WO2005116722A1 - 画像表示装置 - Google Patents

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WO2005116722A1
WO2005116722A1 PCT/JP2005/009452 JP2005009452W WO2005116722A1 WO 2005116722 A1 WO2005116722 A1 WO 2005116722A1 JP 2005009452 W JP2005009452 W JP 2005009452W WO 2005116722 A1 WO2005116722 A1 WO 2005116722A1
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WO
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point light
light source
image display
distance
image
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Application number
PCT/JP2005/009452
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tomohiko Hattori
Original Assignee
Sea Phone Co., Ltd.
Arisawa Mfg. Co., Ltd.
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Publication date
Application filed by Sea Phone Co., Ltd., Arisawa Mfg. Co., Ltd. filed Critical Sea Phone Co., Ltd.
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Priority to US11/596,216 priority patent/US20070222954A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/02—Viewing or reading apparatus
    • G02B27/022—Viewing apparatus
    • G02B27/024—Viewing apparatus comprising a light source, e.g. for viewing photographic slides, X-ray transparancies
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0093—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking

Definitions

  • the present invention relates to an image display device, and more particularly, to an image display device that projects an image appearing on a transmission type image display plate.
  • Image display devices are widely used in personal computers, home televisions, mobile phones, game machines, and the like, and various types of images having high resolution have been proposed. In order to view the images displayed with these tools, it is necessary to correct them by a considerable number of people today. In addition, small characters become difficult to see due to aging. Thus, the sharpness of the image depends on the eyesight of the observer. In addition, tiredness is increased by watching the screen for a long time. Visual acuity decreases. On the other hand, in an image display device, light emitted from a point light source is condensed on a pupil of an observer by a lens, and an image is directly projected on a retina. Some are made to be recognized by observers.
  • Patent Document 1 discloses a method in which the position of the observer's pupil is detected and analyzed by a camera or the like in order to match the position of the observer's pupil with the image forming position of the point light source, and the position of the point-like light source is determined.
  • a technique has been disclosed in which the point light source is moved so that the image forming position of the point light source always matches the pupil of the observer by following the observer.
  • Patent Document 1 JP-A-2002-318365
  • Patent Document 1 requires a means for specifying the position of the observer's pupil and changing the point-like light emission position, which is complicated.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an image display device which has a simple configuration and is capable of displaying a sharp image with high sharpness following the movement of an observer.
  • Means for solving the problem [0006]
  • the invention according to claim 1 is an image display device provided with an imaging member that forms an image of a point light source at a predetermined position, as means for projecting an image displayed on the transmission type image display plate.
  • a point light source array in which a large number of the point light sources are dispersedly arranged in a plane direction to form an array; and the ratio of the distance between the adjacent point light sources to the distance to the imaging member is also determined by the point light array force.
  • the image member force is set to be substantially equal to the ratio of the human pupil diameter to the distance to the predetermined position.
  • FIGS. 1 and 2 respectively show the concept of the invention according to claim 1, in which the point light sources 120 of the point light source array 12 form images at predetermined positions F0 to F6 by the imaging members 13, 13A.
  • the predetermined positions FO to F6 are located on a virtual surface facing the image display device, but are dispersed in large numbers according to the number of the point light sources 120.
  • the above-mentioned figure shows a case where the observer faces the image display device of the present invention such that the pupil of the observer's eyeball 2 comes to the predetermined position FO among the predetermined positions F0 to F6 which are strong.
  • the light from the point light source 120 enters the crystalline lens 21 from the pupil of the eyeball 2, and the display image D of the transmission type image display panel 11 is projected on the retina 22. Since a point light source 120 substantially condenses one point of light at the position of the crystalline lens 21 of the eyeball 2, the resolution of the projected image I on the retina 22 does not depend on the imaging ability of the crystalline lens 21. Therefore, the sharpness is high. In addition, since the tension of the ciliary body is reduced, there is little feeling of fatigue even after long hours of staring.
  • the ratio of the distance between the adjacent point light sources 120 to the distance from the point light source array 12 to the imaging members 13 and 13A Force of the person on the distance from the imaging members 13 and 13A to the predetermined position FO It should be equal to the ratio of the pupil diameter.
  • the distance between the images of the adjacent point light sources 120 that form an image at the predetermined position FO becomes equal to the pupil diameter, so that the image forming members 13 and 13A that independently perform the image forming operation are formed.
  • 130 only one of the point light sources 120 simultaneously forms an image at the position of the observer's pupil. Therefore, the display image D does not appear multiple times to the observer.
  • the point light sources 120 that form an image with the observer's pupil sequentially move to the adjacent point light sources 120.
  • the observable position force is not fixed to one point, and the displayed image is There is no observing position, the range visible to the observer is continuous, and there is no discomfort. In this manner, an operation substantially equivalent to the movement of the point light source following the movement of the observer so that the point light source forms an image on the pupil of the observer can be achieved.
  • the imaging member is formed in an array.
  • FIG. 2 shows the concept of the invention according to claim 2.
  • the imaging member 13 has a single element that performs an independent imaging operation, whereas the imaging member 13A in FIG. Are arranged in an array. Thereby, the same operation as the operation of the invention according to claim 1 is achieved, and the thickness of the imaging member 13A is reduced, so that the entire image display device can be compacted.
  • a driving unit for driving the point light source array or the image forming member is provided, and the point light source array and the image forming member are provided. The distance to can be adjusted.
  • the image forming position of the point light source can be moved away from or closer to the image display device. Thereby, the degree of freedom of the position suitable for observation can be increased in the front-back direction.
  • the point light source array is configured by a light source that can be switched on and off for each point light source, and substantially partly.
  • the distance between the adjacent point light sources can be adjusted by thinning out the point light sources.
  • the point light source array force also changes relative to the distance to the imaging member so that the ratio becomes equal to the ratio.
  • the ratio of the distance between the point light sources can be changed.
  • FIG. 3 shows an image display device according to a first embodiment of the present invention.
  • the image display device includes a multi-lens 5 as an imaging member, a liquid crystal display panel 3 as a transmission type image display panel, and a point light source array. 4 is provided.
  • the point light source array 4 includes a screen 42 having a predetermined pattern formed of a light source light shielding part and a light source transmission part formed on a base material on the viewer side of a backlight 41 used in a general liquid crystal display device.
  • the point light source 401 is emitted toward the observer 6.
  • the multi-lens 5 is provided on the side of the point light source 401 of the liquid crystal display panel 3, and condenses the light emitted from the point light source array 4 at the position of the pupil of the observer 6, and connects the point light source 401 at the position of the pupil. Image.
  • the liquid crystal display panel 3 projects an image on the retina of the observer 6 using the point light source 401 as a backlight.
  • the screen 42 and the point light source 401 will be described later.
  • the multi-lens 5 for example, a multi-Fresnel lens in which Fresnel lenses, which are imaging elements that independently form an image, are provided in an array is used. As a result, the lens thickness becomes thinner, and the entire device can be made thinner and smaller. Further, the multi-lens 5 may be a convex lens array in which convex lenses are provided in an array. In FIG. 3 described above, the force of drawing the multi-lens 5 like a convex lens array is not limited to this. The same applies to the following embodiments.
  • liquid crystal display plate 3 a liquid crystal display plate of a general liquid crystal display device, such as a polarizing plate, a glass substrate having a transparent electrode, or a liquid crystal material, can be used.
  • FIG. 4A is a view taken in the direction of the arrow IV in FIG. 3, and shows the point light source array 4 viewed from the multi-lens 5 side.
  • the screen 42 may be attached to the observer side surface of the backlight 41 via an adhesive or the like, and the pattern of the screen 42 may be formed by a printing method or the like.
  • the pattern is formed by forming innumerable minute hole patterns 421 as light source transmitting portions in a lattice pattern on a black background as the light source light shielding portion.
  • FIG. 4B shows a part of a specific pattern, and the hole patterns 421 are positioned in such a manner that the intervals between the adjacent hole patterns 421 are equal. Accordingly, the point light source array 4 has a large number of point light sources 401 dispersedly arranged on a plane, and the interval between adjacent point light sources 401 is constant.
  • the ratio of the distance between the adjacent point light sources 401 to the distance from the point light source array 4 to the multi-lens 5 is equal to the ratio of the human pupil diameter to the distance from the multi-lens 5 to the observer 6.
  • FIG. 5 shows an image display device according to a second embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is applied to an image display device for a portable telephone.
  • the multi-lens 5A and the point light source array 4A are arranged behind the liquid crystal display panel 3A from the liquid crystal display panel 3A side.
  • the multi-lens 5A is preferably a thin multi-lens lens in consideration of portability and operability of a mobile phone.
  • FIG. 6 shows the point light source array 4A.
  • the point light source array 4A is a so-called organic EL element.
  • the metal electrode layer 44 and the transparent electrode layer 4 sandwich the organic light emitting layer 43 on the surface of the glass substrate.
  • the metal electrode layer 44 and the transparent electrode layer 45 are each formed in a narrow band shape, and a large number of them are arranged in the width direction at a predetermined pitch.
  • the metal electrode layer 44 and the transparent electrode layer 45 extend in the orthogonal direction and form a matrix wiring.
  • a light emitting portion appears on the light emitting layer 43 at a position where the metal electrode layer 44 and the transparent electrode layer 45 intersect, and a number of point light sources 401A are formed at lattice positions. Is done. Therefore, it can be said that the point light source array 4A in the present embodiment also has a large number of point light sources dispersedly arranged on a plane similarly to the first embodiment.
  • the distance between the adjacent point light sources 401A is defined by the pitch between the metal electrode layer 44 and the transparent electrode layer 45.
  • the distance between the multi-lens 5A and the observer 6 is 300 mm. This is a clear vision distance.
  • the distance between the point light source array 4A and the multi-lens 5A is 8 mm in consideration of portability and operability of the mobile phone.
  • the ratio of the distance between the adjacent point light sources 401A to the distance from the point light source array 4A to the multi-lens 5A is the ratio of the human pupil diameter to the distance to the multi-lens 5A force observer 6.
  • FIG. 7 shows an image display device according to the present embodiment.
  • An actuator 7 which is a driving means that expands and contracts in the direction in which the multi-lens 5A faces the point light source array 4A, is provided, and the distance between the multi-lens 5A and the point light source array 4A can be adjusted.
  • the actuator 7 may be configured by a piezo stack in which the amount of expansion and contraction changes by piezoelectric action according to the charged amount.
  • the point light source array 4A only the point light source 401A at a predetermined position can be turned on by the drive circuit 83, and the point light source 401A can be substantially thinned out. Thinning is performed by setting the point light source 401A to be turned on and the point light source 401A to be turned off so that the point light sources 401A are arranged at equal intervals in the vertical and horizontal directions. Make sure that 401 A is uniform in the plane. In this case, it goes without saying that the point light source array 4A can adopt any of a passive matrix system and an active matrix system.
  • the powerful actuator 7 and the point light source array 4A are controlled by the control unit 81.
  • the control unit 81 outputs a control signal to the drive circuit 82 of the actuator 7 and outputs a control signal to the drive circuit 83 of the point light source array 4A, thereby simultaneously connecting the multi-lens 5A and the point light source array 4A. Adjusting the spacing and adjusting the spacing between adjacent point light sources 401A in the point light source array 4A Adjustments are made simultaneously.
  • a CCD camera 84 is arranged in the vicinity of the liquid crystal display panel 3A so as to face the observer, similarly to the liquid crystal display panel 3A, and is configured to photograph the observer operating the mobile phone.
  • the output signal of the CCD camera 84 is input to the control unit 81, and the distance from the mobile phone to the observer, that is, the distance between the multi-lens 5A and the observer is known based on the observer image.
  • the actuator 7 is controlled such that the closer the observer is to the image display device, that is, to the multi-lens 5A, the wider the distance between the multi-lens 5A and the point light source array 4A.
  • the point light source array 4A is controlled so that the point light source 401A of the point light source array 4A is interposed. According to the distance between the point light sources 401A, the density of the point light sources 401A becomes low, and the interval between the adjacent point light sources 401A becomes wide.
  • the liquid crystal display panel 3 follows the observer so that the point light source forms an image with the observer's pupil. If the displayed image is not a double image, the density of the point light source is adjusted so as to be denser in the range, so that the observable range of the observer in the front and rear direction is expanded, and further use, arbitrariness, etc. become.
  • FIG. 8 shows an image display device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the imaging member is a tandem lens 5B including a large-diameter lens 5a and a multi-lens 5b, and the large-diameter lens 5a is disposed on the liquid crystal display panel 3 side.
  • the multi-lens 5b is arranged on the point light source array 4 side.
  • the focal length of the large-aperture lens 5a is fl and the focal length of the multi-lens 5b is f2, and the distance between the multi-lens 5b and the point light source array 4 is set to f2, the distance fl from the large-aperture lens 5a This is the imaging position of the point light source 401 of the point light source array 4 (see FIG. 4B).
  • the imaging member that forms an image of the point light source may be a combination of a plurality of lenses.
  • the large-aperture lens 5a is located on the multi-lens 5b side of the liquid crystal display panel 3, but the large-aperture lens 5a is located on the opposite side of the multi-lens 5b across the liquid crystal display panel 3. Is also good.
  • a single large-diameter lens may be used.
  • a reflection type imaging member such as a concave mirror or a Fresnel concave mirror which is not limited to the refraction type imaging member may be used.
  • a diffraction type imaging member represented by a hologram may be used.
  • the present invention can be applied to an image display device that displays not only a planar image but also a stereoscopic image, as long as a transmission type image display plate is used as a means for projecting an image.
  • the present invention relates to an X-ray film, which is a transmission-type image display panel, such as a personal computer or a mobile phone, in which a transmission-type image display panel is not limited to one that is previously incorporated in the apparatus. Can be applied to the set each time.
  • the ratio of the distance between adjacent point light sources to the distance between the point light source array force and the imaging member is determined by the ratio of the distance between the imaging member force and the point light source to the imaging position. It is a requirement of the invention that the ratio be set equal to the diameter ratio.
  • the ratio of the distance between adjacent point light sources to the distance to the imaging member is also greater than the ratio of the human pupil diameter to the distance from the imaging member to the imaging position of the point light source. If the ratio is too large, it is possible to prevent the display image from being double-viewed to the observer. Therefore, the above “equal” means that the display image is visually recognized not only when both ratios have exactly the same value.
  • the ratio of the distance between adjacent point light sources to the distance to the imaging member depends on the imaging member power. This also includes the case where the ratio is larger than the ratio of the human pupil diameter to the distance to the imaging position of the light source.
  • FIG. 1 is a first conceptual diagram of an image display device of the present invention.
  • FIG. 2 is a second conceptual diagram of the image display device of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a side surface of a main part of the image display device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 (A) is a view on arrow IV in FIG. 3, and (B) is an enlarged view of a part thereof.
  • FIG. 5 is a view showing a side surface of a main part of an image display device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of members constituting the image display device.
  • FIG. 7 is a view showing a side surface and an electric configuration of a main part of an image display device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a side surface of a main part of an image display device according to a fourth embodiment of the present invention. Explanation of symbols

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Abstract

  透過型画像表示板に表示された画像を投影する手段として、点光源を観察者の瞳に結像させる結像部材を設けた画像表示装置において、構成簡単に観察者の移動に追随させることである。   点光源１２０を面方向に多数分散配置してアレイ状とした点光源アレイ１２を設け、観察者が移動しても瞳位置で結像する点光源１２０が隣の点光源１２０に移動していくようにする。点光源アレイ１２から結像部材１３までの距離に対する、相隣れる点光源１２０の間隔の比率が、結像部材１３から点光源１２０の結像位置までの距離に対する人の瞳径の比率と等しくなるように設定し、多重像として視認されるのを回避しながら、視認不能領域ができないようにする。

Description

画像表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、画像表示装置に関し、特に、透過型画像表示板に現れた画像を投影さ せる画像表示装置に関する。
背景技術
[0002] 画像表示装置は、パーソナルコンピュータ、家庭用テレビ、携帯電話機、遊技機な どに広く用いられており、高い解像度を有する画質のものも種々、提案されている。し 力しながら、これらで表示された画像を視認するのに、今日、相当数の者カ ガネ等 による矯正が必要である。また、小さな文字は加齢により見づらくなつていく。このよう に映像の鮮鋭度は観察者の視力に依存している。また、長時間、画面を見続けること により疲労感が増大する。視力低下も進む。一方、画像表示装置には、点光源から 出射された光をレンズにより観察者の瞳に集光させて、網膜に映像を直接投影し、観 察者の眼球の調節機能によらずに映像を観察者に認識させるようにしたものがある。
[0003] 特許文献 1には、観察者の瞳位置と点光源の結像位置とを一致させるために、観 察者の瞳の位置をカメラなどにより検出'解析を行い、点状光源位置を移動させるこ とで、移動する観察者に追随して点光源の結像位置を常に観察者の瞳に合わせるよ うにした技術が開示されて 、る。
特許文献 1 :特開 2002— 318365号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力しながら、特許文献 1の技術では、観察者の瞳の位置を特定し点状光出射位 置を変えるための手段が必要となり、複雑となる。
[0005] 本発明は前記実情に鑑みなされたもので、構成が簡単で観察者の移動に追随して 鮮鋭度の高 ヽ画像を表示することのできる画像表示装置を提供することを目的とする 課題を解決するための手段 [0006] 請求項 1記載の発明では、透過型画像表示板に表示された画像を投影する手段と して、点光源を所定位置に結像させる結像部材を設けた画像表示装置であって、 前記点光源を面方向に多数分散配置してアレイ状とした点光源アレイを設け、 該点光源アレイ力も前記結像部材までの距離に対する、相隣れる点光源の間隔の 比率が、前記結像部材力 前記所定位置までの距離に対する人の瞳径の比率とほ ぼ等しくなるように設定する。
[0007] 図 1,図 2はそれぞれ請求項 1に係る発明の概念を示すもので、点光源アレイ 12の 点光源 120は結像部材 13, 13Aにより所定位置 F0〜F6で結像する。所定位置 FO 〜F6は画像表示装置と対向する仮想の面上に位置するが、点光源 120の数に応じ て多数、分散している。前掲図は、力かる所定位置 F0〜F6のうち、所定位置 FOに 観察者の眼球 2の瞳がくるように観察者が本発明の画像表示装置と向き合ったときを 示している。この場合において、点光源 120からの光が眼球 2の瞳より水晶体 21に入 射して、透過型画像表示板 11の表示画像 Dが網膜 22上に投影される。点光源 120 力もの光が実質的に眼球 2の水晶体 21の位置に一点集光しているため、網膜 22上 の投影画像 Iの解像度が水晶体 21の結像能力に依存しない。したがって、鮮鋭度が 高い。さらに、毛様体の緊張が軽減されるので、長時間見つづけていても疲労感が 少ない。
[0008] さらに、点光源アレイ 12から結像部材 13, 13Aまでの距離に対する、相隣れる点 光源 120の間隔の比率力 結像部材 13, 13Aから前記所定位置 FOまでの距離に 対する人の瞳径の比率と等しくなるようにする。これにより、所定位置 FOで結像する 相隣れる点光源 120の像の間隔が瞳径と等しくなるので、結像部材 13, 13Aについ て、独立して結像作用をする結像部材要素 13, 130に注目したとき、点光源 120のう ち、観察者の瞳の位置で同時に結像する点光源は一つだけとなる。したがって、表 示画像 Dが観察者に多重に映じることはない。さらに、観察者の移動により瞳の位置 が所定位置 F1〜F6へ変わることにより、観察者の瞳で結像する点光源 120は順次 、隣の点光源 120に移動していく。観察者の立場では、ある点光源 120からの光が 自己の瞳から外れると、即座に前記点光源 120の隣の点光源 120からの光が瞳に入 つてくる。したがって、観察可能位置力 1点に固定されないし、表示画像を視認不能と なる観察位置が生じずに観察者が視認可能な範囲が連続し、違和感がない。このよ うに、点光源が観察者の瞳に結像するように観察者の移動に追随して点光源が移動 するのと実質的に等価な作用を奏することができる。
[0009] 請求項 2記載の発明では、請求項 1の発明の構成にぉ 、て、前記結像部材はァレ ィ状に構成する。
[0010] 前掲図 2は請求項 2に係る発明の概念を示している。図 1では結像部材 13におい て独立して結像作用をする要素が単一であるのに対して、図 2の結像部材 13Aでは 、独立して結像作用をする結像部材要素 130がアレイ状に複数配置されている。こ れにより、請求項 1に係る発明の作用と同等の作用を奏するとともに、結像部材 13A が薄型化し、画像表示装置全体のコンパクトィ匕を図ることが可能となる。
[0011] 請求項 3記載の発明では、請求項 1または 2の発明の構成において、前記点光源 アレイまたは前記結像部材を駆動する駆動手段を具備せしめて、前記点光源アレイ から前記結像部材までの距離を調整可能とする。
[0012] 前記点光源アレイ力 結像部材までの距離が変わることで、点光源の結像位置を 画像表示装置から離したり、近づけたりすることができる。これにより、観察に好適な 位置の自由度を前後方向に広げることができる。
[0013] 請求項 4記載の発明では、請求項 1ないし 3の発明の構成において、前記点光源ァ レイは、各点光源ごとにオンオフの切替えが自在な光源により構成し、実質的に一部 の点光源を間引くことにより前記相隣れる点光源の間隔を調整可能とする。
[0014] 結像部材カも所定位置までの距離に対する、人の瞳径の比率が変わるのに応じて 、該比率と等しくなるように、点光源アレイ力も結像部材までの距離に対する、相隣れ る点光源の間隔の比率を変化させることができる。これにより、観察者が前後方向に 大きく移動しても観察者にぉ 、て多重像と視認されるのを防止することができる。また 、前後方向における観察者の観察可能な範囲を広げることが可能となる。
発明を実施するための最良の形態
[0015] (第 1実施形態）
本発明の第 1の実施形態となる画像表示装置を図 3に示す。画像表示装置は、結 像部材であるマルチレンズ 5、透過型画像表示板である液晶表示板 3、点光源アレイ 4を備える。
[0016] 点光源アレイ 4は、一般的な液晶表示装置に用いられるバックライト 41の観察者側 に、基材に光源遮光部と光源透過部とからなる所定の模様を形成したスクリーン 42 を備え
,点光源 401を観察者 6に向けて出射するものである。マルチレンズ 5は、液晶表示 板 3の点光源 401側に設けられ，点光源アレイ 4から出射された光を観察者 6の瞳の 位置に集光させ、当該瞳の位置で点光源 401を結像させる。液晶表示板 3は、点光 源 401をバックライトとして観察者 6の網膜に画像を投影する。スクリーン 42および点 光源 401につ ヽては後述する。
[0017] マルチレンズ 5は、例えば、独立して結像作用をする結像要素であるフレネルレン ズをアレイ状に設けたマルチフレネルレンズが用いられる。これにより、レンズ厚が薄 くなり、装置全体を薄型化、小型化が可能となる。また、マルチレンズ 5には、凸レン ズをアレイ状に設けた凸レンズアレイとするのもよい。なお、前掲図 3ではマルチレン ズ 5を凸レンズアレイ様に描いている力 これに限定されるものではない。以下の実施 形態において同じである。
[0018] 液晶表示板 3は、偏光板、透明電極を有するガラス基板、液晶材料など力 なる、 一般的な液晶表示装置の液晶表示板を用いることができる。
[0019] スクリーン 42および点光源 401について説明する。図 4 (A)は図 3における IV矢視 図であり、マルチレンズ 5側からみた点光源アレイ 4を示している。スクリーン 42は例 えばバックライト 41の観察者側の面に粘着剤等を介して取付けてもよぐスクリーン 4 2の前記模様は、印刷法等により形成してもよい。
[0020] 本実施形態における前記模様は、前記光源遮光部たる黒地に、無数の微小な前 記光源透過部たる孔パターン 421を格子状に形成したものである。図 4 (B)は具体的 な模様の一部を示したものであり、孔パターン 421は、隣れる孔パターン 421との間 隔がいずれも等しい状態で位置している。したがって、点光源アレイ 4は、平面上に 多数の点光源 401を分散配置したものであり、かつ、相隣れる点光源 401の間隔は 一定である。
[0021] 相隣れる孔パターン 421の間隔すなわち相隣れる点光源 401の間隔は次のように 設定する。ここでは、本画像表示装置をパーソナルコンピュータのディスプレイに適 用するものとして説明する。マルチレンズ 5と観察者 6との間隔は 500mmと想定した 。また、人の瞳径の代表値は 7mmである。一方、マルチレンズ 5の焦点距離を 100m mとすれば、点光源アレイ 4とマルチレンズ 5との間隔 zは、点光源 401が観察者 6位 置で結像するには、（1Z100) = (1/z) + (1Z500)より、 125mmである。このとき 、点光源アレイ 4からマルチレンズ 5までの距離に対する、相隣れる点光源 401の間 隔の比率が、マルチレンズ 5から観察者 6までの距離に対する人の瞳径の比率と等し くなるようにするには、相隣れる孔パターン 421の間隔を Xとして、 xZl25 = 7Z500 より、 x= l . 75mmとする。
[0022] これにより、点光源が観察者の瞳に結像するように観察者の移動に追随して点光 源が移動するのと実質的に等価な作用を奏することができる。
[0023] (第 2実施形態）
本発明の第 2の実施形態になる画像表示装置を図 5に示す。本実施形態は携帯電 話機用の画像表示装置に適用したものである。液晶表示板 3Aの背後に、液晶表示 板 3A側からマルチレンズ 5A、点光源アレイ 4Aを配設したものである。マルチレンズ 5Aは、携帯電話機の携帯性および操作性を考慮して薄型化の可能なマルチフレネ ルレンズとするのがよい。
[0024] 点光源アレイ 4Aを図 6に示す。点光源アレイ 4Aはいわゆる有機 EL素子である。図 示しな 、ガラス基板の板面に有機物の発光層 43を挟んで金属電極層 44、透明電極 層 4
5を設けたもので、金属電極層 44および透明電極層 45は、いずれも細い帯状に形 成されたものが所定のピッチで幅方向に多数配置されている。金属電極層 44と透明 電極層 45とはこれらが直交方向に伸び、マトリックス配線となっている。金属電極層 4 4および透明電極層 45から給電すると、金属電極層 44と透明電極層 45とが交叉す る位置で前記発光層 43に発光部が現れ、格子状位置に点光源 401Aが多数形成さ れる。したがって、本実施形態における点光源アレイ 4Aも第 1実施形態と同様に平 面上に点光源を多数分散配置したものということができる。このときの相隣れる点光 源 401Aの間隔は金属電極層 44および透明電極層 45のピッチで規定される。 [0025] さて、携帯電話機の場合、マルチレンズ 5Aと観察者 6との間隔は 300mmと想定す る。これは明視の距離である。また、点光源アレイ 4Aとマルチレンズ 5Aとの間隔は、 携帯電話機の携帯性および操作性を考慮して 8mmとする。この場合、マルチレンズ 5Aは、焦点距離 （lZf) = (1/8) + (1Z300)より、 7. 8mmのものにより構成 すること〖こなる。
[0026] このとき、点光源アレイ 4Aからマルチレンズ 5Aまでの距離に対する、相隣れる点光 源 401Aの間隔の比率が、マルチレンズ 5A力 観察者 6までの距離に対する人の瞳 径の比率と等しくなるようにするには、相隣れる点光源 401Aの間隔を Xとして、 x/8 = 7Z300より、 x=0. 187mmとする。
[0027] これにより、点光源が観察者の瞳に結像するように観察者の移動に追随して点光 源が移動するのと実質的に等価な作用を奏することができる。
[0028] (第 3実施形態）
本実施形態になる画像表示装置を図 7に示す。本発明を携帯電話機に適用した第 2実施形態において、さらに利便性を向上させたものである。マルチレンズ 5Aと点光 源アレイ 4Aとの対向方向に伸縮する駆動手段であるァクチユエータ 7が設けられて おり、マルチレンズ 5Aと、点光源アレイ 4Aとの間の間隔を調整自在となっている。ァ クチユエータ 7には、例えば充電量に応じて圧電作用により伸縮量が変化するピエゾ スタックにより構成されたもの等が用いられ得る。
[0029] また、点光源アレイ 4Aは、駆動回路 83により所定位置の点光源 401Aのみ点灯可 能であり、実質的に点光源 401Aを間引くことができる。間引きは、点光源 401Aが縦 方向および横方向に等間隔に配置されるように、オンする点光源 401 Aとオフする点 光源 401 Aとを設定することで、間引きの程度によらず点光源 401 Aが面内で均一に なるようにする。この場合において、点光源アレイ 4Aはパッシブマトリクス方式、ァク ティブマトリクス方式のいずれの方式をも採用し得るのは勿論である。
[0030] 力かるァクチユエータ 7および点光源アレイ 4Aは制御部 81により制御される。制御 部 81がァクチユエータ 7の駆動回路 82に制御信号を出力することで、点光源アレイ 4 Aの駆動回路 83に制御信号を出力することで、同時にマルチレンズ 5Aと点光源ァレ ィ 4Aとの間隔の調整と、点光源アレイ 4Aにおける相隣れる点光源 401Aの間隔の 調整とが同時になされる。
[0031] CCDカメラ 84が液晶表示板 3Aの近傍に液晶表示板 3Aと同様に観察者と対向し て配置されており、携帯電話機を操作する観察者を撮影するようになっている。 CCD カメラ 84の出力信号は制御部 81に入力し、観察者像に基づいて、携帯電話機から 観察者までの距離、したがって、マルチレンズ 5Aと観察者との距離が知られるように なっている。観察者が画像表示装置、したがってマルチレンズ 5Aに近づくほど、マル チレンズ 5Aと点光源アレイ 4Aとの間の間隔が広がるようにァクチユエータ 7が制御さ れる。了クチ
ユエータ 7の作動量は、マルチレンズ 5Aの焦点距離を f、マルチレンズ 5Aと点光源ァ レイ 4Aとの間の間隔を z、マルチレンズ 5Aと観察者との検出距離を Zとして、（lZf) = (1/z) + (ΙΖΖ)を満たすように設定される。これとともに、点光源アレイ 4Aの点 光源 401 Aが間弓 Iかれるように点光源アレイ 4Aが制御される。点光源 401 Aの間弓 | きに応じて点光源 401Aの密度が疎になり、相隣れる点光源 401Aの間隔が広くなる 。このとき、相隣れる点光源 401Aの間隔を Xとして、 xZz =瞳径（7mm) ZZとなるよ うに設定される。
[0032] これにより、観察者と画像表示装置との距離が変わっても、それに追随して、観察 者の瞳で点光源が結像するように、かつ、観察者に映じる液晶表示板 3の表示画像 が二重像とならな 、範囲で点光源の密度がより密になるように調整されるから、前後 方向に観察者の観察可能範囲が広がって、さらに使 、勝手のょ 、ものになる。
[0033] (第 4実施形態）
図 8に本発明の第 4実施形態になる画像表示装置を示す。第 1実施形態において 、結像部材の構成を代えたもので、結像部材は大口径レンズ 5aとマルチレンズ 5bと からなるタンデムレンズ 5Bで、大口径レンズ 5aが液晶表示板 3側に配置され、マル チレンズ 5bが点光源アレイ 4側に配置される。ここで、大口径レンズ 5aの焦点距離を fl、マルチレンズ 5bの焦点距離を f 2として、マルチレンズ 5bと点光源アレイ 4との間 隔を f2に設定すれば、大口径レンズ 5aから距離 flの位置力 点光源アレイ 4の点光 源 401 (図 4 (B)参照）の結像位置となる。
[0034] このように、点光源を結像させる結像部材は、複数のレンズを組み合わせてもよ 、。 なお、図例では大口径レンズ 5aが液晶表示板 3よりもマルチレンズ 5b側に位置して いるが、大口径レンズ 5aが液晶表示板 3を挟みマルチレンズ 5bと反対側に位置する ようにしてもよい。
[0035] また、第 1〜第 3実施形態のマルチレンズや、第 4実施形態のマルチレンズと大口 径レンズとを組み合わせたものの他、大口径レンズ単体でもよい。また、屈折式の結 像部材だけではなぐ凹面鏡やフレネル凹面鏡などの反射式の結像部材でもよい。 また、ホログラムに代表される回折式の結像部材でもよ 、。
[0036] また、本発明は映像を投影する手段として透過型画像表示板を使ったものであれ ば、平面画像に限らず立体画像を表示する画像表示装置に適用することができる。
[0037] また、本発明は、パーソナルコンピュータや携帯電話機のように透過型画像表示板 が予め装置内に組み込まれたものだけではなぐシャゥカステンのように、透過型画 像表示板である X線フィルムをその都度、セットするものにも適用することができる。
[0038] また、本発明では、点光源アレイ力も結像部材までの距離に対する、相隣れる点光 源の間隔の比率が、結像部材力 点光源の結像位置までの距離に対する人の瞳径 の比率と等しくなるように設定することを発明の要件としている。し力しながら、点光源 アレイ力も結像部材までの距離に対する、相隣れる点光源の間隔の比率が、結像部 材から点光源の結像位置までの距離に対する人の瞳径の比率よりも大きければ、観 察者に表示画像が二重に映じるのを回避することができるので、前記の「等しい」とは 、厳密に両比率が同じ値である場合だけではなぐ表示画像を視認不能となる観察 位置が実質的に生じず観察者に違和感が生じない範囲で、点光源アレイ力 結像 部材までの距離に対する、相隣れる点光源の間隔の比率が、結像部材カも点光源 の結像位置までの距離に対する人の瞳径の比率よりも大きい場合も含む。
図面の簡単な説明
[0039] [図 1]本発明の画像表示装置の第 1の概念図である。
[図 2]本発明の画像表示装置の第 2の概念図である。
[図 3]本発明の第 1実施形態になる画像表示装置の要部の側面を示す図である。
[図 4] (A)は図 3における IV矢視図であり、 (B)はその一部の拡大図である。
[図 5]本発明の第 2実施形態になる画像表示装置の要部の側面を示す図である。 [図 6]前記画像表示装置を構成する部材の斜視図である。
[図 7]本発明の第 3実施形態になる画像表示装置の要部の側面および電気構成を示 す図である。
[図 8]本発明の第 4実施形態になる画像表示装置の要部の側面を示す図である。 符号の説明
11 透過型画像表示板
12 点光源アレイ
120 点光源
13, 13A 結像部材
3 液晶表示板 (透過型画像表示板）
4, 4A 点光源アレイ
401, 401 A 点光源
5, 5A, 5b マルチレンズ (結像部材）
6 観察者
7 ァクチユエータ (駆動手段）

Claims

請求の範囲
[1] 透過型画像表示板に表示された画像を投影する手段として、点光源を所定位置に 結像させる結像部材を設けた画像表示装置であって、
前記点光源を面方向に多数分散配置してアレイ状とした点光源アレイを設け、 該点光源アレイ力も前記結像部材までの距離に対する、相隣れる点光源の間隔の 比率が、前記結像部材力 前記所定位置までの距離に対する人の瞳径の比率とほ ぼ等しくなるように設定した画像表示装置。
[2] 請求項 1記載の画像表示装置にお!、て、前記結像部材はアレイ状に構成した画像 表示装置。
[3] 請求項 1または 2 、ずれか記載の画像表示装置にぉ 、て、前記点光源アレイまた は前記結像部材を駆動する駆動手段を具備せしめて、前記点光源アレイから前記 結像部材までの距離を調整可能とした画像表示装置。
[4] 請求項 1な!、し 3 、ずれか記載の画像表示装置にぉ 、て、前記点光源アレイは、 各点光源ごとにオンオフの切替えが自在な光源により構成し、実質的に一部の点光 源を間引くことにより前記相隣れる点光源の間隔を調整可能とした画像表示装置。
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