JP2011100090A - 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

Abstract

【課題】焦点を容易に合わせることができる表示方法とそれを利用した表示装置、光学ユニット、及び表示装置の製造方法、及びその表示装置を搭載する電子機器を提供すること。
【解決手段】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。
また、表示装置は、複数の画素を有する画像を表示する表示装置において、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。
また、電子機器は、その表示装置を搭載することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、表示方法、表示装置、光学ユニット、表示装置の製造方法、及びその表示装置を搭載した電子機器に関するものである。

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。ここで、これらの表示装置は視度の調節が出来ない。ところで、高齢化社会の進展に伴って老眼（老視）の高齢者が増えている。このような老眼（老視）の高齢者でも、表示装置を容易に見るようにできることが望ましい。このため、視度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（適宜、「ＦＰＤ」という）が望まれている。

特に、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。携帯電話やデジタルカメラのＦＰＤを見る時、その都度、老眼鏡を掛けるのは非常に煩わしい。

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。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ために、その都度、老眼鏡を掛けたり外したりするのは、実際的ではない。

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、事実上不可能である。さらに、この他にも、パソコン（ＰＣ）の液晶画面を観察するときも、観察者が、その都度、老眼鏡を掛けるのは煩わしい。そこで、老眼鏡を掛け外しすることなく、モニターを見ることができる電子機器が望まれている。

すなわち、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は存在していなかった。また、そのような電子機器は存在していなかった。老眼鏡等、メガネの掛け外しが必要であった。最近ではこのような問題は指摘されつつある。例えば、特許文献１には、エッジ強調をした補正画像を表示する方法が提案されている。また、特許文献２にはテプリッツ行列の逆行列で生成した事前補正画像を用いる方法が提案されている。更に特許文献３にはルーペを用いる方法が提案されている。

特許第３５５２４１３号公報 特開２００７−１２８３５５号公報 特開２００９−６３６２４号公報

特許文献１によるエッジ強調の手法では、表示情報を多少見易くはするものの、デフォーカス像を回復することは不可能である。像がボケる原因はデフォーカスによるものであるが、特許文献１における補正はデフォーカスの情報を用いた補正ではないので、デフォーカス像を回復できないのは当然である。

また、特許文献２では、眼の焦点調節不足による点広がり関数からなるテプリッツ行列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。

更に、特許文献３では、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。しかしながら、老眼の補正をする為には、フレネルレンズをＦＰＤから数ｃｍ程度の距離まではなす必要があり、実用的ではない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、焦点が容易に合う表示方法とそれを利用した表示装置、光学ユニット、表示装置の製造方法、及びその表示装置を搭載した電子機器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の側面に従う本発明は、
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。

また、本発明の好ましい態様によれば、一つの画素から発する光を、互いに分離した複数の光束として投射し、
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。

また、本発明の好ましい態様によれば、一つの画素に複数の光射出点を設けることにより、互いに分離した複数の光束を形成することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、画素から発する光を、画素に対応するレンズによって光束に形成することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光束のうち、一つ以上で、且つ四つ以下の光束が、観察者の瞳に入射するよう光射出点を配置していることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、観察者の瞳に入射する光束の径は０．５ｍｍから２ｍｍまでであることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、レンズによって光射出点を、レンズの位置よりも２００ｍｍ以遠に投影することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、互いに分離した複数の光束のうち、最も近接する光束どうしが相互に成す角は０．５８度以下であることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、該複数の光射出点は、複数の開口を有するマスクを用いて形成することが望ましい。

また、第２の側面にしたがう本発明によれば、複数の画素を有する画像を表示する表示装置において、
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。

また、他の側面にしたがう本発明によれば、複数の画素を有する画像を表示する表示装置において、
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。

また、本発明の好ましい態様によれば、複数の画素配列が、表示される画像の配列であることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光射出点から発する光を、画素に対応するレンズによって光束を形成することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光束を、表示装置を使用する観察者の瞳に入射させることにより像を生じせしめることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光射出点からの光束の径は、観察者の眼の瞳の径よりも小さいことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光束のうち、一つ以上で、且つ四つ以下の光束が、観察者の瞳に入射するよう光射出点を配置していることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光射出点の間隔は、光射出点の大きさの２倍より大きいことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、表示装置を使用する観察者の瞳に入射する光束の径は０．５ｍｍから２ｍｍまでであることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイによって、光射出点を、表示装置を使用する観察者の眼の瞳の位置に投影することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、レンズによって光射出点を、レンズの位置よりも２００ｍｍ以遠に投影することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイが有する各レンズの大きさは５０〜５００μｍであることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、画素の大きさが５００μｍ以下であることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光射出点は開口で構成されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、開口はマスク上に設けられていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、マスクは、画素の位置よりもマイクロレンズ側の位置に設けられていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、画素は液晶で構成されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、マスクは、液晶の位置よりも導光板側の位置に配置されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、マスクの導光板側の面は反射面で構成されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、画素は有機ＥＬデバイスで構成されていることが望ましい。

また、第３の側面にしたがう本発明によれば、複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、
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。

また、本発明の好ましい態様によれば、マスクはマイクロレンズアレイに一体的に形成されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、レンズによってマスクの像をレンズよりも２００ｍｍ以遠に投影することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、レンズの大きさは５０〜５００μmであること
が望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイは、柔軟性を有する材料で成ることが望ましい。

また、第４の側面にしたがう本発明によれば、複数の画素を有する画像を表示する表示装置の製造方法であって、
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。

また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光射出点を画素上に印刷で形成することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイが有するレンズを各画素に対応して配置する工程を有することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイはナノインプリントによって形成されることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光射出点が、画像に印刷で形成されることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、マイクロレンズアレイを画像に接合する工程を有することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光射出点から発する光を画素に対応するレンズによって光束に形成する工程を有することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光射出点からの光束の径は、表示装置を使用する観察者の眼の瞳の径よりも小さいことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、複数の光射出点の光束のうち、一つ以上で、且つ四つ以下の光束が、観察者の瞳に入射するよう光射出点を配置していることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、表示装置を使用する観察者の瞳に入射する光束の径は０．５ｍｍから２ｍｍまでであることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、レンズによって光射出点を、レンズの位置よりも２００ｍｍ以遠に投影することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、レンズの大きさが５０〜５００μmであること
が望ましい。

また、他の側面にしたがう本発明によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする電子機器を提供できる。

また、他の側面にしたがう本発明によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする携帯用電子機器を提供できる。

また、他の側面にしたがう本発明によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする携帯電話を提供できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、メール機能を備えることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、カメラ機能を備えることが望ましい。

また、他の側面にしたがう本発明によれば、上述の表示装置を備えることを特徴とする撮像装置を提供できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、撮影条件を設定するスイッチが設けられたことが望ましい。

本発明は、焦点が容易に合う表示方法とそれを利用した表示装置、光学ユニット、及び表示装置の製造方法、及びその表示装置を搭載した電子機器を提供できるという効果を奏する。

被写界深度を示す図である。 被写界深度を示す他の図である。 被写界深度を示す別の図である。 被写界深度を示すさらに別の図である。 表示方法の基本概念と表示装置の基本概念を説明する図である。 光射出点の配置例を説明する図である。 画素構成の詳細を示す図である。 画素構成の例を示す他の図である。 本発明の第２実施形態に係る表示装置、表示方法を説明する図である。 表示装置に表示された情報を見ることが出来る範囲を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る光学ユニットの概略構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る表示装置の概略構成を示す図である。 本発明の第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す図である。 第６実施形態の表示方法の基本概念と表示装置の基本概念を説明する図である。 画素とレンズが１対１に対応していない構成を示す図である。 一つのレンズによる光束の形成を説明する図である。 マイクロレンズアレイを説明する図である。 画素構成の詳細を説明する図である。 画素構成の詳細を説明する図である。 他の画素構成の詳細を説明する図である。 他の画素構成の詳細を説明する図である。 第７実施形態のデジタルカメラの外観構成を示す図である。 第８実施形態の携帯電話の外観構成を示す図である。

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。なお、以下の説明において、「径」とは直径を意味する。

（第１実施形態）
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。

図１、図２、図３、図４は、瞳径が４ｍｍから０．５ｍｍに変化した時の被写界深度の変化を示している。通常明るい時の人間の瞳径は３ｍｍ程度である。そして、暗くなると５〜７ｍｍに拡大する。

図１は、瞳径が４ｍｍのときの被写界深度を示している。例えば２ｍに焦点を合わせているとき（図１における視距離２ｍ）には、１．７ｍから２．４ｍに焦点が合っていることを示している。図２は、瞳径が２ｍｍの場合である。２ｍに焦点を合わせているときに、１．２ｍから４ｍの範囲で焦点があっていることが分かる。１ｍに焦点を合わせているときは、０．７ｍから１．５ｍの範囲で焦点があっている。図３は、瞳径を１ｍｍに絞った時の被写界深度を示している。同じく２ｍに焦点を合わせている場合、０．５ｍから無限遠（∞）まで焦点が合っている様子が分かる。従って、眼の瞳を１ｍｍまで絞ることにより、２ｍまでしか焦点の合わない老眼の人でも０．５ｍの表示に焦点を合わせることが出来る。図４は、瞳径を０．５ｍｍまで絞った場合の被写界深度を示している。０．２ｍ以遠のどこに焦点を合わせても、０．２ｍから無限遠（∞）まで焦点が合っていることを示している。このように、眼の瞳径が小さい場合には、大きな被写界深度となる。しかし、一方で瞳径が小さくなると眼の解像力が悪化する。

眼の角解像力θは、次式（１）で求められる。
θ＝λ／φ （１）
ここで、瞳径をφ、波長をλとする。

従って、瞳径２ｍｍの解像力（回折限界）は、ほぼ視力１．０に相当する（波長を０．５５μmとした）。瞳を１ｍｍに絞ると視力は０．５に低下する。しかしながら、３００
ｍｍ先で０．１７ｍｍ程度の解像力があるので通常は問題が無い。

瞳径を０．５ｍｍにまで絞ると視力が０．２５相当まで低下する。この場合、３００ｍｍ先での解像力は０．３３ｍｍ程度にまで低下する。この程度なら３ｍｍ程度の文字は何とか見ることが出来る。しかし、瞳径を０．２ｍｍにまで絞ると視力は０．１相当にまで低下し、３００ｍｍ先での解像力は０．９ｍｍに低下する。従って、瞳径を０．５ｍｍ程度に絞るのが下限である。

図５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。図５における画素１は、画像を構成する複数の画素のうちの１つを示している。画素１は有限の領域を有しているので、この領域に存在する複数の光射出点から複数の光束が射出する。図５では光射出点２から光束５が射出し、他の光射出点から光束４、６が射出する様子を示している。光束４、５、６はマイクロレンズ３に入射する。そして、光束４がマイクロレンズ３によって観察者の瞳に投影される。図５では、マイクロレンズ３の直径は、瞳径よりも小さくなるように設定されている。よって、光束４、５、６は、マイクロレンズ３の径によって制限された太さ（径）になる。なお、以下、「瞳に投影すること」とは、無限遠（∞）に投影していることに等しいことを含む概念である。

ここで、光射出点とは有機ＥＬのような自発光型ディスプレイの場合、発光点そのものである。これに対して、液晶パネルのようにバックライトによる透過型の場合、開口部を複数有したマスクによって制限された光透過点が光射出点に相当する。

画素１からの光束４、５、６は観察者の瞳７の方向に向かう。本例では、複数の光束のうちの光束４のみが瞳７に入射する。従って、瞳径より小さな径を有する光束４で被写界深度が決まる。

また、光束５の光の一部は、瞳７に入射する。このように、光の一部は入射するものの、光量が少ないので被写界深度を浅くする効果は小さい。このため、光束５の一部が瞳に入射することは問題にはならない。画素を観察する為には、制限された光束は瞳に少なくとも一つ入射することが必要である。但し、多数の光束が入射すると被写界深度を浅くすることになる。このため、入射する光束は多くても四つであることが好ましい。

四つの光束の内訳は、光束の全光量が入射する光束（光束４に相当）が一つと、光束の内の一部の光量がわずかに瞳に入射するような光束（光束５に相当）が三つである。光束の全光量が入射する光束は、像の明るさに寄与すると共に、被写界深度を深くする。一方、光束の内一部分の光が入射する光束は、光量がわずかであるので、被写界深度を浅くする効果は少ない。ただし、この光束は、若干ではあるが像の明るさに寄与する。よって、被写界深度を深く保ちながら像の明るさを確保するには、光束は四つであることが好ましい。また、画素１に設けた光射出点２の配置の都合上、四つくらいの光束が瞳７に入射する場合はある。なお、この光射出点は、必ずしも点ではなく有限形状をしている。
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。

このように、本実施形態の表示方法では、各画素１から発する光を、マイクロレンズ３を介して観察者の瞳７に光束として投射する。そして、複数の光束の少なくとも一つ（例えば、光束４）を観察者の眼の瞳７に入射させることにより等価的に瞳を絞り、被写界深度を拡大させている。

光束を投影する時、少なくとも一つの光束４が瞳７の中に投影される。被写界深度を拡大する為には、観察者の瞳７に入射する光束の径は２ｍｍ以下が好ましい。
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×１００ｍｍ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。

なお、光束群の密度が小さい（隣り合う光束が離れすぎる）と、観察者の眼が隣り合う光束の間に位置する場合がある。この場合、光束が瞳に入らない事態が生じる。従って、ある１つの光束と、この光束と隣り合う光束の間隔は瞳径以下に設定することが望ましい。通常の瞳径を３ｍｍとすると光束の間隔は３ｍｍ以下が望ましい。また、３００ｍｍ先で光束の間隔を３ｍｍ以下とするには、光束の角度間隔は０．５８度以下が必要である。角度間隔とは一番近接する光束どうしのなす角度である。このようにすると、複数の光束のうちの１つの光束を、確実に瞳に入射させることができる。よって、表示装置に対する観察者の目の位置によって像の観察ができない、という問題が生じない。すなわち、観察者の目の位置が表示装置に対して略正対していれば、確実に像の観察が可能になる。

老眼の人が物を見難い距離は、近距離が多い。このため、３００ｍｍ程度の距離が見やすくなるように、観察者までの距離を３００ｍｍと考える。このため、光射出点２の像を３００ｍｍ先に投影するのが好ましい。

応用によっては２００ｍｍ程度の距離も考えられる。なお、マイクロレンズの焦点距離は小さいので光射出点２を無限遠に投影するのとほとんど等価である。また、光射出点２の大きさは投影された時に、２ｍｍ程度或いは、２ｍｍ以下に設定することが好ましい。

また、マイクロレンズ３の大きさは、一つ一つが画素１の大きさに相当すると考えられる。このため、高精細の表示を行うには、マイクロレンズ３の大きさは、５００μｍ以下が好ましい。更に、視力１．０の人が３００ｍｍはなれた物体を見るときの解像力は約０．１ｍｍである。このため、マイクロレンズ３の大きさ（直径、あるいは一辺の長さ）は、その半分の０．０５ｍｍ、すなわち５０μｍ程度が好ましい。

ここで、一方で回折による光束の広がりも考慮する必要がある。回折による広がり角ψは、次式（２）で示される。
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。

従って、距離Ｚで観察すると光束の大きさφは、次式（３）で示される大きさに広がる。
φ＝λＺ／Ｄ （３）

Ｄ＝５０μｍの場合、φ＝３．３ｍｍとなる。このように、Ｄ＝５０μｍの場合、瞳位置での光束径は瞳径とほぼ同じになるので、瞳を光束で等価的に絞る効果がほとんどなくなることが分かる。従って、マイクロレンズ３の大きさは５０μｍ以上であることが好ましい。

また、光束の大きさを瞳７上で１ｍｍに保つ為のマイクロレンズの大きさは観察距離３００ｍｍの時、１６５μｍである。以上より、マイクロレンズの大きさは５０〜５００μｍであることが望ましい。

表示デバイスが電子デバイスの場合、これらのデバイスには画素が存在する。電子デバイスとは、例えば、液晶パネルやプラズマパネル、電子ペーパー（マイクロ粒子を電気泳動法で反転させるものなど）などをいう。

これに対して、例えば写真プリントの様に明確な画素が存在しない場合もある。この場合は、ある任意の微小範囲を画素と見なすことが出来る。この一定の範囲も本発明では画素と言う。従って、画素の無い写真プリントでも、本発明は応用され、同様な表示を行うことが出来る。

なお、図５では、画素１を構成する液晶パネルやプラズマパネル等表示デバイス自体の構造は省略してある。以下の図でも同様に実際に画素に情報（ON、OFFや濃淡等）を表示
する為の構造は省略してある。

図６（ａ）、（ｂ）に、それぞれ光射出点９ａ、９ｂの配置例を示す。自発光型の表示デバイスの場合の発光点の一例である。非自発光型の表示デバイスの場合のマスク構成に相当する。マスク８ａ、８ｂには、それぞれ瞳に入射する光束を制限する開口９ａ、９ｂが設けられている。

これらの例では、発光点或いは開口９ａ、９ｂは整列して設けられている。これに限られず、ランダムに配置されていても良い。また、円形形状で図示されているが、必ずしも円形である必要はない。図５に示すマイクロレンズ３で観察者側に光束を投射した時に、観察者の瞳７に制限された光束が一つ以上、四つ以下入射するように発光点或いは開口９ａ、９ｂを分布させる。また、瞳７を通過する時に光束の径が１ｍｍ程度になることが望ましい。このようにすると、複数の光束のうちの１つの光束を、確実に瞳に入射させることができる。よって、表示装置に対する観察者の目の位置によって像の観察ができない、という問題が生じない。すなわち、観察者の目の位置が表示装置に対して略正対していれば、確実に像の観察が可能になる。

図７は、画素構成の詳細を示している。簡単の為に３×３の画素を示している。プラズマパネルのような自発光型のディスプレイの場合、画素１０、マスク１１、マイクロレンズアレイ１２の順となる。図７では、マイクロレンズアレイ１２のマイクロレンズは各画素に対応している。これに限られず、一つの画素に、複数のマイクロレンズを対応させても良い。

自発光型の表示デバイスでも、発光点の形状を任意に設定できる有機ＥＬのような表示デバイスの場合は、マスク１１は不要である。また、画素１０は液晶ディスプレイパネルを用いても良い。なお、画素１０、マスク１１、マイクロレンズアレイ１２の間に空間、間隙があるように図示されているが、必ずしも必要ではない。画素１０、マスク１１、マイクロレンズアレイ１２を一体的に密着させて構成しても良い。

図８は、別の画素構成の例を示している。液晶パネル（通常「ＬＣＤ」と呼ばれている）のような非自発光型で背面に光源を必要とするディスプレイの場合は、光源１３、マスク１４、画素１５、マイクロレンズアレイ１６の順で構成しても良い。なお、光源１３は導光板の場合もある。

画素１５は、液晶パネルの画素が好ましい。なお、マスク１４の光源（導光板）１３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。

マスク１４の導光板側の面は反射面であることが好ましい。なお、光源１３、マスク１４、画素１５、マイクロレンズアレイ１６の間に空間、間隙があるように図示されているが、必ずしも必要ではない。これらを一体的に密着して構成しても良い。また、図７、図８において、画素及びそれに対応したマイクロレンズは、縦横の行列の配置が記載されているが、配置はこれに限らない。使用する表示デバイスの画素配列に合わせるのが望ましい。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などを用いたカラー表示の場合、画素をＲ、Ｇ、Ｂに割り振るか、時間を区切って切り替える（カラーシーケンシャル）ことが考えられる。

（第２実施形態）
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。

図９では一画素のみ描かれているが、第一実施形態で述べたように、表示素子（画像）が複数の画素で成り立っているのは同様である。画素１９は液晶パネルの画素である。また、マスク１８の導光板１７側の面は反射面である。マスク１８とその中に形成された開口群はマイクロレンズ２０によって観察者の瞳２１側に投影される。なお、通常の液晶パネルにマスク１８とマイクロレンズ２０を順に配置しても良い。

ここで、瞳２１側に直径１ｍｍの投影瞳群を作る場合を考える。そのために、１μｍの開口群を有したマスクを設ける。この場合、マイクロレンズ２０の投影倍率は１０００倍ということになる。開口はおおよそ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１９の大きさが１００μｍ×１００μｍの場合、投影される面積は１００ｍｍ×１００ｍｍ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。その様子を図１０に示す。本発明による表示装置２２に表示される情報を範囲２３で焦点を合わせて見ることが出来る。それ以外の範囲２４では隣の画素のマスクが投影されるので、その方向でも画像を見ることは出来る。また、観察者と表示装置とは、距離ｄｔだけ離れている。観察距離を３００ｍｍとすると、マイクロレンズ２０の焦点距離は約０．３ｍｍ程度となる。

(第３実施形態)
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。

図１１（ａ）、（ｂ）は、光学ユニットをそれぞれ表と裏から見た図である。マイクロレンズアレイ２６とマスク２７の構成要件は、先の実施例と同様である。すなわち一つのマイクロレンズに複数のマスク開口が存在する。

マイクロレンズは、その開口を有するマスク２７の像を前方に投影する。そして、観察者の瞳に一つ以上の開口が投影されるように、マイクロレンズの焦点距離、マイクロレンズとマスクの距離、マスクの大きさ及び密度が設定されている。マスク２７のマイクロレンズによる投影距離は、観察者が観察する距離に合わせることが好ましい。

マイクロレンズアレイ２６とマスク２７で構成される光学ユニットを、表示デバイスに載せることで、観察者の眼の被写界深度を拡大できる。このため、老眼の人でも焦点の合った画像を見ることができる。表示デバイスとは、液晶パネルなどの電子デバイスの他、写真プリントや新聞などの紙媒体などを含む。

マスク２７は、マイクロレンズアレイ２６の平面側に直接一体的に設けるのが好ましい。例えば、マイクロレンズアレイ２６にクロムコートをしてエッチングで開口を形成することが考えられる。また、マイクロレンズアレイ２６は、柔軟性を有する材料、例えば、プラスチックなどのやわらかい素材で作ることも可能である。これにより、フレキシブルディスプレイに適用できる。

以下、数値例を掲げる。
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。

マイクロレンズの大きさ（一辺の長さ）と画素の大きさを１５０μｍとする。この場合、７５ｍｍ四方の範囲で像を観察できる。互いに最も近接する開口の間隔を６μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。このときの、光束の成す角は約０．５７度である。

マスク２７の開口を５μｍとして、観察者の瞳に１．５ｍｍの光束を入射させるには、マイクロレンズの投射倍率は３００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１ｍｍ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等価である。

マイクロレンズの大きさ（一辺の長さ）と画素の大きさを２００μｍとすると、６０ｍｍ四方の範囲で像を観察できる。互いに最も近接する開口の間隔を１０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。このときの、光束の成す角は約０．５７度である。

マスク２７の開口が１０μｍ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２００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１．５ｍｍ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等価である。

マイクロレンズの大きさ（一辺の長さ）と画素の大きさを２００μｍとすると、４０ｍｍ四方の範囲で像を観察できる。互いに最も近接する開口の間隔を１５μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。このときの、光束の成す角は約０．５７度である。

マスク２７の開口が１５μmとして、観察者の瞳に１．５ｍｍ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。

マイクロレンズの大きさ（一辺の長さ）と画素の大きさを５００μｍとすると、５０ｍｍ四方の範囲で像を観察できる。互いに最も近接する開口の間隔を３０μｍとすると、観察者の位置では３ｍｍ間隔となる。瞳を３ｍｍ移動すると隣の開口で生成された光束を見ることになる。このときの、光束の成す角は約０．５７度である。
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。

(第４実施形態）
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は自発光素子であり、画素の中に複数の発光点が形成されている。発光点と図１２（ａ）に示すマイクロレンズアレイ２９のマイクロレンズにより指向性の高い制限された光束を多数発生する。図５で示された光束の様に観察者の瞳に入射し、等価的に観察者の瞳を絞り、被写界深度を拡大する。このように有機ＥＬの場合は、マスクを使用することなく簡単な構成で観察者の被写界深度を増大できる。なお、有機ＥＬの発光点の大きさによっては、マスクで制限しても良いのは当然である。

以下、数値例を掲げる。
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。

有機ＥＬデバイスの発光点の大きさを１０μｍとした場合、観察者の瞳に１ｍｍ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３ｍｍ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５００μｍとすると、５０ｍｍ四方の範囲で観察できる。

（第５実施形態）
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。

簡単の為に３×３の画素相当分のみを示している。まず、各画素に相当する範囲３０に細かいドット３１で情報の値（濃淡・色など）を印刷等で紙などの媒体上に表示する。その上に、薄いレンズ材料３２を塗布する。その後でナノインプリント等の技術によってマイクロレンズアレイ３３を形成する。

ここで、先にマイクロレンズアレイ３３を形成した後で画素上に貼り付けても良い。また、透明材料を、情報を表示した媒体の上に転写する際にマイクロレンズを形成しても良い。

細かいドット３１は光射出点に相当し、表面からの光を反射する。あるいは、背面からの光を透過する。作用、効果は前期実施例と同様である。
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。

（第６実施形態）
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。

図１４における画素６１は、画像を構成する複数の画素のうちの一つを示している。画素６１は有限の領域を有しているので、この領域に存在する複数の光射出点から複数の光束が射出する。図１４では光射出点６２から射出した光がマイクロレンズアレイのレンズ６３によって光束６５になる様子を示している。他の光射出点から射出した光も、レンズ６３によって、それぞれ光束６４、６６となる様子を示している。このように、光射出点から射出した光はレンズ６３によって光束６４になり、観察者の瞳６７に入射する。

ここで、マイクロレンズアレイの径は瞳径に比べて非常に小さい。また、マイクロレンズアレイと画素（光射出点）は近接している。そのため、光射出点がレンズ６３によって観察者の瞳６７に結像されていることと等価である。また、レンズ６３の焦点距離は、観察者までの距離比べて非常に小さいので、以下、「瞳に投影すること」とは、光射出点から射出した光を無限遠（∞）に投影していることに等しいことを含む概念である。

ここで、光射出点とは有機ＥＬのような自発光型ディスプレイの場合、発光点そのものである。これに対して、液晶パネルのようにバックライトによる透過型の場合、開口部を複数有したマスクによって制限された光透過点が光射出点に相当する。

画素６１からの光束６４、６５、６６は観察者の瞳６７の方向に向かう。すなわち、画素６１の光射出点がレンズ６３によって、観察者の瞳６３の位置（レンズからの距離）に結像される。そして、本例では、複数の光束のうちの光束６４のみが瞳６７に入射する。従って、瞳径より小さな径を有する光束６４で被写界深度が決まる。

また、光束６５の光の一部は、瞳６７に入射する。このように、光の一部は入射するものの、光量が少ないので被写界深度を浅くする効果は小さい。このため、光束６５の一部が瞳に入射することは問題にはならない。画素を観察する為には、制限された光束は瞳に少なくとも一つ入射することが必要である。但し、多数の光束が入射すると被写界深度を浅くすることになる。このため、入射する光束は多くても四つであることが好ましい。

四つの光束の内訳は、光束の全光量が入射する光束（光束６４に相当）が一つと、光束の内の一部の光量がわずかに瞳に入射するような光束（光束６５に相当）が三つである。光束の全光量が入射する光束は、像の明るさに寄与すると共に、被写界深度を深くする。一方、光束の内一部分の光が入射する光束は、光量がわずかであるので、被写界深度を浅くする効果は少ない。よって、被写界深度を深く保つには、光束は四つ以下であることが好ましい。また、画素６１に設けた光射出点６２の配置の都合上、四つくらいの光束が瞳６７に入射する場合はある。なお、この光射出点は、必ずしも点ではなく有限形状をしている。

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。また、これに限られず、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。

このように、本実施形態の表示方法では、各画素６１から発する光を、マイクロレンズアレイのレンズ６３を介して観察者の瞳６７に光束として投射する。そして、複数の光束の少なくとも一つ（例えば、光束６４）を観察者の眼の瞳６７に入射させることにより等価的に瞳を絞り、被写界深度を拡大させている。

光束を投影する時、少なくとも一つの光束６４が瞳６７の中に投影される。被写界深度を拡大する為には、観察者の瞳６７に入射する光束の径は２ｍｍ以下が好ましい。
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。

しかしながら、光射出点の間隔を小さくしすぎると、瞳に多くの光束が同時に入ってしまう。このため、瞳を絞る効果が減少する。従って光射出点の間隔は、光射出点の大きさの２倍より大きいことが望ましい。ここで、光射出点の間隔とは、光射出点の中心間の距離である。

なお、光束群の密度が小さい（隣り合う光束が離れすぎる）と、観察者の眼が隣り合う光束の間に位置する場合がある。この場合、光束が瞳に入らない事態が生じる。従って、ある一つの光束と、この光束と隣り合う光束の間隔は瞳径以下に設定することが望ましい。通常の瞳径を３ｍｍとすると光束の間隔は３ｍｍ以下が望ましい。また、３００ｍｍ先で光束の間隔を３ｍｍ以下とするには、光束の角度間隔は０．５８度以下が必要である。角度間隔とは一番近接する光束どうしのなす角度である。このようにすると、複数の光束のうちの一つの光束を、確実に瞳に入射させることができる。よって、表示装置に対する観察者の目の位置によって像の観察ができない、という問題が生じない。すなわち、観察者の目の位置が表示装置に対して略正対していれば、確実に像の観察が可能になる。

老眼の人が物を見難い距離は、近距離が多い。このため、３００ｍｍ程度の距離が見やすくなるように、観察者までの距離を３００ｍｍと考える。このため、光射出点６２の像を３００ｍｍ先に投影するのが好ましい。

応用によっては２００ｍｍ程度の距離も考えられる。なお、レンズ６３の焦点距離は小さいので光射出点６２を無限遠に投影するのとほとんど等価である。また、光射出点６２の大きさは投影された時に、２ｍｍ程度或いは、２ｍｍ以下に設定することが好ましい。

また、レンズ６３の大きさは画素と同様に解像力を決める要因になる。このため、高精細の表示を行うには、レンズ６３の大きさは、５００μｍ以下が好ましい。更に、視力１．０の人が３００ｍｍはなれた物体を見るときの解像力は約０．１ｍｍである。このため、レンズ６３の大きさ（直径、あるいは一辺の長さ）は、その半分の０．０５ｍｍ、すなわち５０μｍ程度が好ましい。

ここで、一方で回折による光束の広がりも考慮する必要がある。回折による広がり角ψは、次式（２）で示される。
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。

従って、距離Ｚで観察すると光束の大きさφは、次式（３）で示される大きさに広がる。
φ＝λＺ／Ｄ （３）

Ｄ＝５０μｍの場合、φ＝３．３ｍｍとなる。このように、Ｄ＝５０μｍの場合、瞳位置での光束径は瞳径とほぼ同じになるので、瞳を光束で等価的に絞る効果がほとんどなくなることが分かる。従って、レンズ６３の大きさは５０μｍ以上であることが好ましい。

また、光束の大きさを瞳６７上で１ｍｍに保つ為のレンズの大きさは観察距離３００ｍｍの時、１６５μｍである。以上より、レンズの大きさは５０〜５００μｍであることが望ましい。

表示デバイスが電子デバイスの場合、これらのデバイスには画素が存在する。電子デバイスとは、例えば、液晶パネルやプラズマパネル、電子ペーパー（マイクロ粒子を電気泳動法で反転させるものなど）などをいう。

これに対して、例えば写真プリントの様に明確な画素が存在しない場合もある。この場合は、ある任意の微小範囲を画素と見なすことが出来る。この一定の範囲も本発明では画素と言う。従って、画素の無い写真プリントでも、本発明は応用され、同様な表示を行うことが出来る。

なお、図１４では、画素６１を構成する液晶パネルやプラズマパネル等表示デバイス自体の構造は省略してある。以下の図でも同様に実際に画素に情報（ON、OFFや濃淡等）を表示する為の構造は省略してある。

図６（ａ）、（ｂ）に、それぞれ光射出点９ａ、９ｂの配置例を示す。自発光型の表示デバイスの場合の発光点の一例である。非自発光型の表示デバイスの場合のマスク構成に相当する。マスク８ａ、８ｂには、それぞれ瞳に入射する光束を制限する開口９ａ、９ｂが設けられている。

これらの例では、発光点或いは開口９ａ、９ｂは整列して設けられている。これに限られず、ランダムに配置されていても良い。また、円形形状で図示されているが、必ずしも円形である必要はない。図１４に示すマイクロレンズ６３で観察者側に光束を投射した時に、観察者の瞳６７に制限された光束が一つ以上、四つ以下入射するように発光点或いは開口９ａ、９ｂを分布させる。また、瞳６７を通過する時に光束の径が１ｍｍ程度になることが望ましい。このようにすると、複数の光束のうちの６１の光束を、確実に瞳に入射させることができる。よって、表示装置に対する観察者の目の位置によって像の観察ができない、という問題が生じない。すなわち、観察者の目の位置が表示装置に対して略正対していれば、確実に像の観察が可能になる。

なお、図１４では、簡単のため画素１個とレンズ１個を代表させて説明したが、必ずしも画素とレンズを１対１に対応させる必要はない。

図１５は、画素とレンズが１対１に対応していない構成を示している。複数の画素４０a、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを有する表示装置において、各画素に形成された複数の光射出点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、４２ｄ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。

マイクロレンズアレイを構成するレンズ４３ａ〜４３ｄも４個しか描かれていないが、実際には多数のレンズが二次元的に配置されている。この時、画素４０ａ等とレンズ４３ａは、大きさや並べ方、数を揃える必要は無い。

図１５に示すように必要な光束は、ここに示した構成だけで形成することができる。画素４０ａ〜４０ｄに形成される複数の光射出点４１ａなどは、５個しか描かれていないが、画素４０ａ〜４０ｄの中に多数設けられているのは言うまでもない。

また、各画素４０ａ〜４０ｄの配列は、表示すべき画像の配列である。光束４２ａ〜４２ｆに関しても代表的なものについてのみ表示している。実際には、描かれている全ての画素の全ての光射出点からの光が全てのレンズによってそれぞれ光束を形成する。

ここで、代表的な光束について説明する。画素４０ｂの光射出点４１aから射出され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、４３ｄによって、それぞれ光束４２a、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄに形成する。同じく画素４０ｂ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。

他の画素４０ｃの光射出点４１ｃ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。

一つのレンズによる光束の形成について図１６を用いて、より詳細に説明する。画素４０a、４０ｂ、４０ｃは、レンズ４３によって投影されて、投影像４５ａ、４５ｂ、４５ｃ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。

この時、観察者の眼の瞳径より、瞳に入射する光束が小さい。このため、上述した実施形態で説明したように被写界深度が深くなっている。この結果、表示装置の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できる。

図１７を参照してマイクロレンズアレイの効果を説明する。簡単の為に画素は４０a、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。

図1６で説明したように、レンズ４３ａ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。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。

上述したように、各画素に設けられた光射出点は光束となって形状４４を形成する。観察者の瞳４６が図示された位置にあるとき、画素４０ａ、４０ｂを観察することができる。すなわち、レンズ４３ａによって投影された画素像４５ｂの光束４４’によって画素４０ｂを観察できる。また、レンズ４３ｂによって投影された画素像４５ａの光束４４”によって画素４０ａを観察することができる。ここで、図中では光束４４'と光束４４”はほとんど重なっている。

このようにマイクロレンズアレイの各レンズから画素の光束が瞳に投影されるので、画像を見ることが出来る。なお、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が、必ずしも一対一に対応させなくても良い。両者を一対一に対応させた場合は、画素像４５ａと４５ａ’とのズレは、画素１つ分の大きさに対応する。両者が一対一に対応している場合、拡大されている投影像では投影像４５ａ’と４５ｂがずれることなく重なるので、画素が一致しているのと等価である。

図１８、図１９は、画素構成の詳細を示している。簡単の為に図１８では、２×２の画素４７に対して３×３のマイクロレンズアレイ４８が対応している。図１９では、４×４の画素４７に対して３×３のマイクロレンズアレイ４８が対応している。

プラズマパネルのような自発光型のディスプレイの場合、画素４７、マスク４９、マイクロレンズアレイ４８の順に配置される。図１８の場合、３個のレンズからの光束がそれぞれ１本ずつ観察者の瞳に入る。また、画素は２つである。このため、３本の光束のうち２本は同じ画素の情報を持つことになる。従って解像力は画素の数となる。

一方、図１９に示す構成では、３個のレンズから光束がそれぞれ一本ずつ観察者の瞳に入る。また、画素は４つである。このため、何れか一つの画素の情報をもった光束は、観察者の瞳に入らない。従って、解像力はマイクロレンズの数となる。

このように本表示装置の解像力は、画素の数あるいはマイクロレンズの数の何れか少ない方で制限される。従って、マイクロレンズアレイ４８のレンズは各画素に対応させるのが好ましい（第１実施形態の図７参照）。

従って、解像力の観点でマイクロレンズの大きさが５００μｍ以下であることが好ましいのと同様に、画素の大きさも５００μｍ以下であることが好ましい。

さらに、マイクロレンズアレイの一つのマイクロレンズに対応して２つの画素が設けられる場合が考えられる。この場合に、それぞれの画素に右目画像、左目画像を表示することによってステレオ画像を表示する装置がある。すなわち、右目画像、左目画像を隣り合う画素毎に、交互に表示する装置がある。本実施形態の表示装置では各画素に複数の光射出点があることと、画素の配列が、表示される画像の配列であることが異なっている。すなわち、すなわち、右目画像、左目画像を隣り合う画素毎に、交互に表示することはない。

図２０、図２１は、別の画素構成の例を示している。簡単の為に図２０では、２×２の画素５２に対して３×３のマイクロレンズアレイ５３が対応している。図２１では、４×４の画素５２に対して３×３のマイクロレンズアレイ５３が対応している。

液晶パネル（通常「ＬＣＤ」と呼ばれている）のような非自発光型で背面に光源を必要とするディスプレイの場合は、光源５０、マスク５１、画素５２、マイクロレンズアレイ５３の順で構成しても良い。なお、光源５０は導光板の場合もある。

なお上記と同様に、マイクロレンズアレイ５３のマイクロレンズは各画素に対応させて同じ大きさにするのが好ましい（第１実施形態の図８）。
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。

マスク５１の導光板側の面は反射面であることが好ましい。なお、光源５０、マスク５１、画素５２、マイクロレンズアレイ５３の間に空間、間隙があるように図示されているが、必ずしも必要ではない。これらを一体的に密着して構成しても良い。

また、図１８〜図２１において、画素及びそれに対応したマイクロレンズは、縦横の行列の配置が記載されているが、配置はこれに限らない。使用する表示デバイスの画素配列に合わせるのが望ましい。 また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などを用いたカラー表示の場合、画素をＲ、Ｇ、Ｂに割り振るか、時間を区切って切り替える（カラーシーケンシャル）ことが考えられる。

（第７実施形態）
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。

使用者は撮像レンズを通して形成された像を表示装置１６３で確認しながらレリースボタン１６１を押して撮影を行う。従来の撮像装置では、老眼の人は裸眼では表示装置に焦点を合わせることが困難で、ピントや構図、GUI（グラフィカルユーザーインターフェイス）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。

すなわち、焦点の合ったGUIの表示を確認できるので、モードボタン１６２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。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。

（第８実施形態）
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。

携帯電話は、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。従来の携帯電話では、老眼の人は裸眼では表示装置に焦点を合わせることが困難で、メールの文字やインターネットの情報を見辛かった。表示を見るためには老眼鏡を掛ける必要があった。本実施例の携帯電話７０は、表示装置７１として図７に記載のマイクロレンズアレイと１画素に複数の発光点を有する画素構成の有機ＥＬデバイスを用いている。

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。また、通話だけでなくメールをすることができる。さらに、カメラモードスイッチ７３を押すことによって、携帯電話７０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。老眼の人でも老眼鏡を掛け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。なお、表示装置７１として図８に示した液晶デバイスを使っても良い。

本発明に係る表示方法及びそれを利用した表示装置、光学ユニットは、観察者の瞳に入射する光束を瞳径より小さくすることにより、眼の焦点深度を拡大し、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となる。

このため、本発明の表示方法、表示装置及び光学ユニットを用いれば、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、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。従って、携帯電話やデジタルカメラ、カーナビゲーションシステム、ＰＣのモニター画面を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見ることが出来る。更に、遠視や近視、乱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。

以上のように、本発明は、フラットパネルディスプレイのような表示装置、及びそのような表示装置を搭載した電子機器に有用である。

１ 画素
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 (53)

1. 複数の画素を用いて画像を形成する表示方法であって、
   複数の前記画素からの光束を観察者の眼の瞳に投影し、
   前記瞳に入射する前記光束の径は、前記瞳の径よりも小さいことを特徴とする表示方法。
2. 一つの前記画素から発する光を、互いに分離した複数の光束として投射し、
   前記複数の光束のうちの少なくとも一つの光束を、前記観察者の眼の瞳に入射させることを特徴とする請求項１に記載の表示方法。
3. 一つの前記画素に複数の光射出点を設けることにより、互いに分離した複数の前記光束を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の表示方法。
4. 前記画素から発する光を、前記画素に対応するレンズによって光束に形成する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方法。
5. 複数の前記光束のうち、一つ以上で、且つ四つ以下の前記光束が、前記観察者の瞳に入射するよう前記光射出点を配置していることを特徴とする請求項３または４に記載の表示方法。
6. 前記観察者の瞳に入射する前記光束の径は０．５ｍｍから２ｍｍまでであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示方法。
7. 前記レンズによって前記光射出点を、前記レンズの位置よりも２００ｍｍ以遠に投影することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の表示方法。
8. 互いに分離した複数の前記光束のうち、最も近接する光束どうしが相互に成す角は０．５８度以下であることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の表示方法。
9. 該複数の光射出点は、複数の開口を有するマスクを用いて形成することを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の表示方法。
10. 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。
11. 複数の画素を有する画像を表示する表示装置において、
    前記各画素に複数の光射出点が形成され、
    前記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。
12. 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１０または１１に記載の表示装置。
13. 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１０または１１に記載の表示装置。
14. 前記光束を、前記表示装置を使用する観察者の瞳に入射させることにより像を生じせしめることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の表示装置。
15. 複数の前記光射出点からの光束の径は、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請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の表示装置。
16. 複数の前記光束のうち、一つ以上で、且つ四つ以下の前記光束が、前記観察者の瞳に入射するよう前記光射出点を配置していることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の表示装置。
17. 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１０〜１６のいずれか一項に記載の表示装置。
18. 前記表示装置を使用する前記観察者の瞳に入射する前記光束の径は０．５ｍｍから２ｍｍまでであることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の表示装置。
19. 前記マイクロレンズアレイによって、前記光射出点を、前記表示装置を使用する観察者の眼の瞳の位置に投影することを特徴とする請求項１０〜１８のいずれか一項に記載の表示装置。
20. 前記レンズによって前記光射出点を、前記レンズの位置よりも２００ｍｍ以遠に投影することを特徴とする請求項１０〜１９のいずれか一項に記載の表示装置。
21. 前記マイクロレンズアレイが有する各レンズの大きさは５０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１０〜２０のいずれか一項に記載の表示装置。
22. 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１０〜２１のいずれか一項に記載の表示装置。
23. 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１０〜２２のいずれか一項に記載の表示装置。
24. 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２３に記載の表示装置。
25. 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２４に記載の表示装置。
26. 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１０〜２５のいずれか一項に記載の表示装置。
27. 前記マスクは、前記液晶の位置よりも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２６に記載の表示装置。
28. 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２７に記載の表示装置。
29. 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１０〜２５のいずれか一項に記載の表示装置。
30. 複数のレンズからなるマイクロレンズアレイと、
    前記レンズの一つずつ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。
31. 前記マスクは前記マイクロレンズアレイに一体的に形成されていることを特徴とする請求項３０に記載の光学ユニット。
32. 前記レンズによって前記マスクの像を前記レンズよりも２００ｍｍ以遠に投影することを特徴とする請求項３０または３１に記載の光学ユニット。
33. 前記レンズの大きさは５０〜５００μｍであることを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の光学ユニット。
34. 前記マイクロレンズアレイは、柔軟性を有する材料で成ることを特徴とする請求項３０〜３３のいずれか一項に記載の光学ユニット。
35. 複数の画素を有する画像を表示する表示装置の製造方法であって、
    前記画素に対応する範囲に複数の光射出点を設ける工程と、
    複数の前記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。
36. 複数の光射出点を前記画素上に印刷で形成することを特徴とする請求項３５に記載の表示装置の製造方法。
37. 前記マイクロレンズアレイが有するレンズを前記各画素に対応して配置する工程を有することを特徴とする請求項３５または３６に記載の表示装置の製造方法。
38. 前記マイクロレンズアレイはナノインプリントによって形成されることを特徴とする請求項３５〜３７のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
39. 前記光射出点が、前記画像に印刷で形成されることを特徴とする請求項３５〜３８のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
40. 前記マイクロレンズアレイを前記画像に接合する工程を有することを特徴とする請求項３５〜３９のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
41. 前記光射出点から発する光を画素に対応するレンズによって光束に形成する工程を有することを特徴とする請求項３５〜４０のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
42. 複数の前記光射出点からの光束の径は、前記表示装置を使用する観察者の眼の瞳の径よりも小さいことを特徴とする請求項３５〜４１のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
43. 複数の前記光射出点の光束のうち、一つ以上で、且つ四つ以下の前記光束が、前記観察者の瞳に入射するよう前記光射出点を配置していることを特徴とする請求項３５〜４２のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
44. 前記表示装置を使用する前記観察者の瞳に入射する前記光束の径は０．５ｍｍから２ｍｍまでであることを特徴とする請求項４１〜４３のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
45. 前記レンズによって前記光射出点を、前記レンズの位置よりも２００ｍｍ以遠に投影することを特徴とする請求項４１〜４４のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
46. 前記レンズの大きさが５０〜５００μｍであることを特徴とする請求項３５〜４５のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
47. 請求項１０〜２９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。
48. 請求項１０〜２９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携帯用電子機器。
49. 請求項１０〜２９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携帯電話。
50. メール機能を備えることを特徴とする請求項４９に記載の携帯電話。
51. カメラ機能を備えることを特徴とする請求項４９に記載の携帯電話。
52. 請求項１０〜２９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撮像装置。
53. 撮影条件を設定するスイッチが設けられたことを特徴とする請求項５２に記載の撮像装置。
    
    
    

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