JPWO2012137532A1 - Display device, electronic apparatus including the display device, and projection unit - Google Patents
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Abstract
老眼の人でも焦点が容易に合う実用的な表示装置、その表示装置を備えた電子機器、及び投影ユニットを提供することを課題として、本発明の表示装置は、周期模様が形成されている周期模様形成部と、前記周期模様形成部に対向して配置され、前記周期模様を観察者の瞳に投影するマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイにより投影された前記周期模様の像を前記瞳の動きに追随させる像位置調整部と、を有することを特徴とする。 In order to provide a practical display device that can be easily focused even by a presbyopic person, an electronic device including the display device, and a projection unit, the display device of the present invention has a period in which a periodic pattern is formed. A pattern forming unit, a microlens array that is disposed to face the periodic pattern forming unit and projects the periodic pattern onto the pupil of an observer, and an image of the periodic pattern projected by the microlens array And an image position adjusting unit that follows the movement.
Description
本発明は、表示装置、その表示装置を備えた電子機器、及び投影ユニットに関するものである。 The present invention relates to a display device, an electronic apparatus including the display device, and a projection unit.
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。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、視度の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。 There are liquid crystal displays and plasma displays as display devices (displays) for displaying images and characters. These display devices cannot adjust diopter. With the progress of an aging society, the number of elderly people with presbyopia (presbyopia) is increasing, and a display device capable of adjusting diopter, particularly a flat panel display (FPD), is desired. With the spread of mobile phones and the spread of digital cameras, the opportunity to view FPD displays outdoors is increasing. Furthermore, the use of electronic books instead of books is increasing. Thus, it is very troublesome to remove the reading glasses every time when viewing the FPD of a mobile device such as a mobile phone or a digital camera.
携帯電話は、電話として使用されるよりも、メールの送受信、ゲーム等として使用されることが多い。この場合、ユーザはFPDを見る必要がある。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。 Mobile phones are often used for sending and receiving e-mails, games, etc., rather than being used as phones. In this case, the user needs to see the FPD. Digital SLR cameras use FPDs as a live view monitor. In this digital single-lens reflex camera, you can wear and remove reading glasses each time to see a live view monitor while viewing a distant subject. It is not practical to do. In addition, a GUI (graphical user interface) using the monitor is often used for changing the shooting mode, and the necessity for viewing the monitor is high.
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。さらに他の場面として、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。 The observer is driving when looking at the monitor of the car navigation system. For this reason, it is dangerous to remove reading glasses, and it is virtually impossible to remove reading glasses. As another scene, it is troublesome for the observer to wear reading glasses every time when observing a liquid crystal screen of a personal computer (PC). Accordingly, there is a demand for an electronic device that allows a monitor to be viewed without removing reading glasses.
例えば、特許文献1には、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を覗く構成例が示されている。 For example, Patent Document 1 shows a configuration example in which a Fresnel lens is attached in front of an FPD that is a monitor of a digital camera, and the FPD is viewed like a loupe.
特許文献1に開示されている構成においては、ルーペと表示部との間は、適切な像を観察するためには、ある程度の間隔を設ける必要がある。このため、装置が大きくなってしまう。具体的には、老眼の補正をする為には、フレネルレンズをFPDから数cm程度離す必要があり、実用的ではない。
また、特許文献1には、フレネルレンズの代わりにマイクロレンズアレイを画素毎に用いる構成も示されている。ここで、単に、マイクロレンズアレイを用いると、各マイクロレンズによって画素が拡大される。このため、隣の画素が重なって観察されることになり、実用的ではない。In the configuration disclosed in Patent Document 1, it is necessary to provide a certain distance between the loupe and the display unit in order to observe an appropriate image. For this reason, an apparatus will become large. Specifically, in order to correct presbyopia, the Fresnel lens needs to be separated from the FPD by about several centimeters, which is not practical.
Patent Document 1 also shows a configuration in which a microlens array is used for each pixel instead of a Fresnel lens. Here, if a microlens array is simply used, a pixel is enlarged by each microlens. For this reason, adjacent pixels are observed in an overlapping manner, which is not practical.
このように、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は存在していない。また、その様なモニターを搭載した電子機器は無い。 Thus, conventionally, there is no FPD that can see a focused image without wearing reading glasses. There are no electronic devices equipped with such a monitor.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、焦点が容易に合う実用的な表示装置、その表示装置を備えた電子機器、及び投影ユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a practical display device that can be easily focused, an electronic device including the display device, and a projection unit.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる表示装置は、周期模様が形成されている周期模様形成部と、
前記周期模様形成部に対向して配置され、前記周期模様を観察者の瞳に投影するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイにより投影された前記周期模様の像を前記瞳の動きに追随させる像位置調整部と、
を有することを特徴とする。
また、他の側面において本発明に従う電子機器は、上述の表示装置を有することを特徴とする。In order to solve the above-described problems and achieve the object, a display device according to the present invention includes a periodic pattern forming unit in which a periodic pattern is formed,
A microlens array that is arranged to face the periodic pattern forming unit and projects the periodic pattern onto the pupil of an observer;
An image position adjustment unit that follows the movement of the pupil with the image of the periodic pattern projected by the microlens array;
It is characterized by having.
In another aspect, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-described display device.
本発明によれば、焦点が容易に合う実用的な表示装置、その表示装置を備えた電子機器、及び投影ユニットを提供することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to provide a practical display device that can be easily focused, an electronic device including the display device, and a projection unit.
本実施形態の表示装置、その表示装置を備えた電子機器、及び投影ユニットの構成による作用効果を説明する。なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えない。従って、以下で説明する本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。 The effects of the configuration of the display device according to the present embodiment, the electronic device including the display device, and the projection unit will be described. In addition, this invention is not limited by this embodiment. That is, in describing the embodiment, a lot of specific details are included for the purpose of illustration, but various variations and modifications may be added to these details without exceeding the scope of the present invention. Accordingly, the exemplary embodiments of the present invention described below are set forth without loss of generality or limitation to the claimed invention.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る表示装置について説明する。まず、本実施形態の基本的な考え方を説明する。
そもそも、老眼の人はピント(焦点)合わせ能力が低下している。このため、老眼の人は、近点に焦点を合わせ難くなっている。
ここで、カメラではレンズの絞りを絞ると被写界深度が拡大する。これにより、被写体の観察者から見て手前から奥まで焦点の合った写真を撮ることが出来る。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させることができる。この結果、老眼の人であっても、焦点の合わせにくい近点に焦点を合わせることが出来る。(First embodiment)
A display device according to the first embodiment will be described. First, the basic concept of this embodiment will be described.
In the first place, presbyopic people have a reduced ability to focus. This makes it difficult for presbyopic people to focus on near points.
Here, in the camera, the depth of field increases when the lens aperture is reduced. As a result, it is possible to take a focused photograph from the front to the back as viewed from the observer of the subject. Therefore, the depth of field can be expanded by artificially reducing the pupil of the eye. As a result, even a presbyopic can focus on near points that are difficult to focus on.
このとき、観察者と表示装置の相対位置が変化しても、観察者の瞳の動きを検出することにより、上記効果を維持させることが好ましい。以下、図面を参照して、さらに具体的に説明する。 At this time, even if the relative position of the observer and the display device changes, it is preferable to maintain the above effect by detecting the movement of the observer's pupil. Hereinafter, more specific description will be given with reference to the drawings.
図1は、瞳を絞る効果を利用した表示方法の考え方を説明する図である。光射出点1a、1b、1cから射出される光は、レンズ2a、2b、2cによって表示の観察者の眼のレンズ3の瞳に、それぞれの像が重なるように投影される。なお、簡単のため、光射出点1a、1b、1cおよびレンズ2a、2b、2cは、それぞれ3つのみ記載されているが、光射出点およびレンズの配置される数は、3に限定されない。
FIG. 1 is a diagram for explaining the concept of a display method using the effect of narrowing the pupil. The light emitted from the
光射出点1a、1b、1cの瞳位置での投影光束(光射出点像)4の大きさは、瞳の径より小さく設定される。すなわち瞳を通過する投影光束4の径は、瞳より小さい。また、レンズ2a、2b、2cは、眼のレンズ3によって、網膜5に投影される。これにより、レンズの像6a、6b、6cを形成する。
The size of the projected light beam (light exit point image) 4 at the pupil positions of the
本実施形態では、レンズ2a、2b、2cを画素と考える。レンズの像6a、6b、6cは、画素の像となる。この状態において、光射出点1a、1b、1cに画像の信号を与えると、観察者は画像を見ることが出来る。
In the present embodiment, the
老眼の人の目の場合、焦点は網膜5上に合わない。ここで、瞳より小さい大きさの投影光束4として、画素であるレンズ2a、2b、2cを、網膜5上に結像することによって、老眼の人でも焦点の合った画像を見ることが出来る。
In the case of presbyopic human eyes, the focus is not on the
このことは、図3を用いて説明する。なお、光射出点とは、必ずしも点ではなく、有限の大きさを有している。
まず、図2を用いて、光射出点1と、レンズ2との、それぞれの結像関係を説明する。光射出点1は、レンズ2によって眼のレンズ3に投影される。光射出点1上の点9a、9bは、それぞれ光線7a、7bと光線7c、7dによって、眼のレンズ3上の点10a、10bとなる。This will be described with reference to FIG. The light emission point is not necessarily a point but has a finite size.
First, the image formation relationship between the light emission point 1 and the
眼のレンズ3による光線7a、8a、7c、8cと、光線7b、8b、7d、8dと、によって、網膜5の近傍にレンズ2の像を形成する。レンズ2と眼のレンズ3までの距離をFf、レンズ2と光射出点1との距離をFbとする。レンズ2の焦点距離をFとすると、1/Ff+1/Fb=1/Fの関係が成立する。
An image of the
図1において、光射出点1a、1b、1c(或いは後述する光射出点群)のピッチ(繰返しの間隔)をPp、レンズ2a、2b、2c(後述するマイクロレンズアレイのレンズに相当する)のピッチをLpとすると、Lp/Pp=(Ff−F)/Ffとする必要がある。
なお、このピッチは、表示装置の水平方向、垂直方向で異なる場合もある。このような場合については、後述する第3実施形態において詳述する。In FIG. 1, the pitch (repetitive interval) of the
This pitch may be different in the horizontal direction and the vertical direction of the display device. Such a case will be described in detail in a third embodiment to be described later.
瞳より小さい光束(大きさ)によって結像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。
図3(a)において、点A、Bを見る場合を考える。老眼の人は、眼のレンズ3の屈折力が弱く、網膜5上に焦点を結ぶことができない。It will be described with reference to FIGS. 3A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C that an image formed with a light beam (size) smaller than the pupil has the same effect as narrowing the pupil.
Consider a case where points A and B are viewed in FIG. A person with presbyopia has a weak refractive power of the
従って、眼のレンズ3の瞳一杯に透過してきた光束11、12によって、点A、Bの像は、それぞれ点A’、B’のように広がる。このため、図3(c)に示すように、点A’、B’は、解像(分解)することはできない。従って、焦点の合った像を見ることが出来ない。
Accordingly, the images of the points A and B are spread like points A ′ and B ′ by the light beams 11 and 12 transmitted through the pupil of the
これに対して、瞳より小さい光射出点像による光束13、14(図3(b)参照)によって形成される点A、Bの像は、点A”、B”のように小さくなる。このため、図3(c)に示すように、像である点A”、B”を解像することができる。 On the other hand, the images of the points A and B formed by the light beams 13 and 14 (see FIG. 3B) by the light exit point image smaller than the pupil are small like the points A ″ and B ″. Therefore, as shown in FIG. 3C, the points A ″ and B ″ that are images can be resolved.
本実施形態は、瞳より小さい光束を瞳に投影することにより、等価的に瞳を絞り、被写界深度を増大させる構成である。 In the present embodiment, the light beam smaller than the pupil is projected onto the pupil, so that the pupil is equivalently stopped and the depth of field is increased.
図1に戻って説明を続ける。光射出点1a、1b、1cは、有機ELなどの自発光素子により構成する場合は、有機ELなどの発光点そのものに対応する。また、光射出点1a、1b、1cは、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、その開口部によって制限された光透過点に対応する。なお、ここで言う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。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。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. The
換言すると、有機ELなどの自発光素子により構成する場合、自発光素子自体の光射出点1a、1b、1cが周期模様形成部に対応する。
また、液晶パネルのようにバックライトによる透過型の場合、周期模様形成部は、ピンホールアレイなどで形成される透過板、または液晶パネルの開口部により制限された光透過点に対応する。
いずれの場合も、周期模様形成部とマイクロレンズとで投影ユニット(以下、適宜「ユニット」という。)を構成する。
ここで、有機ELなどの自発光素子の場合、周期模様形成部とマイクロレンズとで投影ユニットを構成するとともに、これ自体で表示装置の機能も兼用する。In other words, when the light emitting element is composed of a self light emitting element such as an organic EL, the
In the case of a transmissive type using a backlight like a liquid crystal panel, the periodic pattern forming portion corresponds to a light transmission point limited by a transmissive plate formed by a pinhole array or the like, or an opening of the liquid crystal panel.
In either case, the periodic pattern forming unit and the microlens constitute a projection unit (hereinafter referred to as “unit” as appropriate).
Here, in the case of a self-luminous element such as an organic EL, the periodic pattern forming portion and the microlens constitute a projection unit, and this also serves as a display device.
ここで、表示デバイスである液晶パネル、有機EL等のフラットパネルディスプレイ(FPD)の画素を、本実施形態における画素であるレンズ2a、2b、2cと区別して「情報画素」という。光射出点を情報画素に一対一に対応させても良いし、一つの情報画素に複数の光射出点を設けても良い。一つの情報画素に複数の光射出点を設ける例は、後述する第3実施形態で説明する。
Here, a pixel of a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal panel or organic EL that is a display device is referred to as an “information pixel” in distinction from the
通常の液晶パネル、有機EL等の表示デバイスは一つの情報画素をR(赤)、G(緑)、B(青)のサブ画素で構成してカラー表示を行うことがある。光射出点1a、1b、1cをサブ画素に対応させると、RGBのカラー表示が出来る。
A display device such as a normal liquid crystal panel or an organic EL may perform color display by configuring one information pixel with R (red), G (green), and B (blue) sub-pixels. If the
なお、本実施形態は、瞳径より小さい径の光束を瞳に入射させるので、光束径が小さい分だけ明るさが減少する。明るさの減少を補うためには、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。液晶パネルの画素を情報画素とした場合、バックライト光源にLED、或いはLDを用いることが望ましい。 In the present embodiment, since a light beam having a diameter smaller than the pupil diameter is incident on the pupil, the brightness is reduced by the smaller light beam diameter. In order to compensate for the decrease in brightness, measures such as increasing the luminance of information pixels, for example, organic EL, and increasing the luminance of the liquid crystal panel are desirable. When the pixels of the liquid crystal panel are information pixels, it is desirable to use LEDs or LDs as the backlight light source.
なお、光射出点1a、1b、1cは、ピッチPpの周期で形成される。光射出点1a、1b、1cが、ピンホールアレイのような開口部の場合は、周期模様の透過板に対応する。そして、マイクロレンズアレイによって周期模様を観察者の瞳に投影している。
The
次に、図4のフローチャート及び図5の機能ブロック図を用いて、瞳の動きを追随して、光射出点の像(光束)を観察者の瞳に確実に入射させる構成について説明する。
ステップS100において、瞳撮影部203、例えば、カメラは、観察者の瞳を撮影する。撮影された瞳画像は、制御部201へ送られる。Next, with reference to the flowchart of FIG. 4 and the functional block diagram of FIG. 5, a configuration in which the image of the light exit point (light beam) is reliably incident on the observer's pupil following the movement of the pupil will be described.
In step S100, the
ステップS101において、瞳位置測定部206は、その画像から、顔認識画像処理などにより、瞳を抽出して、瞳の位置(瞳の動き)をユニット(投影ユニット)に対し、特定する。ユニットについては、後述する。算出された瞳の位置の情報は、制御部201を介して、演算部205へ送られる。
In step S101, the pupil
ここで、メモリ202は、図6(a)、(b)に示すようなユニットと、周期模様の像と、の位置関係を記憶している。
メモリ202に格納されているユニットと周期模様の像との位置関係の情報は、例えば、以下の2通りの手順で、メモリに格納することができる。
(1)表示装置、電子機器の出荷時に、表示装置、電子機器に対する、表示装置、電子機器から投影された周期模様の像の位置を予め決めておき、その情報をメモリに格納する。
(2)表示装置、電子機器の観察者が、所定の状態になったと判断したときに、当該状態の情報をメモリに格納する。ここで、所定の状態とは、例えば、観察者が表示装置、電子機器を使用する時に、周期模様が瞳位置に投影されたと判断した状態を指す。すなわち、観察者にとって表示が良好に見える状態を指す。なお、表示装置、電子機器に設けられたボタンを押すこと等により、ユニットと周期模様の像との位置関係をメモリに格納させることができる。この場合は、次回に表示装置、電子機器を使用するときにも、このメモリに格納された情報を使用できる。Here, the
Information on the positional relationship between the unit and the periodic pattern image stored in the
(1) At the time of shipment of the display device and the electronic device, the position of the periodic pattern image projected from the display device and the electronic device with respect to the display device and the electronic device is determined in advance, and the information is stored in the memory.
(2) When an observer of the display device or the electronic device determines that a predetermined state has been reached, information on the state is stored in the memory. Here, the predetermined state refers to, for example, a state in which it is determined that the periodic pattern is projected on the pupil position when the observer uses the display device or the electronic device. That is, it refers to a state where the display looks good for the observer. The positional relationship between the unit and the periodic pattern image can be stored in the memory by pressing a button provided on the display device or the electronic device. In this case, the information stored in the memory can be used when the display device or the electronic device is used next time.
ステップS102において、演算部205は、メモリ202からのユニットと周期模様の像との位置関係の情報と、ユニットに対する瞳の位置の情報とに基づいて、投影した光束(光射出点1a、1b、1cの投影像)と位置を特定した瞳との相対位置を求める。
In step S102, the
ステップS103において、観察者の瞳位置と、投影した光束(光射出点1a、1b、1cの投影像)の位置と、が一致しているか否かが判断される。ステップS103の判断結果がYes(真)の場合、ステップS100へ戻る。以降、上述したステップS100以降と同じ手順を行う。
In step S103, it is determined whether or not the pupil position of the observer matches the position of the projected light beam (projected images of the
ステップS103の判断結果がNo(偽)の場合、すなわち投影した光束(光射出点1a、1b、1cの投影像)の位置と、特定した観察者の瞳位置と、が異なっていると判断された場合は、ステップS104において、演算部205は、両者のずれ量と方向を算出する。そして、周期模様の像を移動させる量と方向の情報が、制御部201へ送られる。制御部201は、駆動信号を駆動機構204へ送る。
なお、制御部201と瞳撮影部203と演算部205とで、CPUを構成している。If the determination result in step S103 is No (false), that is, it is determined that the position of the projected light beam (projected image of the
The
ステップS105において、駆動機構204は、駆動信号に基づいて、投影した光束(光射出点1a、1b、1cの投影像)の位置を移動させる。ここの移動に関する機構の詳細に関しては、後述する。例えば、マイクロレンズとピンホールアレイで構成されるユニットの傾き等を調整して、投影光束を観察者の瞳に入射させる。図5で示す構成が、像位置調整部に対応する。
このように、像位置調整部は、投影した光束(光射出点1a、1b、1cの投影像)の位置と、特定した観察者の瞳位置と、を一致させる。In step S105, the
As described above, the image position adjustment unit matches the position of the projected light beam (projected images of the
図6(a)、(b)は、液晶等の表示デバイス15に対して、マイクロレンズとピンホールで構成されたユニット16(投影ユニット)を傾ける構成例を示している。
6A and 6B show a configuration example in which a unit 16 (projection unit) composed of a microlens and a pinhole is tilted with respect to a
図6(a)において、矩形形状の表示デバイス15の四隅に、4つの圧電素子17を配置する。そして、圧電素子17を、ユニット16と表示デバイス15とで挟む構成となっている。
In FIG. 6A, four
駆動機構204は、四隅の圧電素子17の何れかに電圧を印加する。これにより、圧電素子17の厚み(高さ)を変化させる。この結果、表示デバイス15に対するユニット16の傾きを変化させることが出来る。
The
図6(a)は、表示デバイス15とユニット16とを相対的に傾けていない状態を示している。これに対して、図6(b)は、紙面に向かって右側の2つの圧電素子17に電圧を印加して、ユニット16を表示デバイス15に対して、右側が左側に比較して高くなるように傾けた状態を示している。
FIG. 6A shows a state where the
このように、圧電素子17を用いることで、例えば、平行移動に比較して、容易に傾斜させることができる。
Thus, by using the
以上説明したように、本実施形態の表示装置において、ユニット(投影ユニット)16は、周期模様の光射出点1a、1b、1cが形成された透過板とマイクロレンズアレイ(レンズ2a、2b、2c)から構成される。また、この構成に対して、表示デバイスを加えてもよい。
As described above, in the display device of the present embodiment, the unit (projection unit) 16 includes the transmission plate on which the
さらに、有機ELのような自発光の表示デバイスを用いる場合は、ユニット(投影ユニット)16は、表示デバイスとマイクロレンズアレイ(レンズ2a、2b、2c)から構成される。ユニットの駆動機構は、ユニットに付随されている。上述したフローチャートの手順と機能ブロック図で示す構成とにより、CPUからの制御信号に基づき、ユニットの向きを観察者の瞳の動きに合わせて変化させ、投影光束を観察者の瞳に追随させることができる。
Furthermore, when a self-luminous display device such as an organic EL is used, the unit (projection unit) 16 includes a display device and a microlens array (
駆動機構204は、透過板と、マイクロレンズアレイと、を一体的に動かすことができる。これにより、より確実に投影光束の位置を移動できる。
また、駆動機構204は、表示デバイスと、透過板と、マイクロレンズアレイと、を一体的に動かす構成でもよい。これにより、さらに投影光束の移動を高速化できる。The
Further, the
また、有機ELのような自発光の表示デバイスを用いる場合は、駆動機構204は、表示デバイスと、マイクロレンズアレイと、を一体的に動かす構成としてもよい。
さらに、駆動機構204は、表示デバイスと、マイクロレンズアレイと、の位置を相対的に動かす構成とすることができる。
これらによっても、投影光束の位置を移動できる。Further, when a self-luminous display device such as an organic EL is used, the
Further, the
Also by these, the position of the projection light beam can be moved.
駆動機構204は、例えば、圧電素子などのアクチュエータで構成できる。また、投影ユニット内の周期模様が形成された透過板とマイクロレンズアレイの相対位置をシフトして投影光束を観察者の瞳に追随させても良い。
The
次に、投影ユニット内の周期模様が形成された透過板41とマイクロレンズアレイ43の相対位置をシフトさせる詳細な構成について説明する。
図12(a)、(b)、(c)は、投影ユニット内の周期模様が形成された透過板41とマイクロレンズアレイ43との相対位置をシフトして投影光束を観察者の瞳に追随させる投影ユニットの構造を示している。上述したように、投影ユニットは、マイクロレンズアレイ43と周期模様が形成された透過板41で構成されている。Next, a detailed configuration for shifting the relative positions of the
12 (a), 12 (b), and 12 (c), the relative position between the
図12(a)は、マイクロレンズアレイ43(図12(c))を含む枠42と、周期模様が形成された透過板41が重ねられている構成を側面から見た図である。図12(b)は、観察者の方向から投影ユニットを見た図である。実際には、投影ユニットの構造は、観察者から見えないようにカバーが設置されている。
FIG. 12A is a side view of a configuration in which a
図12(b)に示すように、マイクロレンズアレイ43は、その上下に配置された板バネ(付勢部材)44によって枠45に付勢(接続)されている。また、マイクロレンズアレイ43は、その左右に配置されたアクチュエータ46によっても枠45に接続されている。
As shown in FIG. 12B, the
マイクロレンズアレイ43は、板バネ44によって枠45に付勢(接続)されており、上下に移動することが可能である。その移動量は、アクチュエータ46の伸び縮みによって制御される。
The
枠45は、その左右に配置された板バネ47によって枠42に付勢(接続)されている。また、枠45は、その上下に配置されたアクチュエータ48によっても枠42に接続されている。枠45は板バネ47によって枠42に付勢(接続)されているため、左右に移動することが可能である。その移動はアクチュエータ48の伸び縮みによって制御される。
The
このように、マイクロレンズアレイ43を、図12(b)において、左右上下に移動させることができる。すなわち、周期模様が形成された透過板41とマイクロレンズアレイ43の相対位置をシフトさせることが可能になる。
Thus, the
図12(c)は、マイクロレンズアレイ43を枠42に対して、右下方向へ移動した状態の例を示している。アクチュエータ46を縮めることによって、マイクロレンズアレイ43は下方に移動する。この時、上下に配置された板バネ44が変形することによって、マイクロレンズアレイ43は移動できる。
FIG. 12C shows an example of a state in which the
アクチュエータ48の長さを延ばすことによって、マイクロレンズアレイ43を右方向に移動する。この時、左右に配置された板バネ47が変形することによって、マイクロレンズアレイ43は右方向へ移動する。このように、アクチュエータ46、48の制御によってマイクロレンズアレイを図面において左、右、上、下の任意の方向へ移動させることができる。
By extending the length of the
また、板バネ44、47を使用しているため、マイクロレンズアレイ43を回転させることなく、高い精度で、左、右、上、下の方向へ移動、位置変化をさせることができる。なお、マイクロレンズアレイ43を固定し、周期模様が形成された透過板41を移動させる機構にしても良い。アクチュエータ46、48として、ピエゾ素子、超音波モーター、ボイスコイルモーターなどを使用することができる。
Further, since the
図5の機能ブロック図に戻り、説明を続ける。
上述したように、制御部201と演算部205とで構成されたCPUは、瞳撮影部203、例えばカメラで撮影された観察者の画像から眼の瞳を認識する。そして、CPUは、瞳の位置と、予め分かっている光射出点群像(図7の19a、19b、19c、或いは図9の24)との位置を比較する。
両者の位置差に基づいて制御信号を発生させる。Returning to the functional block diagram of FIG.
As described above, the CPU configured by the
A control signal is generated based on the positional difference between the two.
CPUの機能は、表示装置が設置されている携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器のCPUと兼用しても良い。さらに、観察者の瞳を撮影するカメラも、表示装置が設置されている電子機器に予め設けられているカメラを用いても良い。 The function of the CPU may be shared with the CPU of an electronic device such as a mobile phone or a digital camera in which the display device is installed. Furthermore, a camera that captures the eyes of the observer may be a camera that is provided in advance in an electronic device in which a display device is installed.
このような構成により、投影光束の内、最も近い光束に瞳が一致するようにユニットの向きを調整することにより、ユニットの傾き調整量を最低限に抑えることができる。 With such a configuration, the amount of tilt adjustment of the unit can be minimized by adjusting the direction of the unit so that the pupil coincides with the closest light beam among the projected light beams.
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態に係る表示装置の概略構成を示している。画素であるレンズ2a、2b、2cそれぞれに対応した、複数の光射出点を有する光射出点群18a、18b、18cが設けられている。なお、簡単のため、光射出点群18a、18b、18cおよびレンズ2a、2b、2cは、それぞれ3つのみ記載されているが、光射出点群およびレンズの配置される数は、3に限定されない。(Second Embodiment)
FIG. 7 shows a schematic configuration of the display device according to the second embodiment. Light
光射出点群18a、18b、18cは、情報画素或いはサブ画素に含まれる光射出点で構成されている。図1に示した第1実施形態は、第2実施形態における光射出点群に含まれる光射出点が一つの場合である。光射出点群18a、18b、18cは、レンズ2bによって投影されて、光射出点群像19a、19b、19cを形成する。
The light
なお、レンズ2aによる光射出点群18a、18bの像は、光射出点像19b、19cである。また、レンズ2cによる光射出点群18b、18cの像は、光射出点像19a、19bである。
The images of the light
光射出点群18a、18b、18c内の光射出点20a、20b、20cから射出される光は、レンズ2a、2b、2cによって、表示の観察者の眼のレンズ3の瞳に、それぞれの像が重なるように投影される。このことは、第1実施形態で上述した内容と同様である。
The light emitted from the
レンズ2a、2b、2cは、眼のレンズ3によって網膜上に投影され、レンズ像21a、21b、21cとなる。光射出点20a、20b、20cに画像の信号を与えると、観察者は画像を見ることが出来る。
The
光射出点群18a、18b、18cのピッチPpと、レンズ2a、2b、2cのピッチLpの関係も、同様にLp/Pp=(Ff−F)/Ffである。投影された光射出点像は、多数存在しており、その内どれか一つが瞳に入射すれば、観察者は、画像を見ることが出来る。
Similarly, the relationship between the pitch Pp of the light
本実施形態における、その他の効果・作用は、上述の第1実施形態と同様である。なお、光射出点群18a、18b、18cを、R(赤)、G(緑)、B(青)に対応させるとカラー画像を表示できる。
Other effects and operations in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. A color image can be displayed by making the light
図8は、本実施形態の表示装置の一部の構成の詳細を示している。簡単のために、3×3の画素(レンズ)を示している。マイクロレンズアレイ22と、光射出点群23とで構成されている部分を観察者側から見た斜視構成を示している。
FIG. 8 shows details of a part of the configuration of the display device of the present embodiment. For simplicity, 3 × 3 pixels (lenses) are shown. The perspective structure which looked at the part comprised by the
光射出点群23は、マイクロレンズアレイ22のレンズに対応して設けられている。マイクロレンズアレイ22のレンズのピッチLpx、Lpyは、光射出点群のピッチ(通常は情報画素のピッチに相当する)をPpx、Ppyとして、
Lpx=Ppx(Ff−F)/Ff
Lpy=Ppy(Ff−F)/Ff
となる。The light
Lpx = Ppx (Ff−F) / Ff
Lpy = Ppy (Ff−F) / Ff
It becomes.
ここで、Ff、Fbは、それぞれ光射出点群23から瞳までの距離と、光射出点群23とマイクロレンズアレイ22のレンズとの距離である。また、光射出点群23は上記式の条件を満たしていれば、マイクロレンズアレイ22との相対位置に制限はない。例えば、上記式の条件を満足していれば、光射出点群23とマイクロレンズアレイ22のレンズとは、左右に少しずれていても問題ない。
Here, Ff and Fb are the distance from the light
但し、光射出点群23とマイクロレンズアレイ22との間に傾きが存在すると、投影される光射出点が観察者の眼の瞳近傍に投影された時に重ならない。このため、傾きは少ないことが望ましい。
However, if there is an inclination between the light
なお、表示デバイスとして液晶パネルを用いた場合は、その各情報画素に各光射出点群23が対応する。
When a liquid crystal panel is used as the display device, each light
表示デバイスとして、自発光デバイスである有機ELデバイス等を用いた場合は、有機ELデバイス自体で各光射出点群23を形成することができる。この場合、有機ELデバイス自体が、各情報画素として機能する。光射出点を形成せずに情報画素として機能させた場合は、通常の表示装置として作用する。
When an organic EL device or the like that is a self-luminous device is used as the display device, each light
図7に示すように、光射出点群18a、18b、18cは、ピッチPpの周期で配列されている。光射出点群がピンホールアレイのような開口部の場合は、透過構造の透過板である。光射出点群が有機EL等の場合は、周期Ppの発光構造である。そして、上述しているようにマイクロレンズアレイによって周期模様を観察者の瞳に投影している。
As shown in FIG. 7, the light
図9(a)、(b)、(c)は、光射出点群の投影像を示している。投影された光射出点像24は、多数分布している。
図9(a)のように、光射出点像24が観察者の瞳25内に位置する場合は、被写界深度拡大効果が得られる。このため、観察者はピントの合った画像を見ることが出来る。FIGS. 9A, 9B, and 9C show projection images of the light emission point group. Many projected light
As shown in FIG. 9A, when the light
これに対して、図9(b)、(c)に示すように、光射出点像24の位置が観察者の瞳25の位置に一致していない場合は、観察者は画像を観察できない。従って、光射出点像24を移動して、光射出点像24の位置を瞳25の位置に一致させる必要がある。
In contrast, as shown in FIGS. 9B and 9C, when the position of the light
光射出点像24を観察者の瞳25に確実に入射させる構成を、再び図4のフローチャートを用いて説明する。ステップS101において、瞳を撮影するカメラ等を設け、その画像から瞳25を抽出する。ステップS102において、ユニットに対する観察者の瞳25の位置を特定する。
A configuration in which the light
ステップS102において、投影した光射出点像24と位置を特定した瞳25との相対位置を求める。ステップS103において、観察者の瞳25の位置が光射出点像24と一致している場合、ステップS100へ進み、カメラ等で取得した次の画像から再度瞳25を抽出する。そして、その位置を特定し、光射出点像との相対位置を求める。
In step S102, the relative position between the projected light
ステップS103において、光射出点像24と、特定した観察者の瞳25の位置が異なっている場合は、ステップS104へ進み、その位置のずれ量と方向を算出する。そして、ステップS105において、表示装置の傾き等を調整して、投影光束を観察者の瞳に入射させる。
In step S103, when the light
これにより、ピンホールアレイとマイクロレンズアレイを一体的に傾けることにより、光射出点像24の投影位置を移動できる。全ての光射出点像は光射出点群の像として同時に移動する。
Thereby, the projection position of the light
図9(b)に示すように、観察者の瞳25の位置が、最初に一致していた光射出点像24’より僅かにずれている場合には、そのずれを修正する方向に、光射出点群を移動させる。
As shown in FIG. 9B, when the position of the observer's
一方、図9(c)に示すように、観察者の瞳25の位置が、一致していた光射出点像24’の位置よりも大きくずれてしまい、他の光射出点像24”の位置が瞳25の位置に近い場合、その光射出点像が観察者の瞳に入射するように光射出点群を移動させる。
On the other hand, as shown in FIG. 9 (c), the position of the observer's
ここで、表示デバイスとピンホールアレイとマイクロレンズアレイを一体的に傾けても同様の調節が出来る。或いは、ピンホールアレイとマイクロレンズアレイの相対位置をずらしても、光射出点群24の位置を移動できる。
Here, the same adjustment can be performed even if the display device, the pinhole array, and the microlens array are integrally tilted. Alternatively, the position of the light
さらに、光射出点群24の開口を液晶パネルで形成する場合は、液晶パネルに形成する開口を移動させることによって、光射出点群24を移動させることができる。
有機ELデバイスの場合は、その発光位置を移動することで同様の効果を生じさせることが出来る。Further, when the opening of the light
In the case of an organic EL device, the same effect can be produced by moving the light emission position.
瞳の動きを撮影するカメラとしては、図12に示すように携帯電話38に設けられている、使用者を撮影するテレビ電話用のカメラ37をそのまま用いることが出来る。携帯電話38については後述する。
As a camera for photographing the movement of the pupil, a
カメラ37により、携帯電話38の使用者、すなわち表示装置39を見ている観察者の瞳を撮像することが出来る。表示装置39には、本実施形態のピンホールアレイとマイクロレンズアレイが設けられている。そして、上述した構成と制御により、ピントの合わない老眼の人でもピントの合った表示を見ることが出来る。
The
(第3実施形態)
図10は、第3実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの斜視構成を示している。デジタルカメラ33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34、モードボタン35、表示装置36が設けられている。(Third embodiment)
FIG. 10 shows a perspective configuration of a digital camera which is an example of an imaging apparatus according to the third embodiment. The
また、使用者の瞳の動きを追跡するカメラ32が設けられている。使用者は撮像レンズを通して撮像された像を表示装置36で確認しながらレリースボタン34を押して撮影を行う。
Further, a
本実施形態では、表示装置36に図8等で示した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。 In the present embodiment, a display device having a pixel configuration having the microlens array and the light emission point shown in FIG. Therefore, even a person with presbyopia, nearsightedness, or astigmatism can check the displayed image without putting on or taking off the glasses.
これにより、容易に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35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。
Thereby, the focus and composition can be easily confirmed. In addition, since an in-focus image can be confirmed, a GUI (graphical user interface) can be confirmed, and a desired photographing mode can be selected and photographed with the
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36)を備えている。これにより、デジタルカメラ本来の機能を使用することができるのである。 That is, a monitor (display device 36) is provided that allows a person with presbyopia, hyperopia, myopia, or astigmatism to check the display without wearing glasses. Thereby, the original function of the digital camera can be used.
なお、モードボタン35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、モードボタン35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。
最近では、フラットパネルディスプレイ(FPD)の上に重ねて入力装置とするタッチパネルが実用化している。本実施形態でも表示装置36にタッチパネルを重ねて入力装置とすることができる。すなわち、モードボタン35の代わりにタッチパネルを使用することができる。The
Recently, a touch panel that is used as an input device by being superimposed on a flat panel display (FPD) has been put into practical use. Also in this embodiment, a touch panel can be superimposed on the
(第4実施形態)
次に、第4実施形態に係る携帯用の電子機器の一例として携帯電話を説明する。
図11は、第4実施形態に係る携帯電話の斜視構成を示している。携帯電話38は、通話スイッチや文字入力用のテンキー40や表示装置39を備えている。携帯電話38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を備えている。(Fourth embodiment)
Next, a mobile phone will be described as an example of a portable electronic device according to the fourth embodiment.
FIG. 11 shows a perspective configuration of a mobile phone according to the fourth embodiment. The
本実施形態の携帯電話38は、表示装置39として、図8等に記載の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デバイスを用いている。これにより、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。
The
従って、通話だけでなく、実用的にメールをすることができる。また、図示しないカメラモードスイッチを押すことによって、携帯電話38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。
Therefore, not only phone calls but also practical emails can be made. Further, by pressing a camera mode switch (not shown), it is possible to take a picture with a camera (not shown) that is provided integrally with the
本実施形態によれば、老眼や近視、乱視の人でも老眼鏡を掛け外しす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39)を備えているため、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。 According to the present embodiment, a person with presbyopia, myopia, or astigmatism can take a picture while confirming the composition and focus without taking off reading glasses. That is, since a monitor (display device 39) that allows a person with presbyopia, hyperopia, myopia, or astigmatism to check the display without wearing glasses, the function added to the mobile phone can be used. .
なお、表示装置39として液晶パネルを用いた本実施形態による表示装置を使っても良い。なお、使用者を写すテレビ電話用のカメラ37は、瞳の動きを追跡するカメラを兼ねている。
Note that the display device according to the present embodiment using a liquid crystal panel may be used as the
(第5実施形態)
次に、第5実施形態に係る表示装置について説明する。
図2において、
レンズ2と眼のレンズ3までの距離をFf、
光射出点のピッチをPp、
レンズ(マイクロレンズアレイのレンズ)のピッチをLp、
レンズの焦点距離Fと、それぞれしたとき、次式が成立する。
Lp/Pp=(Ff−F)/Ff(Fifth embodiment)
Next, a display device according to a fifth embodiment will be described.
In FIG.
The distance between the
The pitch of the light emission point is Pp,
The pitch of the lens (lens of the micro lens array) is Lp,
When the focal length F of the lens is set, the following formula is established.
Lp / Pp = (Ff−F) / Ff
従って、観察者の位置は、表示装置からFf=Pp×F/(Pp−Lp)を満足する位置であることが好ましい。 Therefore, the position of the observer is preferably a position that satisfies Ff = Pp × F / (Pp−Lp) from the display device.
しかしながら、観察者は、表示装置を、常に一定の位置において観察するとは限らない。観察者と表示装置との距離が、距離Ffと大きく異なると、各マイクロレンズからの光束が観察者の瞳に同時に入射せず、像に影が生じてしまう場合がある。 However, the observer does not always observe the display device at a certain position. If the distance between the observer and the display device is greatly different from the distance Ff, the light flux from each microlens may not enter the observer's pupil at the same time, and the image may be shaded.
また、マイクロレンズアレイのピッチLpを変化させるのは実用的ではない。一方、光射出点または光射出点群のピッチPpを変化させることにより、観察者の瞳の位置に光射出点の像(投影光束)を投影することが出来る。 It is not practical to change the pitch Lp of the microlens array. On the other hand, by changing the light emission point or the pitch Pp of the light emission point group, it is possible to project an image (projection light beam) of the light emission point at the position of the observer's pupil.
すなわち、光射出点または光射出点群のピッチPpを変化させることによって表示装置の観察距離を変化させることができる。この結果、観察者は、影がなくピントの合った画像を見ることができる。 That is, the observation distance of the display device can be changed by changing the light emission point or the pitch Pp of the light emission point group. As a result, the observer can see a focused image without a shadow.
例えば、光射出点として自発光素子である有機EL素子等を用いることにより、その発光位置のピッチを変化させることができる。これにより、光射出点(光射出点群)のピッチPpを変化させることができる。 For example, by using an organic EL element that is a self-luminous element as the light emission point, the pitch of the light emission position can be changed. Thereby, the pitch Pp of a light emission point (light emission point group) can be changed.
また、光射出点または光射出点群の開口を液晶パネルで形成する場合は、液晶パネルに形成する開口のピッチを変化させる。これにより、光射出点または光射出点群のピッチPpを変化させることができる。 Further, when the opening of the light emission point or the light emission point group is formed by a liquid crystal panel, the pitch of the openings formed in the liquid crystal panel is changed. Thereby, the pitch Pp of the light emission point or the light emission point group can be changed.
次に、観察者までの距離を測定して、光射出点の像(投影光束)を観察者の瞳に高い精度で入射させる構成について説明する。例えば、カメラを用いて、瞳までの距離を測定する。自動焦点検出機能によって観察者までの距離を測定する。或いは、観察者の顔の大きさ、瞳の大きさから距離を推定することもできる。 Next, a configuration in which the distance to the observer is measured and the image of the light exit point (projected light beam) is incident on the observer's pupil with high accuracy will be described. For example, the distance to the pupil is measured using a camera. The distance to the observer is measured by the automatic focus detection function. Alternatively, the distance can be estimated from the size of the face of the observer and the size of the pupil.
なお、これは図4、図5で上述した、観察者の瞳の動きに追随する機能と同時に達成することができる。あるいは、観察者の瞳の動きに追随することと、瞳までの距離を測定することとを同時に達成することが望ましい。 This can be achieved simultaneously with the function of following the movement of the observer's pupil described above with reference to FIGS. Alternatively, it is desirable to simultaneously follow the movement of the observer's pupil and measure the distance to the pupil.
図13は、観察者の瞳に追随する機能に付加して、観察者までの距離を測定して反映させる手順を示すフローチャートである。ここで、光射出点は自発光素子とし、観察者までの距離の測定は瞳の大きさで推定する場合を考える。なお、本フローチャートを実行する機能ブロックは、図5を用いて上述した構成と同じである。
また、図4で示したフローチャートと同じ手順には、同一のステップ番号を付す。FIG. 13 is a flowchart showing a procedure for measuring and reflecting the distance to the observer in addition to the function of following the observer's pupil. Here, it is assumed that the light emission point is a self-luminous element, and the distance to the observer is estimated by the size of the pupil. Note that the functional blocks for executing this flowchart are the same as those described above with reference to FIG.
The same steps as those in the flowchart shown in FIG.
ステップS100において、瞳撮影部203、例えば、カメラは、観察者の瞳を撮影する。撮影された瞳画像は、制御部201へ送られる。
In step S100, the
ステップS101において、瞳位置測定部206は、撮影された観察者の瞳の画像から、顔認識画像処理などにより、瞳を抽出して、瞳の位置(瞳の動き)をユニット(投影ユニット)に対して特定する。
In step S101, the pupil
ステップS102において、演算部205は、メモリに格納されている情報と瞳位置の情報とに基づいて、投影した光束(光射出点の投影像)と位置を特定した瞳との相対位置を求める。
In step S102, the
ステップS103において、観察者の瞳位置と投影光束の位置とが一致しているか否かが判断される。ステップS103の判断結果がYes(真)の場合、ステップS106において、演算部205は、得られた瞳の大きさから観察者までの距離を推定する。
ステップS107において、観察者までの距離が変化しているか判断する。初期値は、設計値の距離である。ステップS107の判断結果がNo(偽)の場合、ステップS100に戻る。ステップS107の判断結果がYes(真)の場合、ステップS108において、演算部205は、計算式により光射出点のピッチPpを求める。
ここで、演算部205は、観察者までの距離を演算する測距部を有し、その距離に応じて周期模様の周期を変更する。In step S103, it is determined whether or not the pupil position of the observer matches the position of the projected light beam. When the determination result in step S103 is Yes (true), in step S106, the
In step S107, it is determined whether the distance to the observer has changed. The initial value is a design value distance. If the determination result of step S107 is No (false), the process returns to step S100. When the determination result in step S107 is Yes (true), in step S108, the
Here, the
ステップS109において、制御部201は、光射出点(光射出点群)を形成する自発光表示素子の発光パターンを変更する。その後、ステップS100に戻る。
In step S <b> 109, the
ステップS103の判断結果がNo(偽)の場合、すなわち投影光束の位置と特定した観察者の瞳の位置が異なっていると判断された場合、ステップS104へ進む。 If the determination result in step S103 is No (false), that is, if it is determined that the position of the projected light beam is different from the position of the identified observer's pupil, the process proceeds to step S104.
ステップS104において、演算部205は、両者の位置のずれ量とずれ方向を計算する。ステップS105において、周期模様の光射出点群が形成された自発光表示デバイスでの表示像を移動させる量と方向が自発光表示デバイスの制御部へ送られる。その後、ステップS106へ進む。
In step S104, the
なお、光射出点または光射出点群を瞳に投影する時に、ピントを合わせることが好ましい。
レンズの焦点距離を変化させる技術としては、例えば液晶レンズが知られている。液晶レンズをレンズアレイ状に配列した液晶レンズアレイを用いることによって、光射出点を瞳に投影する時にピントを合わせることができる。Note that it is preferable to focus when projecting the light exit point or the light exit point group onto the pupil.
As a technique for changing the focal length of a lens, for example, a liquid crystal lens is known. By using a liquid crystal lens array in which liquid crystal lenses are arranged in a lens array, it is possible to focus when projecting the light exit point on the pupil.
本実施形態によれば、光射出点または光射出点群の像(投影光束)を観察者の瞳に確実に入射させることができる。 According to this embodiment, an image (projected light beam) of a light exit point or a light exit point group can be reliably incident on the observer's pupil.
(第6実施形態)
次に、第6実施形態に係る表示デバイスを説明する。上記各実施形態と重複する部分の説明は省略する。図14は、表示デバイスとして、自発光デバイスである有機ELデバイスを用いた構成を示している。
瞳の位置を検出して、その発光位置を移動する場合と瞳までの距離を測定して、その発光位置のピッチを変更する場合の動作を説明する。(Sixth embodiment)
Next, a display device according to a sixth embodiment will be described. A description of the same parts as those in the above embodiments will be omitted. FIG. 14 shows a configuration using an organic EL device which is a self-luminous device as a display device.
The operation when the position of the pupil is detected and the light emission position is moved and the distance to the pupil is measured and the pitch of the light emission position is changed will be described.
有機ELデバイスは、既知の如く有機EL材料を薄膜電極で挟んで、電極間に電圧を印加させることにより有機EL材料を発光させている。一般的に、情報画素毎の電極である画素電極と、その反対側の情報画素毎に区別されていない一体的な電極とで構成されている。 As is well known, an organic EL device causes an organic EL material to emit light by sandwiching an organic EL material between thin film electrodes and applying a voltage between the electrodes. Generally, a pixel electrode that is an electrode for each information pixel and an integral electrode that is not distinguished for each information pixel on the opposite side.
情報を表示させる時には、表示する画素電極に電圧を印加することにより情報を表示する。図中矢印のように光射出点を移動する場合、円形の画素電極50から画素電極51に電圧を印加する電極を変更する。これにより、発光位置を矢印で示す方向へ移動させることができる。
When displaying information, the information is displayed by applying a voltage to the pixel electrode to be displayed. When the light emission point is moved as indicated by an arrow in the figure, the electrode for applying a voltage from the
ここで、発光点の移動が大きい場合は、観察者に投影された光射出点像が大きく動きすぎることが発生しうる。そこで、更に好ましくは、図15(a)、(b)で示すように自発光する光射出点を予め複数の画素電極で構成することが望ましい。 Here, when the movement of the light emission point is large, it may occur that the light emission point image projected on the observer moves too much. Therefore, more preferably, it is desirable that the light emission point for self-light emission is constituted by a plurality of pixel electrodes in advance as shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b).
図15(a)、(b)において、黒い四角、白い四角は、それぞれ画素電極52、53である。電圧が印加されていない画素電極52は黒い四角で示す。このため、画素電極52で形成される情報画素は発光しない。
15A and 15B, the black square and the white square are the
これに対して、電圧が印加されている画素電極53は白い四角で示す。画素電極53で構成される情報画素は発光している。画素電極のうち、ほぼ円形の範囲の領域53aで示す画素電極53には電圧が印加されている。これにより、領域53aにおいて、ほぼ円形に発光する。これが一つの光射出点であり、マイクロレンズアレイにより観察者の瞳に投影される。
In contrast, the
また、図15(b)で示すように、光射出点を移動する場合(ピッチの変更の場合も含む)、電圧を印加する画素電極53から画素電極54(斜線を付した四角で示す)へ変更する。これにより、発光領域は、領域53aから領域54aに変化する。これにより、矢印55で示すように光射出点が少し移動する。
As shown in FIG. 15B, when the light emission point is moved (including the case of changing the pitch), from the
本実施形態では、このように光射出点を少しずつ移動させることができるので、観察者の瞳に投影される光射出点像(投影光束)を滑らかに移動させることができる。 In this embodiment, since the light emission point can be moved little by little in this way, the light emission point image (projected light beam) projected on the observer's pupil can be moved smoothly.
以上説明したように、上記各実施形態に係る表示装置及びそれを備える電子機器は、観察者の瞳に瞳径より小さな径の光束を入射させることにより、焦点の合った表示を見ることが出来る効果がある。瞳径より小さな径の光束を入射させる場合は、眼の焦点深度を拡大する効果がある。その結果、被写界深度が拡大して、表示位置に焦点の合わない人でも焦点の合った表示を見ることが可能な表示装置と電子機器を提供することが出来る、という効果を奏する。 As described above, the display device according to each of the above embodiments and the electronic apparatus including the display device can see a focused display by causing a light beam having a diameter smaller than the pupil diameter to enter the pupil of the observer. effective. When a light beam having a diameter smaller than the pupil diameter is incident, there is an effect of expanding the depth of focus of the eye. As a result, it is possible to provide a display device and an electronic device in which the depth of field is expanded and a person who is not focused on the display position can view the focused display.
更に、観察者の瞳の動きに追随して、上記光束を確実に観察者の瞳に入射させることにより、上記効果を確実に発揮させることが出来る。
上記各実施形態の表示装置或いは電子機器を用いれば、老眼の人でも老眼鏡を掛ける(外す)ことなく、焦点の合った表示を見ることが出来る。さらに、上記各実施形態の表示装置或いは電子機器は、老眼の観察者の眼の負担を軽減し、老眼鏡その他の光学部材を追加することなく観察することができる。Furthermore, following the movement of the pupil of the observer, the above-described effect can be reliably exhibited by making the light beam incident on the pupil of the observer.
By using the display device or electronic device of each of the above embodiments, even a presbyopic person can see a focused display without wearing (removing) reading glasses. Furthermore, the display device or electronic device according to each of the above embodiments can reduce the burden on the eyes of a presbyopic observer and can be observed without adding reading glasses or other optical members.
従って、上記各実施形態にかかる携帯電話やデジタルカメラ、電子ブック等のモバイル機器やカーナビゲーションシステム、PCのモニター画面等は、老眼鏡の掛け外しすることなく、老眼の人でも焦点が合った状態でその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、焦点の合った画像(絵だけでなく文字など、表示される全ての情報のこと)を見ることが出来る。 Therefore, mobile devices such as mobile phones, digital cameras, electronic books, car navigation systems, PC monitor screens, etc. according to the above embodiments are not focused on reading glasses, and even in presbyopic people are in focus. You can see the display. Furthermore, even a person with hyperopia or nearsightedness can see a focused image (all displayed information such as characters as well as pictures) without using glasses.
このため、上記各実施形態に係る電子機器では、通常の電子機器では表示を見ることができない老眼あるいは近視、乱視等の人でも、焦点が合った表示でその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。 For this reason, in the electronic device according to each of the above embodiments, even a person with presbyopia or myopia or astigmatism who cannot see the display with a normal electronic device understands the display content with a focused display and accurately Electronic devices can be operated.
以上のように、本発明に係る表示装置、それを備える電子機器、投影ユニットは、携帯電話、撮像装置、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。 As described above, the display device, the electronic device including the display device, and the projection unit according to the present invention are useful for mobile devices such as a mobile phone, an imaging device, a mobile phone including an FPD, a digital camera, and an electronic book.
1 光射出点
1a、1b、1c 光射出点
2 レンズ
2a、2b、2c レンズ
3 眼のレンズ
4 光射出点像
5 網膜
6a、6b、6c レンズの像
7a、7b、7c、7d 光線
8a、8b、8c、8d 光線
9a、9b 光射出点
10a、10b 点
11、12、13、14 光束
15 表示デバイス
16 ユニット(投影ユニット)
17 圧電素子
18a、18b、18c 光射出点群
19a、19b、19c 光射出点群像
20a、20b、20c 光射出点
21a、21b、21c レンズの像
22 マイクロレンズアレイ
23 光射出点群
24 光射出点像
25 瞳
32 カメラ
33 デジタルカメラ
34 レリースボタン
35 モードボタン
36 表示装置
37 カメラ
38 携帯電話
39 表示デバイス
40 テンキー
41 周期模様が形成された透過板
42 枠
43 マイクロレンズアレイ
44 板バネ
45 枠
46 アクチュエータ
47 板バネ
48 アクチュエータ
50、51、52、53、54 画素電極
53a、53b 領域
201 制御部
202 メモリ
203 瞳撮影部
204 駆動機構
205 演算部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
17
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる表示装置は、光射出点が周期模様として形成されている周期模様形成部と、
前記周期模様形成部に対向して配置され、前記周期模様を観察者の瞳の位置に結像するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイにより結像した前記周期模様の像を前記瞳の動きに追随させる像位置調整部と、
を有し、
前記光射出点の像の径が、前記瞳の径より小さいことを特徴とする。
また、他の側面において本発明に従う電子機器は、上述の表示装置を有することを特徴とする。
To solve the above problems and achieve the object, a display device according to the present invention, a periodic pattern forming portion where the light emission point is formed as a periodic pattern,
A microlens array that is disposed to face the periodic pattern forming unit and forms an image of the periodic pattern at a position of an observer's pupil;
An image position adjusting unit that follows the movement of the pupil with the periodic pattern image formed by the microlens array;
I have a,
The diameter of the image of the light exit point is smaller than the diameter of the pupil .
In another aspect, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-described display device.
Claims (25)
前記周期模様形成部に対向して配置され、前記周期模様を観察者の瞳に投影するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイにより投影された前記周期模様の像を前記瞳の動きに追随させる像位置調整部と、
を有することを特徴とする表示装置。A periodic pattern forming portion in which a periodic pattern is formed;
A microlens array that is arranged to face the periodic pattern forming unit and projects the periodic pattern onto the pupil of an observer;
An image position adjustment unit that follows the movement of the pupil with the image of the periodic pattern projected by the microlens array;
A display device comprising:
マイクロレンズは、周期Lpで形成され、
前記周期Ppと前記周期Lpとが以下の条件式を満足す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。
Lp/Pp=(Ff−F)/Ff
ただし、Fは前記マイクロレンズの焦点距離、Ffは前記マイクロレンズと前記周期模様の像との距離である。The periodic pattern is formed with a period Pp,
The microlens is formed with a period Lp,
The display device according to claim 1, wherein the period Pp and the period Lp satisfy the following conditional expression.
Lp / Pp = (Ff−F) / Ff
Here, F is the focal length of the microlens, and Ff is the distance between the microlens and the periodic pattern image.
表示デバイスと、
前記表示デバイスに表示された情報を透過する周期模様を有する透過板と、
を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の表示装置。The periodic pattern forming portion is
A display device;
A transmission plate having a periodic pattern for transmitting information displayed on the display device;
The display device according to claim 1, comprising:
前記周期模様形成部に対向して配置され、前記周期模様を観察者の瞳に投影するマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイにより投影された前記周期模様の像を前記瞳の動きに追随させる像位置調整部と、
を備えたことを特徴とする投影ユニット。A periodic pattern forming portion in which a periodic pattern is formed;
A microlens array that is arranged to face the periodic pattern forming unit and projects the periodic pattern onto the pupil of an observer;
An image position adjustment unit that follows the movement of the pupil with the image of the periodic pattern projected by the microlens array;
A projection unit comprising:
前記透過板と、前記マイクロレンズアレイとの位置を相対的に動かすことを特徴とする請求項9に記載の表示装置。An urging member and an actuator,
The display device according to claim 9, wherein the positions of the transmission plate and the microlens array are relatively moved.
前記周期模様形成部は、情報画素としても機能することを特徴とする請求項1〜5のいずれかの一項に記載の表示装置。The periodic pattern forming unit has a self-luminous display device,
The display device according to claim 1, wherein the periodic pattern forming unit also functions as an information pixel.
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