレイ、前記ピンホールマスクおよび前記駆動部は一体に形成され、
前記ピンホールマスクは、直接または間接的に前記光出射面に貼り合わされている
(7)または(8)に記載の表示システム。
(10)
前記光出射面と対向する位置に設けられたマイクロレンズアレイと、
前記光出射面と前記マイクロレンズアレイとの間に設けられた、任意の遮光領域を生成可能な光透過型の光変調パネルと、
ピンホールマスク状の遮光領域を前記光変調パネルに生成させるとともに、前記遮光領域における各ピンホールの位置を、前記撮像部で得られた画像に含まれる観察者の変位に基づいて変位させる駆動部と
をさらに備えた
(1)に記載の表示システム。
(11)
前記マイクロレンズアレイおよび前記光変調パネルは一体に形成され、
前記光変調パネルは、直接または間接的に前記光出射面に貼り合わされている
(10)に記載の表示システム。
(12)
前記光出射面から所定の距離だけ離れた観察面を撮像する撮像部をさらに備えた
(1)ないし(11)のいずれか一項に記載の表示システム。
(13)
表示システムを備え、
前記表示システムは、光出射面から映像光を出射する表示部を有し、
前記表示部は、前記映像光として、瞳孔径よりも狭い径の複数の光線を出射するとともに、前記光出射面と対向する位置にマイクロレンズアレイが設けられたときに前記マイクロレンズアレイによる複数の前記光線の重ね合わせにより形成される光束が観察者の瞳に入射することにより前記観察者が視認する映像の位置を、入力された画像に含まれる観察者の変位に基づいて調整する
電子機器。
Claims (4)
- 光出射面から映像光を出射する表示部を備え、
前記表示部は、前記映像光として、瞳孔径よりも狭い径の複数の光線を出射するとともに、前記光出射面と対向する位置にマイクロレンズアレイが設けられたときに前記マイクロレンズアレイによる複数の前記光線の重ね合わせにより形成される光束が観察者の瞳に入射することにより前記観察者が視認する映像の位置を、観察者の変位に基づいて調整し、
前記表示部は、
前記観察者が視認する映像の位置を、観察者の位置の変位に基づいて調整する第1補正を映像信号に対して行うとともに、ピンホール映像を重畳する第2補正を、前記第1補正の前もしくは後の前記映像信号に対して行う信号処理部と、
前記光出射面を有し、前記第1補正および前記第2補正のなされた後の前記映像信号に基づいて前記映像光を生成する表示パネルと
を有する
表示システム。 - 前記表示部は、前記光出射面と対向する位置に設けられたマイクロレンズアレイをさらに有し、
前記マイクロレンズアレイは、直接または間接的に前記光出射面に貼り合わされている
請求項1に記載の表示システム。 - 表示システムを備え、
前記表示システムは、光出射面から映像光を出射する表示部を有し、
前記表示部は、前記映像光として、瞳孔径よりも狭い径の複数の光線を出射するとともに、前記光出射面と対向する位置にマイクロレンズアレイが設けられたときに前記マイクロレンズアレイによる複数の前記光線の重ね合わせにより形成される光束が観察者の瞳に入射することにより前記観察者が視認する映像の位置を、観察者の変位に基づいて調整し、
前記表示部は、
前記観察者が視認する映像の位置を、観察者の位置の変位に基づいて調整する第1補正を映像信号に対して行うとともに、ピンホール映像を重畳する第2補正を、前記第1補正の前もしくは後の前記映像信号に対して行う信号処理部と、
前記光出射面を有し、前記第1補正および前記第2補正のなされた後の前記映像信号に基づいて前記映像光を生成する表示パネルと
を有する
電子機器。 - 前記表示部は、前記光出射面と対向する位置に設けられたマイクロレンズアレイをさらに有し、
前記マイクロレンズアレイは、直接または間接的に前記光出射面に貼り合わされている
請求項3に記載の電子機器。
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