本公開涉及顯示設(shè)備和顯示控制方法。

背景技術(shù)：

對于顯示設(shè)備，增加將被顯示在屏幕上的信息量是重要的任務(wù)。鑒于此，在近些年中，已經(jīng)開發(fā)能夠執(zhí)行具有更高分辨率的顯示的顯示設(shè)備諸如例如4k電視。特別地，在具有相對小顯示屏幕大小的設(shè)備諸如移動設(shè)備中，要求更高清晰度的顯示以在小的屏幕上顯示更多信息。

然而，除了增加將被顯示在顯示設(shè)備上的信息量之外，還要求高可見性。即使執(zhí)行更高分辨率顯示，也可以根據(jù)觀看者(用戶)的視敏度確定顯示的分辨率程度。特別地，假設(shè)因隨著老齡化老花眼造成老年人用戶很難視覺識別高分辨率顯示。

一般地，作為針對老花眼的對策，使用光學(xué)補(bǔ)償儀器諸如老花鏡。然而，因?yàn)楫?dāng)佩戴老花鏡時遠(yuǎn)視敏度退化，所以根據(jù)情況附接/拆卸是有必要的。再者，根據(jù)附接/拆卸的需要，有必要攜帶用于存儲老花鏡的工具，諸如眼鏡盒。例如，對于使用移動設(shè)備具有老花眼的用戶需要攜帶體積等于或大于移動設(shè)備的體積的工具，使得作為移動設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)的便攜性受到影響，這使許多用戶感覺討厭。還有，許多用戶感覺抵觸自身佩戴老花鏡。

因而，在顯示設(shè)備中，特別地，具有安放在移動設(shè)備上的相對小的顯示屏幕的顯示設(shè)備，期望其中顯示設(shè)備自身改善用戶的可見性而不使用額外的設(shè)備諸如老花鏡的技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開了一種技術(shù)，在該技術(shù)中，布置多個透鏡，使得像素組的圖像重疊和在包括多個透鏡和多個發(fā)光點(diǎn)(像素)組的顯示設(shè)備中投影，并且來自多個透鏡的投影的圖像通過引起通過透鏡投影和重疊的像素組中的像素的重疊入射到用戶的瞳孔上形成在用戶的視網(wǎng)膜上。在專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)中，通過將來自像素的光在瞳孔上的投影大小調(diào)整為小于瞳孔直徑的大小，具有深焦點(diǎn)深度的圖像形成在視網(wǎng)膜上，并且具有老花眼的用戶還可以獲得焦點(diǎn)對準(zhǔn)的圖像。

引用列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：jp2011-191595a

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

然而，在專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)中，原則上，當(dāng)對應(yīng)于通過透鏡投影和重疊的像素組中的像素的重疊的兩個或更多光束入射到瞳孔上時，視網(wǎng)膜上的圖像會模糊。因此，在專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)中，執(zhí)行調(diào)整，使得在在瞳孔上對應(yīng)于像素的重疊的光束(即，來自像素的光的瞳孔上的投影的圖像)之間的間隔被設(shè)置為大于瞳孔直徑，并且多個光束不會同時入射。

然而，在該配置中，當(dāng)瞳孔的位置相對于透鏡已經(jīng)移動時，存在光束未入射到瞳孔上的時刻。當(dāng)光束未入射在瞳孔上，沒有圖像由用戶視覺識別，并且用戶可以觀看不可視區(qū)域諸如黑色幀。因?yàn)槊看瓮滓苿哟蠹s瞳孔直徑時周期性生成不可視區(qū)域，所以不能說為用戶提供了舒適的顯示。

因而，本公開提供了新穎的和改善的顯示設(shè)備和能夠提供對于用戶更有利的顯示的顯示控制方法。

問題的解決方案

根據(jù)本公開，提供了一種顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備包括：像素陣列；微透鏡陣列，所述微透鏡陣列被設(shè)置在所述像素陣列的顯示表面一側(cè)上，并且具有以大于所述像素陣列的像素間距的間距布置的透鏡。布置所述微透鏡陣列，使得所述微透鏡陣列的每個透鏡在與所述像素陣列的顯示表面相對的一側(cè)上生成所述像素陣列的顯示的虛擬圖像，并且通過控制來自所述像素陣列的每個像素的光，來控制從所述微透鏡陣列的每個透鏡發(fā)射的光，使得通過所述微透鏡陣列的每個透鏡而視覺識別的圖像變成連續(xù)和完整的顯示。

根據(jù)本公開，提供了一種顯示控制方法，包括：通過控制來自像素陣列的每個像素的光，來控制從微透鏡陣列的每個透鏡發(fā)射的光，使得通過所述微透鏡陣列的每個透鏡而視覺識別的圖像變成連續(xù)和完整的顯示，所述微透鏡陣列被設(shè)置在所述像素陣列的顯示表面一側(cè)上，并且具有以大于所述像素陣列的像素間距的間距布置的透鏡。布置所述微透鏡陣列，使得所述微透鏡陣列的每個透鏡在與所述像素陣列的顯示表面相對的一側(cè)上生成所述像素陣列的顯示的虛擬圖像。

根據(jù)本公開，通過微透鏡陣列的每個透鏡分辨的像素陣列上的圖像作為連續(xù)和完整的顯示被提供給用戶。因此，可能執(zhí)行用于補(bǔ)償用戶的視敏度的顯示，而不用生成如在專利文獻(xiàn)1中所描述的技術(shù)中的不可視區(qū)域。再者，因?yàn)椴煌ㄟ^光線再現(xiàn)執(zhí)行分辨率，所以例如，可以增加像素陣列的像素大小，可以提高設(shè)計的自由度，并且可以減小制造成本。

本發(fā)明的有利效果

根據(jù)如上所述的本公開，可以提供對于用戶更有利的顯示。注意，上面所描述的效果沒有必要是限制性的。藉由上面的效果或在上面的效果的地方，可以實(shí)現(xiàn)在本說明書中描述的效果中的任一個或可以從本說明書領(lǐng)會的其它效果。

附圖說明

圖1是例示極限分辨率和視敏度和觀看距離之間的關(guān)系的示例的曲線圖。

圖2是例示具有正視眼的用戶的極限分辨率和年齡和觀看距離之間的關(guān)系的示例的曲線圖。

圖3是例示具有近視眼的用戶的極限分辨率和年齡和觀看距離之間的關(guān)系的示例的曲線圖。

圖4是例示用于將深度信息分配給二維圖像信息的概念的解釋性圖示。

圖5是例示光線再現(xiàn)顯示設(shè)備的配置的示例的圖示。

圖6是例示顯示普通二維圖像的顯示設(shè)備的配置的示例的圖示。

圖7是例示其中用戶的焦點(diǎn)與普通二維顯示設(shè)備中的顯示表面對準(zhǔn)的狀態(tài)的示意圖。

圖8是例示其中用戶的焦點(diǎn)沒有與普通二維顯示設(shè)備中的顯示表面對準(zhǔn)的狀態(tài)的示意圖。

圖9是例示光線再現(xiàn)顯示設(shè)備中的虛擬圖像表面與用戶的視網(wǎng)膜上的圖像形成表面之間的關(guān)系的示意圖。

圖10是例示根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備的配置的示例的圖示。

圖11是例示在普通模式下從微透鏡發(fā)射的光線的圖示。

圖12是例示在普通模式下像素陣列的具體顯示示例的圖示。

圖13是例示在普通模式下虛擬圖像表面和微透鏡陣列的顯示表面之間的位置關(guān)系的圖示。

圖14是例示在視敏度補(bǔ)償模式下從微透鏡發(fā)射的光線的圖示。

圖15是例示在視敏度補(bǔ)償模式下像素陣列的具體顯示示例的圖示。

圖16是例示在視敏度補(bǔ)償模式下虛擬圖像表面和微透鏡陣列的顯示表面之間的位置關(guān)系的圖示。

圖17是例示在用戶的瞳孔的瞳孔直徑和采樣區(qū)域的大小之間的關(guān)系的圖示。

圖18是例示當(dāng)?shù)芷讦藵M足等式(3)時λ和pd之間的關(guān)系的圖示。

圖19是例示當(dāng)?shù)芷讦藵M足等式(4)時λ和pd之間的關(guān)系的圖示。

圖20是例示迭代周期λ和pd之間的關(guān)系對連續(xù)顯示區(qū)域大小的影響的圖示。

圖21是例示根據(jù)第一實(shí)施例的顯示控制方法的處理程序的示例的流程圖。

圖22是例示其中根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備被應(yīng)用于可穿戴設(shè)備的配置的示例的圖示。

圖23是例示其中根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備被應(yīng)用于另一個移動設(shè)備的配置的示例的圖示。

圖24是例示普通電子放大鏡設(shè)備的示例的圖示。

圖25是例示由于具有矩形開口(孔)的第一屏蔽板造成像素大小dp減小的狀態(tài)的示意圖。

圖26是例示由于具有圓開口(孔)的第一屏蔽板造成像素大小dp減小的狀態(tài)的示意圖。

圖27是例示其中第一屏蔽板被提供在背光和液晶層之間的配置的示例的圖示。

圖28是例示根據(jù)其中執(zhí)行根據(jù)瞳孔位置檢測的照射狀態(tài)的動態(tài)控制的修改例的顯示設(shè)備的配置的示例的圖示。

圖29是例示在普通凸透鏡中虛擬圖像的生成的解釋性圖示。

圖30是例示根據(jù)第二實(shí)施例的顯示設(shè)備的配置的示例的圖示。

圖31是例示根據(jù)第二實(shí)施例的顯示控制方法的處理程序的示例的流程圖。

圖32是例示望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)的配置的示例的圖示。

圖33是示意性例示在觀看顯示設(shè)備用戶的兩個眼睛的位置和微透鏡陣列的微透鏡的之間的位置關(guān)系的圖示。

圖34是例示設(shè)計微透鏡的方法的解釋性圖示。

圖35是例示其中在包括兩層微透鏡陣列的微透鏡陣列中，兩層微透鏡陣列的微透鏡之間的位置關(guān)系根據(jù)用戶的視點(diǎn)的位置偏移的配置的示例的圖示。

圖36是例示其中在包括兩層微透鏡陣列的微透鏡陣列中，相互對應(yīng)于兩層微透鏡陣列的微透鏡的數(shù)量根據(jù)的用戶的視點(diǎn)的位置改變的配置的示例的圖示。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本公開的(多個)優(yōu)選的實(shí)施例。在本說明書和附圖中，用相同的附圖標(biāo)記指代具有基本上相同的功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件，并且省略了這些結(jié)構(gòu)元件的迭代的解釋。

再者，將以以下次序給出描述。

1.本公開的背景

2.第一實(shí)施例

2-1.第一實(shí)施例的基本原理

2-2.根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備

2-2-1.設(shè)備配置

2-2-2.驅(qū)動示例

2-2-2-1.普通模式

2-2-2-2.視敏度補(bǔ)償模式

2-2-3.詳細(xì)設(shè)計

2-2-3-1.采樣區(qū)域

2-2-3-2.采樣區(qū)域的照射狀態(tài)的迭代周期

2-3.顯示控制方法

2-4.應(yīng)用示例

2-4-1.應(yīng)用于可穿戴設(shè)備

2-4-2.應(yīng)用于其它移動設(shè)備

2-4-3.應(yīng)用于電子放大鏡設(shè)備

2-4-4.應(yīng)用于車載顯示設(shè)備

2-5.修改例

2-5-1.根據(jù)孔徑像素大小的減小

2-5-2.不同于微透鏡的發(fā)光點(diǎn)的配置的示例

2-5-3.根據(jù)瞳孔位置檢測的照射狀態(tài)的動態(tài)控制

2-5-4.其中通過打印材料實(shí)施的像素陣列的修改例

3.第二實(shí)施例

3-1.第二實(shí)施例的背景

3-2.設(shè)備配置

3-3.顯示控制方法

3-4.修改例

4.微透鏡陣列的配置

5.補(bǔ)充

(1.本公開的背景)

首先，在描述本公開的優(yōu)選實(shí)施例之前，將描述本發(fā)明人已經(jīng)構(gòu)思的針對本公開的背景。

如上所述，近年來，已經(jīng)開發(fā)了能夠執(zhí)行具有更高分辨率的顯示的顯示設(shè)備。特別地，在具有相對小顯示屏幕大小的設(shè)備(諸如移動設(shè)備)中，要求更高清晰度的顯示以在小的屏幕上顯示更多信息。

然而，能夠由用戶區(qū)分的分辨率取決于用戶的視敏度。因此，甚至當(dāng)尋求超越用戶的視敏度的限制的分辨率時，也不一定能給用戶以優(yōu)勢。

圖1中例示能夠由用戶區(qū)分的分辨率(極限分辨率)和視敏度和觀看距離(顯示設(shè)備的顯示表面和用戶的瞳孔之間的距離)之間的關(guān)系。圖1是例示極限分辨率和視敏度和觀看距離之間的關(guān)系的曲線圖。在圖1中，在水平軸上表示觀看距離(mm)，在垂直軸上表示極限分辨率(ppi：像素每英寸)，并且繪制兩者之間的關(guān)系。再者，把視敏度看作參數(shù)，并且針對其中視敏度是1.0的情況和其中視敏度是0.5的情況，繪制觀看距離和極限分辨率之間的關(guān)系。

參考圖1，可以看出隨著觀看距離增加(即，隨著顯示表面和瞳孔之間的距離增加)，極限分辨率減小。再者，可以看出，視敏度越低，分辨率極限越低。

這里，一般分布的產(chǎn)品x的分辨率是大約320(ppi)(由圖1中的虛線指示的)。從圖1，可以看出產(chǎn)品x的分辨率被設(shè)置為稍微大于視敏度是1.0的用戶在觀看距離1(英尺)(＝304.8(mm))處的極限分辨率。即，在產(chǎn)品x中，在對于從1(英尺)的距離觀看顯示表面且具有1.0的視敏度的用戶而言像素不能被識別的意義上講，分辨率有效地起作用。

另一方面，視敏度根據(jù)用戶而不同。一些用戶具有近視眼(在近視眼的情況下，在長距離處視敏度退化)，并且其它用戶具有老花眼(在老花眼的情況下，因老齡化在短距離處視敏度退化)。當(dāng)考慮極限分辨率和顯示表面的分辨率之間的關(guān)系時，還有必要考慮根據(jù)觀看距離用戶的視敏度中的這樣的改變。在圖1中所示的示例中，在視敏度是0.5的用戶的觀看距離1(英尺)處的極限分辨率是大約150(ppi)，并且在用戶的1(英尺)的相同的觀看距離處可以僅區(qū)分產(chǎn)品x的分辨率的大約一半。

參考圖2和圖3考慮具有老花眼的用戶。圖2例示其中近似估計具有1.0的遠(yuǎn)場視敏度的正視眼的用戶的極限分辨率和年齡以及觀看距離之間的關(guān)系的示例。在圖2中，在水平軸上表示觀看距離(mm)，在垂直軸上表示具有一般正視眼的用戶的極限分辨率(ppi)，并且繪制這兩者之間的關(guān)系。再者，當(dāng)把年齡看作參數(shù)，并且年齡是9歲、40歲、50歲、60歲和70歲，繪制觀看距離和極限分辨率之間的關(guān)系。

再者，圖3中例示了近似估計其中具有達(dá)到在-1.0(屈光度)的透鏡適合于遠(yuǎn)場視力的程度的標(biāo)準(zhǔn)近視眼的用戶的極限分辨率和年齡以及觀看距離之間的關(guān)系的示例。圖3是例示其中近似估計具有近視眼的用戶的極限分辨率和年齡以及觀看距離之間的關(guān)系的示例的曲線圖。在圖3中，在水平軸上表示觀看距離(mm)，在垂直軸上表示一般近視眼用戶的極限分辨率(ppi)，并且繪制這兩者之間的關(guān)系。再者，當(dāng)把年齡看作參數(shù)且年齡是9歲、40歲、50歲、60歲和70歲時，繪制觀看距離和極限分辨率之間的關(guān)系。

參考圖2和圖3，可以看出關(guān)于具有正視眼的用戶和具有近視眼的用戶兩者，隨著年齡極限分辨率減小。這是由于隨著老齡化老花眼會加重。在圖2和圖3中，與圖1中所示的產(chǎn)品x的分辨率一起，還示出另一個產(chǎn)品y的分辨率。產(chǎn)品y的分辨率是大約180(ppi)(由與用于圖2和圖3中的產(chǎn)品x的不同類型的虛線指示)。

從圖2，可以看出，基本上不能由具有正視眼的40歲或以上的用戶區(qū)分產(chǎn)品x的分辨率。再者，參考圖3，可以看出，雖然與具有正視眼的用戶相比，對于具有近視眼的用戶，根據(jù)老齡化極限分辨率的減小有所和緩，但是對于50歲或以上的用戶基本上不能區(qū)分產(chǎn)品x的分辨率。

這里，參考圖2和圖3，如果觀看距離是大約250(mm)，則例如對于40歲的用戶，存在他們的極限分辨率超過產(chǎn)品x的分辨率的可能性，并且可能區(qū)分產(chǎn)品x的分辨率。然而，極限分辨率超過產(chǎn)品x的分辨率的情況下觀看距離的范圍是非常有限的。當(dāng)觀看距離變得靠近時，由于老花眼極限分辨率減小，并且當(dāng)觀看距離變得更遠(yuǎn)時，由于視敏度的限制(該視敏度取決于到達(dá)顯示表面的距離)而導(dǎo)致極限分辨率減小。對于用戶來說，不期望在始終將觀看距離保持在按照舒適使用的范圍內(nèi)的狀態(tài)下視覺識別顯示表面。

如上所述，對于例如40歲或以上具有老花眼的用戶，從對于用戶有益的觀點(diǎn)，很難說300(ppi)左右或以上的分辨率增強(qiáng)是有意義的。然而，盡管存在由用戶處置的信息量在近年來已經(jīng)增加的事實(shí)，但是由用戶處置的設(shè)備(像移動設(shè)備)已趨于變成小型化。因此，不可避免地要求增加例如移動設(shè)備(諸如智能電話和可穿戴設(shè)備)中的顯示屏幕中的信息密度。

作為提高用戶的可見性的方法，可以構(gòu)思減小顯示屏幕上的信息的密度，諸如增加顯示屏幕的字符大小。然而，該方法與更高的信息密度的需求相背離。再者，如果顯示屏幕上的信息的密度減小，則在一個屏幕上給用戶的信息量減小，并且用戶的可用性減小。替換地，可以構(gòu)思通過增加顯示屏幕自身的大小，增加一個屏幕上的信息量，但是在該情況下，作為移動設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)的可攜帶性變壞。

雖然有為包括如上所述的老年人的所有用戶提供具有更大的信息密度量的高分辨率顯示屏幕的需求，但是在能夠被用戶區(qū)分的分辨率中，由于用戶的視敏度而存在限制。

這里，如上所述，一般地，光學(xué)補(bǔ)償儀器(諸如老花鏡)被廣泛用作針對老花眼的對策。然而，老花鏡需要根據(jù)到觀看對象的距離進(jìn)行附接和拆卸。據(jù)此，有必要攜帶用于存儲老花鏡的工具，諸如眼鏡盒。對于使用移動設(shè)備的用戶有必要攜帶其體積等于或大于移動設(shè)備的體積的工具，這使許多用戶感覺討厭。另外，許多用戶對自身佩戴老花鏡感覺抵觸。

鑒于上面的情形，存在能夠?yàn)橛脩籼峁┯欣目梢娦?其中能夠區(qū)分高分辨率顯示而不用使用額外的儀器，諸如老花鏡)的技術(shù)的需求。本發(fā)明人已構(gòu)思本公開的以下實(shí)施例，作為能夠通過策劃顯示設(shè)備的配置而不用使用額外的儀器(諸如老花鏡)為用戶提供有利的可見性的努力研究技術(shù)的結(jié)果。

在下文中，將描述作為本公開的優(yōu)選實(shí)施例由本發(fā)明人構(gòu)思的第一實(shí)施例和第二實(shí)施例。

(2.第一實(shí)施例)

(2-1.第一實(shí)施例的基本原理)

首先，在描述具體設(shè)備配置之前，將參考圖4描述第一實(shí)施例的基本原理。圖4是例示將深度信息分配給二維圖像信息的概念的解釋性圖示。

如圖4的右圖中所示的，在普通顯示設(shè)備中，圖像信息被顯示為顯示表面上的二維圖像。二維圖像信息可以說是不具有深度信息的圖像信息。

這里，存在稱為輻射場攝影的技術(shù)作為如下所述的攝影技術(shù)，當(dāng)對象被攝影時，該攝影技術(shù)能夠如同在普通攝影設(shè)備中，能夠通過獲取關(guān)于對象的空間中的光線的位置和方向兩者的信息進(jìn)行計算來獲得各個焦點(diǎn)位置處的圖像，而不用獲取關(guān)于從每個方向入射的光的強(qiáng)度的信息?？梢酝ㄟ^基于空間(光場)內(nèi)的光線狀態(tài)進(jìn)行計算以便在相機(jī)內(nèi)執(zhí)行模擬圖像形成的狀態(tài)的過程，從而實(shí)施該技術(shù)。

另一方面，作為用于再現(xiàn)真實(shí)空間中的光線狀態(tài)(光場)的信息的技術(shù)，稱為光線再現(xiàn)技術(shù)的技術(shù)也是已知的。在圖4中所例示的示例中，首先通過計算獲得在顯示表面存在于位置x處的情況下的光線狀態(tài)，并且通過光線再現(xiàn)技術(shù)再現(xiàn)所獲得的光線狀態(tài)，使得真實(shí)的顯示表面位于位置o處，但可以再現(xiàn)光線狀態(tài)，就好像顯示表面位于與位置o不同的位置x處(參見圖4的中間附圖)。光線狀態(tài)的信息(光線信息)也可以說是三維圖像信息，其中關(guān)于虛擬顯示表面在深度方向上的位置的信息被分配給二維圖像信息。

通過根據(jù)光線信息再現(xiàn)光線狀態(tài)(好像顯示表面位于位置x處)，并且基于光線狀態(tài)，用處于照射狀態(tài)中的光照射用戶的瞳孔，用戶視覺識別位于位置x處的虛擬顯示表面上的圖像(即，虛擬圖像)。如果位置x被調(diào)整到對于例如具有老花眼的用戶焦點(diǎn)對準(zhǔn)的位置，則可能將焦點(diǎn)對準(zhǔn)的圖像提供給用戶。

作為這樣的基于光線信息再現(xiàn)預(yù)定光線狀態(tài)的顯示設(shè)備，幾種光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備是已知的。光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備被配置為使得可以根據(jù)發(fā)射方向控制來自每個像素的光，并且光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備被廣泛用作例如肉眼3d顯示設(shè)備，肉眼3d顯示設(shè)備通過發(fā)射光使得考慮到用戶的左眼和右眼上的雙眼視差的圖像被識別，從而提供3d圖像，。

圖5中例示了光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備的配置的示例。圖5是例示光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備的配置的示例的圖示。再者，為了比較，圖6中例示了顯示普通二維圖像的顯示設(shè)備的配置的示例。圖6是例示顯示普通二維圖像的顯示設(shè)備的配置的示例的圖示。

參考圖6，普通顯示設(shè)備80的顯示表面包括像素陣列810，其中二維布置多個像素811。在圖6中，為了方便，例示了像素陣列810，好像像素811被布置在一列中，但是，在現(xiàn)實(shí)中，像素811還在圖紙的深度方向上被布置。來自每個像素811的光量沒有根據(jù)發(fā)射方向控制，并且可控制的光量在任何方向上類似地發(fā)射。參考圖4的右側(cè)的附圖描述的二維圖像表示例如圖6中例示的像素陣列810的顯示表面815上顯示的二維圖像。在下文中，為了將其與光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備區(qū)分，如圖6中表示的用于顯示二維圖像(即，不具有深度信息的圖像信息)的顯示設(shè)備80還被稱為二維顯示設(shè)備80。

參考圖5，光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備15包括像素陣列110和被提供在像素陣列110的顯示表面115上的微透鏡陣列120，其中在像素陣列110中，二維布置多個像素111。在圖5中，為了方便，像素陣列110被例示為好像像素111被布置在一個列中，但是像素111實(shí)際上還在圖紙的深度方向上布置。同樣地，還在微透鏡陣列120中，微透鏡121實(shí)際上在圖紙的深度方向上被布置。因?yàn)閬碜悦總€像素111的光通過微透鏡121發(fā)射，所以微透鏡陣列120的透鏡表面125變成光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備15中外觀上的顯示表面125。

微透鏡陣列120中的微透鏡121的間距被配置成大于像素陣列110中的像素111的間距。即，多個像素111貼近地位于一個微透鏡121下面。因此，來自多個像素111的光入射到一個微透鏡121上，并且具有方向性地發(fā)射。結(jié)果，通過適當(dāng)?shù)乜刂泼總€像素111的驅(qū)動，可能調(diào)整從每個微透鏡121發(fā)射的光的方向、波長和強(qiáng)度等。

以該方式，在光線再現(xiàn)類型顯示設(shè)備15中，每個微透鏡121構(gòu)成發(fā)光點(diǎn)，并且從每個發(fā)光點(diǎn)發(fā)射的光由貼近地提供在每個微透鏡121下面的多個像素111控制。通過基于光線信息驅(qū)動每個像素111，控制從每個發(fā)光點(diǎn)發(fā)射的光，并且實(shí)施期望的光線狀態(tài)。

具體地，在例如圖4中所例示的示例中，光線信息包括關(guān)于在每個微透鏡121中光的發(fā)射狀態(tài)的信息(發(fā)射光的方向、波長、強(qiáng)度等)，用于在觀看位于位置o處的真實(shí)顯示表面(對應(yīng)于圖5中所例示的微透鏡陣列120的顯示表面125)時，觀看在位于不同于位置o的位置x處的虛擬顯示表面上的圖像(即，虛擬圖像)?；诠饩€信息驅(qū)動每個像素111，并且從每個微透鏡121發(fā)射出發(fā)射狀態(tài)被控制的光，使得用光照射用戶的瞳孔，以便位于觀看位置處的用戶觀看在位置x處的虛擬圖像。也可以說，基于光線信息控制光的發(fā)射狀態(tài)是控制光對于用戶的瞳孔的照射狀態(tài)。

將參考圖7到圖9更詳細(xì)地描述包括在用戶的視網(wǎng)膜上的圖像信息的狀態(tài)的上述細(xì)節(jié)。圖7是例示其中用戶的焦點(diǎn)與普通二維顯示設(shè)備80中的顯示表面對準(zhǔn)的狀態(tài)的示意圖。圖8是例示其中用戶的焦點(diǎn)沒有與普通二維顯示設(shè)備80中的顯示表面對準(zhǔn)的狀態(tài)的示意圖。圖9是例示在光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備15中的虛擬圖像表面與用戶的視網(wǎng)膜上的圖像形成表面之間的關(guān)系的示意圖。在圖7到圖9中，示意性地例示普通二維顯示設(shè)備80的像素陣列810和顯示表面815或光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備15的微透鏡陣列120和顯示表面125以及用戶的眼睛的透鏡201(晶狀體201)和視網(wǎng)膜203。

參考圖7，示意性地例示其中圖像160被顯示在顯示表面815上的狀態(tài)。在普通二維顯示設(shè)備80上，在其中用戶的焦點(diǎn)與顯示表面815對準(zhǔn)的狀態(tài)下，來自像素陣列810的每個像素811的光經(jīng)過用戶的眼睛的透鏡201，并且其圖像形成在視網(wǎng)膜203上(即，圖像形成表面204位于視網(wǎng)膜203上)。用圖7中的不同的線型描繪的箭頭表示從像素811發(fā)射的不同波長的光(即，不同顏色的光)。

在圖8中，例示了其中與在圖7中例示的狀態(tài)中的相比顯示表面815更靠近用戶定位且用戶的焦點(diǎn)未與顯示表面815對準(zhǔn)的狀態(tài)。參考圖8，來自像素陣列810的每個像素811的光不在用戶的視網(wǎng)膜203上形成圖像，并且圖像形成表面204位于視網(wǎng)膜203后面。在該情況下，由用戶識別焦點(diǎn)沒對準(zhǔn)的模糊圖像。圖8例示其中試圖觀看附近的顯示表面的具有老花眼的用戶觀看模糊圖像的狀態(tài)。

圖9例示當(dāng)驅(qū)動光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備15使得其在虛擬圖像表面150上顯示圖像160作為用于用戶的虛擬圖像的光線狀態(tài)。在圖9中，類似于圖8中例示的顯示表面815，顯示表面125位于相對靠近用戶。虛擬圖像表面150被設(shè)置為位于比真實(shí)顯示表面125遠(yuǎn)的虛擬顯示表面。

這里，如上所述，在光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備15中，可以控制光的發(fā)射狀態(tài)，使得微透鏡121(即，發(fā)光點(diǎn)121)在相互不同的方向上發(fā)射相互不同光強(qiáng)度和/或波長的光而不是各向同性地發(fā)射單一的光。例如，控制從每個微透鏡121發(fā)射的光，使得再現(xiàn)來自虛擬圖像表面150上的圖像160的光。具體地，例如，假設(shè)虛擬圖像表面150上的虛擬像素151(151a和151b)，可以考慮從某些虛擬像素151a發(fā)射第一波長的光，并且從其它虛擬像素151b發(fā)射第二波長的光，以便在虛擬圖像表面150上顯示圖像160。據(jù)此，控制光的發(fā)射狀態(tài)，使得微透鏡121a在對應(yīng)于來自像素151a的光的方向上發(fā)射第一波長的光，并且在對應(yīng)于來自像素151b的光的方向上發(fā)射第二波長的光。雖然未示出，但是如圖5中所例示的，像素陣列實(shí)際被提供在微透鏡陣列120的后側(cè)(圖9中圖紙的右側(cè))上，并且控制像素陣列的每個像素的驅(qū)動，使得控制來自微透鏡121a的光的發(fā)射狀態(tài)。

這里，距虛擬圖像表面150的視網(wǎng)膜203的距離被設(shè)置為用戶的焦點(diǎn)對準(zhǔn)的位置，例如，圖7中所例示的顯示表面815的位置。驅(qū)動光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備15，使得光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備15再現(xiàn)來自位于這樣的位置處的虛擬圖像表面150上的圖像160的光，使得來自真實(shí)顯示表面125的光的圖像形成表面204位于視網(wǎng)膜203后面，但是虛擬圖像表面150上的圖像160的圖像形成在視網(wǎng)膜203上。因此，在具有老花眼的用戶的方面，甚至當(dāng)用戶和顯示表面125之間的距離很短時，用戶可以觀看類似于在遠(yuǎn)景中的圖像的良好的圖像160。

上面已經(jīng)描述了第一實(shí)施例的基本原理。如上所述，在第一實(shí)施例中，通過使用光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備，再現(xiàn)來自被設(shè)置在具有老花眼的用戶的焦點(diǎn)對準(zhǔn)的位置處的虛擬圖像表面150上的圖像160的光，并且該光被發(fā)射到用戶。這允許用戶觀看虛擬圖像表面150上的焦點(diǎn)對準(zhǔn)的圖像160。因此，例如，甚至當(dāng)圖像160是高分辨率圖像(其中在觀看距離處真實(shí)顯示表面125上的分辨率超過用戶的極限分辨率)時，焦點(diǎn)對準(zhǔn)的圖像被提供給用戶，而不用使用額外的光學(xué)補(bǔ)償儀器(諸如老花鏡)，并且可以觀看精細(xì)圖像160。結(jié)果，甚至當(dāng)如在上面(1.本公開的背景)中所描述的相對較小的顯示屏幕中增加信息的密度時，用戶可以有利地觀看圖像，其中通過增補(bǔ)用戶的視敏度在該圖像上顯示高密度信息。再者，如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例，因?yàn)榭赡軋?zhí)行顯示(其中執(zhí)行視敏度補(bǔ)償)而不用使用光學(xué)補(bǔ)償儀器(諸如老花鏡)，不需要攜帶額外的便攜式物品(諸如老花鏡自身和/或用于存儲老花鏡的眼鏡盒)，并且減小用戶的負(fù)擔(dān)。

再者，雖然上面已經(jīng)描述了一種情況，在該情況中如圖9中所例示的虛擬圖像表面150被設(shè)置為比真實(shí)顯示表面125更遠(yuǎn)，以補(bǔ)償具有老花眼的用戶的視敏度，但是第一實(shí)施例并不限于這樣的示例。例如，虛擬圖像表面150可以被設(shè)置為比真實(shí)顯示表面125更靠近。在該情況下，虛擬圖像表面150可以被設(shè)置在例如具有近視眼的用戶的焦點(diǎn)對準(zhǔn)的位置處。由此，具有近視眼的用戶可以觀看焦點(diǎn)對準(zhǔn)的圖像160，而不用使用光學(xué)補(bǔ)償儀器諸如眼鏡和隱形眼鏡?？梢院唵蔚赝ㄟ^改變顯示在每個像素上的數(shù)據(jù)，自由實(shí)施用于具有老花眼的用戶的視敏度補(bǔ)償和用于具有近視眼的用戶的視敏度補(bǔ)償之間的顯示切換，并且沒有必要改變硬件機(jī)構(gòu)。

(2-2.根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備)

將描述基于上面所描述的基本原理能夠?qū)嵤┎僮鞯母鶕?jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備的詳細(xì)配置。

(2-2-1.設(shè)備配置)

將參考圖10描述根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備的配置。圖10是例示根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備的配置的示例的圖示。

參考圖10，根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10包括像素陣列110、微透鏡陣列120和控制單元130，其中在像素陣列110中多個像素111被二維布置，微透鏡陣列120被設(shè)置在像素陣列110的顯示表面115上，控制單元130控制像素陣列110的每個像素111的驅(qū)動。這里，圖10中例示的像素陣列110和微透鏡陣列120類似于圖5中例示的這些。再者，控制單元130驅(qū)動每個像素111，使得每個像素111基于光線信息再現(xiàn)預(yù)定光線狀態(tài)。以該方式，顯示設(shè)備10可以被配置為光線再現(xiàn)顯示設(shè)備。

如參考圖5描述的光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備15中的那樣，微透鏡陣列120中的微透鏡121的間距被配置成大于像素陣列110的像素111的間距，并且來自多個像素111的光入射到一個微透鏡121上，并且具有方向性地發(fā)射。如上所述，在顯示設(shè)備10中，每個微透鏡121構(gòu)成發(fā)光點(diǎn)。微透鏡121對應(yīng)于普通二維顯示設(shè)備中的像素，并且微透鏡陣列120的透鏡表面125變成顯示設(shè)備10中的外觀上的顯示表面125。

像素陣列110可以包括具有例如大約10(μm)的像素間距的液晶顯示設(shè)備的液晶層(液晶面板)。雖然未例示，但是被提供用于普通液晶顯示設(shè)備中的像素的各種結(jié)構(gòu)(諸如用于驅(qū)動像素陣列110的每個像素的驅(qū)動元件和光源(背光))可以連接到像素陣列110。然而，第一實(shí)施例不限于該示例，并且另一個顯示設(shè)備諸如有機(jī)el顯示設(shè)備等可以被用作像素陣列110。再者，像素間距不限于上面的示例，并且可以考慮期望被實(shí)施的分辨率等適當(dāng)?shù)卦O(shè)計像素間距。

通過以0.15(mm)的間距以格狀形式二維布置具有例如3.5(mm)的焦距的凸透鏡，配置微透鏡陣列120。微透鏡陣列120被提供用于基本上覆蓋整個像素陣列110。像素陣列110和微透鏡陣列120之間的距離被設(shè)置為長于微透鏡陣列120的每個微透鏡121的焦距，并且像素陣列110和微透鏡陣列120被配置于如下位置，在該位置處，像素陣列110的顯示表面115上的圖像大致形成在基本上平行于顯示表面115(或顯示表面125)且包括用戶瞳孔的平面上。一般地，顯示表面115上的圖像的圖像形成位置可以被預(yù)設(shè)為當(dāng)用戶觀看顯示表面115時假設(shè)的觀看位置。然而，微透鏡陣列120中的微透鏡121的焦距和間距并不限于上面所描述的示例，并且可以基于與其它構(gòu)件的布置關(guān)系、顯示表面115上的圖像的圖像形成位置(即，用戶的假設(shè)觀看位置)等適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計。

控制單元130包括處理器，諸如中央處理單元(cpu)或數(shù)字信號處理器(dsp)，并且根據(jù)預(yù)定程序操作，由此控制像素陣列110的每個像素111的驅(qū)動?？刂茊卧?30具有光線信息生成單元131和像素驅(qū)動單元132作為其功能。

光線信息生成單元131基于區(qū)域信息、虛擬圖像位置信息和圖像信息生成光線信息。這里，區(qū)域信息是關(guān)于包括多個區(qū)域的區(qū)域組的信息，其中該多個區(qū)域被設(shè)置在包括用戶的瞳孔且基本上平行于微透鏡陣列120的顯示表面125的平面上且小于用戶的瞳孔直徑。區(qū)域信息包含關(guān)于其上設(shè)置該區(qū)域的平面和顯示表面125之間的距離的信息、關(guān)于區(qū)域的大小的信息等。

在圖10中，簡單例示了包括用戶的瞳孔的平面205、設(shè)置在平面205上的多個區(qū)域207和區(qū)域組209。多個區(qū)域207被設(shè)置為位于用戶的瞳孔中。區(qū)域組209被設(shè)置在其中從每個微透鏡121發(fā)射的光可以到達(dá)平面205的范圍中。換句話說，配置微透鏡陣列120，使得用從一個微透鏡121發(fā)射的光照射區(qū)域組209。

這里，在第一實(shí)施例中，根據(jù)微透鏡121和區(qū)域207的組合，調(diào)整從每個微透鏡121發(fā)射的光的波長、強(qiáng)度等。即，對于每個區(qū)域207，控制入射到區(qū)域207上的光的照射狀態(tài)。區(qū)域207對應(yīng)于其中來自一個像素111的光被投影到瞳孔上的大小(來自像素111的光在瞳孔上的投影大小)，并且區(qū)域207之間的間隔可以被說成是表示當(dāng)光入射到用戶的瞳孔上時的采樣間隔。在以下描述中，區(qū)域207還被稱為采樣區(qū)域207。區(qū)域組209還被稱為采樣區(qū)域組209。

虛擬圖像位置信息是關(guān)于生成虛擬圖像的位置(虛擬圖像生成位置)的信息。虛擬圖像生成位置是圖9中例示的虛擬圖像表面150的位置。虛擬圖像位置信息包括關(guān)于從顯示表面125到虛擬圖像生成位置的距離的信息。再者，圖像信息是呈現(xiàn)給用戶的二維圖像信息。

在區(qū)域信息、虛擬圖像位置信息和圖像信息的基礎(chǔ)上，當(dāng)基于圖像信息的圖像被顯示在基于虛擬圖像位置信息的虛擬圖像生成位置處時，光線信息生成單元131基于區(qū)域信息生成表示從圖像入射到每個采樣區(qū)域207上的光的光線狀態(tài)的光線信息。光線信息包含關(guān)于在每個微透鏡121中的光的發(fā)射狀態(tài)的信息和關(guān)于每個采樣區(qū)域207的光的照射狀態(tài)的信息，以便再現(xiàn)光線狀態(tài)。由光線信息生成單元131執(zhí)行的過程對應(yīng)于在上面(2-1.第一實(shí)施例的基本原理)中參考圖4描述的將深度信息分配給二維圖像信息的過程。

再者，可以從另一個設(shè)備傳輸圖像信息，或圖像信息可以被預(yù)存儲在設(shè)置于顯示設(shè)備10中的存儲設(shè)備(未示出)中。圖像信息可以是與表示由普通信息處理設(shè)備執(zhí)行的各種處理的結(jié)果的圖像、文本、圖形等相關(guān)的信息。

再者，可以例如由用戶、顯示設(shè)備10的設(shè)計師等提前輸入虛擬圖像位置信息，并且虛擬圖像位置信息可以被存儲在上述存儲設(shè)備中。再者，在虛擬圖像位置信息中，虛擬圖像生成位置被設(shè)置為關(guān)于用戶的焦點(diǎn)對準(zhǔn)的位置。例如，適合于相對大量的具有老花眼的用戶的一般焦點(diǎn)位置可以通過顯示設(shè)備10的設(shè)計師等設(shè)置為虛擬圖像生成位置。供選擇地，可以由用戶根據(jù)用戶的視敏度適當(dāng)調(diào)整虛擬圖像生成位置，并且可以每次更新上述存儲設(shè)備內(nèi)的虛擬圖像位置信息。

再者，例如可以由用戶、顯示設(shè)備10的設(shè)計師等提前輸入?yún)^(qū)域信息，并且區(qū)域信息可以被存儲在上述存儲設(shè)備中。這里，可以基于假設(shè)用戶平常地觀看顯示設(shè)備10的位置，設(shè)置包含在區(qū)域信息中的顯示表面125和其上設(shè)置采樣區(qū)域207的平面205(平面205對應(yīng)于用戶的觀看位置)之間的距離。例如，如果裝配有顯示設(shè)備10的設(shè)備是手表型可穿戴設(shè)備，則可以考慮在用戶的瞳孔和作為可穿戴設(shè)備的附接位置的手臂之間的距離設(shè)置上述距離。再者，例如，如果裝配有顯示設(shè)備10的設(shè)備是安置在房間中的固定型電視，則可以考慮當(dāng)觀看電視時電視和用戶的瞳孔之間的一般距離設(shè)置上述距離。供選擇地，可以由用戶根據(jù)使用模式適當(dāng)調(diào)整上述距離，并且可以每次更新在存儲設(shè)備中的虛擬圖像位置信息。再者，可以考慮在以下(2-2-3-1.采樣區(qū)域)中描述的事項(xiàng)適當(dāng)設(shè)置包含在區(qū)域信息中的采樣區(qū)域207的大小。

光線信息生成單元131將所生成的光線信息提供給像素驅(qū)動單元132。

像素驅(qū)動單元132驅(qū)動像素陣列110的每個像素111，使得在基于圖像信息的圖像顯示在虛擬圖像表面上時，像素陣列110的每個像素111基于光線信息再現(xiàn)光線狀態(tài)。此時，像素驅(qū)動單元132驅(qū)動每個像素111，使得針對每個采樣區(qū)域207獨(dú)立地控制從每個微透鏡121發(fā)射的光。由此，如上所述，針對每個采樣區(qū)域207控制入射到采樣區(qū)域207上的光的照射狀態(tài)。例如，在圖10中例示的示例中，例示了其中通過疊加來自多個像素111的光而配置的光123入射到每個采樣區(qū)域207上的狀態(tài)。

這里，瞳孔上(平面205上)的光123的投影大小需要等于或小于采樣區(qū)域207的大小，以便使得光123入射到采樣區(qū)域207上。因此，在顯示設(shè)備10中，設(shè)計每個構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、布置等，使得瞳孔上光123的投影大小等于或小于采樣區(qū)域207的大小。

另一方面，如在以下(2-2-3-1.采樣區(qū)域)中將詳細(xì)描述的，用戶的視網(wǎng)膜上圖像的模糊量取決于瞳孔上光123的投影大小(即，光的入瞳直徑)。如果視網(wǎng)膜上的模糊量大于能夠被用戶區(qū)分的圖像在視網(wǎng)膜上的大小，則將由用戶識別模糊圖像。在因老花眼等導(dǎo)致眼睛的調(diào)整功能不充足時，對應(yīng)于采樣區(qū)域207的大小的瞳孔上的光123的投影大小需要充分小于瞳孔直徑，以便使得視網(wǎng)膜上的模糊量等于或小于能夠被用戶區(qū)分圖像在視網(wǎng)膜上的大小。

具體地，然而普通人瞳孔直徑是大約2(mm)到8(mm)，優(yōu)選地將采樣區(qū)域207的大小設(shè)置為大約0.6(mm)或更小。將在以下(2-2-3-1.采樣區(qū)域)中再次詳細(xì)描述關(guān)于采樣區(qū)域207的大小所要求的條件。

這里，如從圖10明顯的，瞳孔上光123的投影大小取決于圖像放大率和像素陣列110的像素111的大小dp。這里，圖像放大率是觀看距離(在微透鏡陣列120的透鏡表面125和瞳孔之間的距離)dlp和透鏡像素間距離(在微透鏡陣列120的透鏡表面125和像素陣列110的顯示表面115之間的距離)dxl之間的比(dlp/dxl)。因此，在第一實(shí)施例中，考慮假設(shè)用戶平常地觀看顯示表面125的距離(即，dlp)，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)計像素111的大小dp、微透鏡陣列120和像素陣列110的布置位置等，使得瞳孔上光123的投影大小充分小于瞳孔直徑(更詳細(xì)地大約0.6(mm)或更小)。

再者，在顯示設(shè)備10中，設(shè)置每個構(gòu)成構(gòu)件的布置，使得光的照射狀態(tài)相對于每個采樣區(qū)域207以大于用戶的最大瞳孔直徑的單位周期性地迭代。這用于在用戶的瞳孔的位置已經(jīng)移動時，即便是在用戶的瞳孔位置移動之后的位置處也向用戶顯示與移動之前的圖像相同的圖像。通過微透鏡陣列120的微透鏡121的間距、dxl和dlp確定迭代周期。具體地，迭代周期＝(微透鏡121的間距)×(dlp+dxl)/dxl?；谠撽P(guān)系，設(shè)置微透鏡121的間距、像素陣列110中的像素111的大小dp和間距，以及諸如dxl和dlp的值，使得迭代周期滿足上述條件。將在以下(2-2-3-2.采樣區(qū)域的照射狀態(tài)的迭代周期)中再次詳細(xì)描述關(guān)于迭代周期所要求的條件。

如上所述，已經(jīng)參考圖10描述了根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10的配置。

這里，在局部配置方面，根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10類似于廣泛用作肉眼3d顯示設(shè)備的光線再現(xiàn)型顯示設(shè)備。然而，因?yàn)槿庋?d顯示設(shè)備的目的是顯示相對于用戶的左眼和右眼具有雙眼視差的圖像，所以僅在水平方向上控制發(fā)射光的發(fā)射狀態(tài)，并且在很多情況下沒有在垂直方向上執(zhí)行發(fā)射狀態(tài)的控制。因此，例如，在很多情況下，提供了如下配置，其中雙凸透鏡被設(shè)置在像素陣列的顯示表面上。另一方面，因?yàn)楦鶕?jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10的目的是顯示虛擬圖像，以便補(bǔ)償用戶的眼睛調(diào)整功能，所以自然在水平方向和垂直方向的兩個方向上執(zhí)行發(fā)射狀態(tài)的控制。因此，代替如上所述的雙凸透鏡，在像素陣列的顯示表面上使用微透鏡陣列120(其中微透鏡121二維布置在微透鏡陣列120中)。

再者，如上所述，因?yàn)槿庋?d顯示設(shè)備的目的是顯示相對于用戶的左眼和右眼具有雙眼視差的圖像，所以在第一實(shí)施例中描述的采樣區(qū)域207被設(shè)置為包括用戶的整個眼睛的相對較大的區(qū)域。具體地，在很多情況下，采樣區(qū)域207的大小被設(shè)置為大約65(mm)(這是用戶的瞳孔間距離(pd)的平均值)，或大約其一部分。另一方面，在第一實(shí)施例中，采樣區(qū)域207的大小被設(shè)置為小于用戶的瞳孔直徑，更詳細(xì)地小于大約0.6(mm)。如上所述，因?yàn)閼?yīng)用的目的和領(lǐng)域不同，所以采用不同于一般肉眼3d顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，并且在根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10中執(zhí)行不同的驅(qū)動控制。

(2-2-2.驅(qū)動示例)

接下來，將描述在圖10中例示的顯示設(shè)備10中的具體驅(qū)動示例?？梢栽谄渲酗@示不同于真實(shí)顯示表面125的虛擬顯示表面上的虛擬圖像(即，顯示分配有深度信息的圖像信息)的模式(在下文中還稱為視敏度補(bǔ)償模式)，或其中顯示二維圖像信息的模式(在下文中還稱為普通模式)下驅(qū)動根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10。因?yàn)樵谝暶舳妊a(bǔ)償模式下由用戶視覺識別虛擬圖像，所以即便是對于因?yàn)槔匣ㄑ刍蚪曆鄱茈y將焦點(diǎn)對準(zhǔn)在真實(shí)顯示表面125上的用戶，也可以提供優(yōu)質(zhì)的圖像。另一方面，在普通模式下，藉由圖10中例示的顯示設(shè)備10的配置，可以顯示例如類似于圖6中例示的普通二維顯示設(shè)備80的二維圖像的二維圖像。

(2-2-2-1.普通模式)

將參考圖11到圖13描述在普通模式下的顯示設(shè)備10的驅(qū)動。圖11是例示在普通模式下從微透鏡121發(fā)射的光線的圖示。圖12是例示在普通模式下像素陣列110的具體顯示示例的圖示。圖13是例示在普通模式下虛擬圖像表面150和微透鏡陣列120的顯示表面125之間的位置關(guān)系的圖示。

參考圖11，如在圖9中的，示意性地例示微透鏡陣列120及其顯示表面125、用戶的眼睛的透鏡201和用戶的視網(wǎng)膜203。再者，示意性地例示顯示在顯示表面125上的圖像160。再者，圖11對應(yīng)于一示例，其中由上面所描述的圖8中的像素陣列810再現(xiàn)的圖像160通過與圖9中例示的第一實(shí)施例中的配置相同的配置進(jìn)行再現(xiàn)。因此，將省略已經(jīng)參考圖8和圖9描述的事項(xiàng)的重復(fù)描述。

如圖11中例示的，在普通模式下，在所有發(fā)射角的方向上從每個微透鏡121發(fā)射相同的光。由此，每個微透鏡121的性能如同圖8中所例示的像素陣列810的每個像素811中的一樣，并且圖像160通過微透鏡陣列120被顯示在微透鏡陣列120的顯示表面125上。

圖12例示在普通模式下用戶可以實(shí)際視覺識別的圖像160和其中當(dāng)圖像160被顯示時像素陣列110的局部區(qū)域被放大的狀態(tài)的示例。例如，如在圖12中例示的，在普通模式下，假設(shè)用戶視覺識別包括預(yù)定文本數(shù)據(jù)的圖像160。

這里，當(dāng)用戶經(jīng)由微透鏡陣列120從像素陣列110看見光時，實(shí)際上由用戶識別圖12中的圖像160。在圖12中的右側(cè)上例示通過放大圖像160的局部區(qū)域161且移除微透鏡陣列120獲得的例示(即，直接在區(qū)域161下面的像素陣列110的顯示的例示)。包括多個像素111的像素組112貼近地位于一個微透鏡121下面，但是如圖12的右側(cè)上例示的，在普通模式下，相同的信息被顯示在貼近地位于一個微透鏡121下面的像素組112中。

以該方式，驅(qū)動每個像素111，使得在普通模式下，相同的信息被顯示在貼近地位于每個微透鏡121下面的像素組112中，使得二維圖像信息被顯示在微透鏡陣列120的顯示表面125上。用戶可以視覺識別存在于顯示表面125上類似于如圖8中所示被提供在普通二維顯示設(shè)備中的圖像160的二維圖像。

圖13例示用戶的眼睛211、微透鏡陣列120的顯示表面125和虛擬圖像表面150之間的關(guān)系。普通模式對應(yīng)于如圖13中所例示的，其中虛擬圖像表面150和微透鏡陣列120的顯示表面125相一致的狀態(tài)。

(2-2-2-2.視敏度補(bǔ)償模式)

接下來，將參考圖14到圖16描述在視敏度補(bǔ)償模式下的顯示設(shè)備10的驅(qū)動。圖14是例示在視敏度補(bǔ)償模式下從微透鏡121發(fā)射的光線的圖示。圖15是例示在視敏度補(bǔ)償模式下像素陣列110的具體顯示示例的圖示。圖16是例示在視敏度補(bǔ)償模式下虛擬圖像表面150和微透鏡陣列120的顯示表面125之間的位置關(guān)系的圖示。

參考圖14，如在圖9中的，示意性地例示微透鏡陣列120及其顯示表面125、虛擬圖像表面150、虛擬圖像表面150上的虛擬像素151、虛擬圖像表面上的圖像160、用戶的眼鏡的透鏡201和用戶的視網(wǎng)膜203。再者，在圖14中，還例示了圖9中未例示的像素陣列110的顯示表面115。

再者，圖14對應(yīng)于通過將像素陣列110的顯示表面115添加到上面所描述的圖9獲得的例示。因此，將省略已經(jīng)參考圖9描述的事項(xiàng)的重復(fù)描述。

在視敏度補(bǔ)償模式下，從每個微透鏡121發(fā)射光以再現(xiàn)來自在虛擬圖像表面150上的圖像160的光。圖像160可以被認(rèn)為是通過虛擬圖像表面150上的虛擬像素151顯示的虛擬圖像表面150上的二維圖像。圖14中示意性例示在某一特定微透鏡121中可以獨(dú)立控制的光的范圍124。驅(qū)動貼近地位于微透鏡121下面的像素組112(像素陣列110的一部分)，使得在范圍124中包括的虛擬圖像表面150上再現(xiàn)來自虛擬像素151的光。在每個微透鏡121中執(zhí)行類似的驅(qū)動控制，使得從每個微透鏡121發(fā)射光以再現(xiàn)來自在虛擬圖像表面150上的圖像160的光。

圖15中例示在視敏度補(bǔ)償模式下能夠被用戶實(shí)際視覺識別的圖像160和其中當(dāng)圖像160被顯示時像素陣列110的局部區(qū)域被放大的狀態(tài)的示例。例如，如圖15中所例示的，假設(shè)用戶視覺識別包括預(yù)定文本數(shù)據(jù)的圖像160。在視敏度補(bǔ)償模式下，由用戶將圖像160視覺識別為被顯示在圖14中例示的虛擬圖像表面150上的圖像。

這里，當(dāng)用戶經(jīng)由微透鏡陣列120觀看來自像素陣列110的光時，由用戶實(shí)際識別圖15中的圖像160。在圖15中的右側(cè)上例示通過放大圖像160的局部區(qū)域161且移除微透鏡陣列120獲得的例示(即，貼近地位于區(qū)域161下面的像素陣列110的顯示的例示)。

包括多個像素111的像素組112貼近地位于一個微透鏡121下面。如在圖15的右側(cè)上的附圖中例示的，在貼近地位于每個微透鏡121下面的像素組112中，當(dāng)從特定點(diǎn)觀看時，與在普通模式下的相同的信息被顯示在位于微透鏡121的中心的擴(kuò)展部上的像素中(即，相同的信息被顯示在圖12中例示的像素111a和圖15中例示的像素111b上)，但是可以通過用戶的視點(diǎn)的移動觀看的圖像信息被顯示在像素111a和像素111b周圍。

圖16中例示用戶的眼睛211、微透鏡陣列120的顯示表面125和虛擬圖像表面150之間的關(guān)系。如圖16中所例示的，在視敏度補(bǔ)償模式下，虛擬圖像表面150通過微透鏡陣列120位于比顯示表面125更遠(yuǎn)。在圖16中，由箭頭指示用戶的視點(diǎn)的運(yùn)動?？紤]到在虛擬圖像表面150上由用戶視覺識別的點(diǎn)的移動(在圖16中從點(diǎn)s到點(diǎn)t的運(yùn)動)對應(yīng)于用戶的視點(diǎn)的移動，可以通過視點(diǎn)的移動觀看的圖像信息被顯示在如圖15中所示的貼近地位于微透鏡121下面的像素組112上。如上所述驅(qū)動每個像素111，使得圖像160被顯示給用戶，好像圖像160位于虛擬圖像表面150上。

上面已經(jīng)描述在普通模式和視敏度補(bǔ)償模式下驅(qū)動的示例作為在顯示設(shè)備10中驅(qū)動的示例。

(2-2-3.詳細(xì)設(shè)計)

將描述用于圖10中例示的顯示設(shè)備10中的每個配置的更詳細(xì)的設(shè)計方法。這里，將描述關(guān)于圖10中例示的采樣區(qū)域207的大小所要求的條件和關(guān)于每個采樣區(qū)域207的光的照射狀態(tài)的迭代周期所要求的條件。

(2-2-3-1.采樣區(qū)域)

如上所述，優(yōu)選地采樣區(qū)域207的大小相對于用戶的瞳孔直徑充分小，使得將不具有模糊的優(yōu)質(zhì)圖像提供到用戶。在下文中，將具體檢查關(guān)于采樣區(qū)域207的大小所要求的條件。

例如，可以首先識別老花眼的水平(level)是作為必要的校正透鏡(老花鏡)的強(qiáng)度的大約1d(屈光度)。這里，如果使用通過對平均眼球建模獲得的列表模型，眼球可以被認(rèn)定包括60d的單個透鏡和位于距該單個透鏡22.22(mm)距離處的視網(wǎng)膜。

對于佩戴具有如上所述1d強(qiáng)度的老花鏡的用戶，光經(jīng)由60d-1d＝59d的透鏡入射到視網(wǎng)膜上，使得圖像形成表面可以形成在用戶的眼球中視網(wǎng)膜后面的22.22×(60d/59d-1)≈0.38(mm)的位置處。再者，在該情況下，當(dāng)光的入瞳直徑(對應(yīng)于圖10所例示的瞳孔上的光123的投影大小)是ip時，可以獲得是ip×0.38/22.22(mm)的視網(wǎng)膜上的模糊量。

這里，當(dāng)實(shí)踐使用所要求的視敏度是0.5時，將被區(qū)分的視網(wǎng)膜上的圖像的大小是根據(jù)以下等式(1)中所示的計算的大約0.0097(mm)。在以下等式(1)中，1.33是在眼球中的折射率。

[數(shù)學(xué).1]

如果視網(wǎng)膜上的模糊量小于將被區(qū)分的視網(wǎng)膜上圖像的大小，則用戶可以觀看不具有模糊的清晰圖像。如果獲得ip，使得視網(wǎng)膜上的上述模糊量(ip×0.38/22.22(mm))是將被區(qū)分的視網(wǎng)膜上圖像的大小(0.0097(mm))，則ip是根據(jù)以下等式(2)的大約0.6(mm)。

[數(shù)學(xué).2]

當(dāng)老花眼的程度越強(qiáng)時，上述視網(wǎng)膜和圖像形成表面之間的0.38(mm)的距離變得越長，使得根據(jù)上述等式(2)ip變得越小。再者，當(dāng)所要求的視敏度越大時，更大的值替代上述等式(1)中的“0.5”，使得將被區(qū)分的視網(wǎng)膜上的圖像的大小小于上述值(0.0097(mm))，并且根據(jù)上述等式(2)ip變得越小。因此，可以說根據(jù)上述等式(2)計算的ip≈0.6(mm)基本上對應(yīng)于關(guān)于光的入瞳直徑所要求的下限值。

在第一實(shí)施例中，因?yàn)榭刂迫肷涞矫總€采樣區(qū)域207上的光，所以根據(jù)光的入瞳直徑確定采樣區(qū)域207的大小。因此，還可以說根據(jù)上述等式(2)計算的ip≈0.6(mm)是采樣區(qū)域207的下限值。如上所述，在第一實(shí)施例中，優(yōu)選地設(shè)置采樣區(qū)域207，使得其大小是0.6(mm)或更小。

圖17是例示在用戶的瞳孔的瞳孔直徑和采樣區(qū)域207的大小之間的關(guān)系的圖示。在圖17中，示意性地例示了被設(shè)置在用戶的瞳孔上的采樣區(qū)域207連同用戶的眼睛211。一般人類瞳孔直徑d已知是大約2(mm)到8(mm)。另一方面，如上所述，采樣區(qū)域207的大小ds優(yōu)選地是0.6(mm)或更小。因此，在第一實(shí)施例中，如圖17所例示的，在瞳孔中設(shè)置多個區(qū)域207。雖然這里已經(jīng)描述了其中采樣區(qū)域207的形狀是正方形的情況，但是如果滿足上述大小的條件，則采樣區(qū)域207的形狀可以是其它各種形狀中的任一個，諸如六邊形和矩形。

上面已經(jīng)描述了關(guān)于采樣區(qū)域207的大小所要求的條件。

這里，在上述專利文獻(xiàn)1中，還公開了其中從多個微透鏡中的每個發(fā)射來自多個像素的光且來自多個像素的光被投影到用戶的瞳孔上的配置。然而，在專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)中，對應(yīng)于像素的光的投影圖像中的只有一個入射到用戶的瞳孔上。這對應(yīng)于其中只有一個小于瞳孔直徑的采樣區(qū)域207以等于或大于第一實(shí)施例中的瞳孔直徑的間隔被提供在瞳孔上的狀態(tài)。

在上述專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)中，通過減小入射到瞳孔上的光束的大小而減小模糊，而不用執(zhí)行通過如在第一實(shí)施例中的虛擬圖像生成過程獲得被入射到瞳孔上的不同點(diǎn)上的光束的過程。因此，當(dāng)多個光束從相同的透鏡入射到瞳孔上時，在視網(wǎng)膜上的圖像中出現(xiàn)模糊。因此，在上述專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)中，入射在包括瞳孔的平面205上的光的間隔(即，設(shè)置采樣區(qū)域207的間隔)被調(diào)整為大于瞳孔直徑。

然而，在該配置中，當(dāng)用戶的瞳孔移動時(即，當(dāng)視點(diǎn)移動時)，不可避免地存在光未入射到瞳孔上的時刻，并且用戶周期性地觀看不可視區(qū)域諸如黑色幀。因此，很難說在上述專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)中為用戶提供了充分有質(zhì)的顯示。

另一方面，在第一實(shí)施例中，如上所述，采樣區(qū)域207的大小ds優(yōu)選地是0.6(mm)或更小，并且多個采樣區(qū)域207被設(shè)置在如圖17中例示的瞳孔上。然后，控制入射在每個采樣區(qū)域207上的光。因此，甚至當(dāng)視點(diǎn)移動時，不存在圖像如在上述專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)中那樣間斷顯示的現(xiàn)象，并且可以將更優(yōu)質(zhì)的顯示提供給用戶。

(2-2-3-2.采樣區(qū)域的照射狀態(tài)的迭代周期)

如上所述，在第一實(shí)施例中，為了應(yīng)付用戶的視點(diǎn)的移動，設(shè)置微透鏡陣列120的透鏡表面125和瞳孔之間的距離(dlp)、像素陣列110和微透鏡陣列120之間的距離(dxl)、微透鏡陣列120中的微透鏡121的間距、像素陣列110的像素大小和間距等，使得每個采樣區(qū)域207上的光的照射狀態(tài)以大于用戶的最大瞳孔直徑的單位周期性地迭代。將具體檢查關(guān)于采樣區(qū)域207的照射狀態(tài)的迭代周期所要求的條件。

可以基于用戶的瞳孔間距離(pd)，設(shè)置采樣區(qū)域207的照射狀態(tài)的迭代周期(在下文中還被簡單地稱為迭代周期)。為了方便，假設(shè)對應(yīng)于迭代周期的一個周期的一組采樣區(qū)域207被稱為采樣區(qū)域組，迭代周期λ對應(yīng)于采樣區(qū)域組的大小(長度)。

在當(dāng)用戶的視點(diǎn)在采樣區(qū)域組之間轉(zhuǎn)換的時刻正常觀看受阻。因此，為了根據(jù)用戶的視點(diǎn)的移動減小這樣的顯示的干擾出現(xiàn)頻率，迭代周期λ的優(yōu)化設(shè)計很重要。

例如，如果迭代周期λ大于pd，則左眼和右眼可以被包括在相同的迭代周期內(nèi)。因此，例如，使用肉眼3d顯示技術(shù)，使得可以執(zhí)行立體觀看以及用于上面中所描述的補(bǔ)償視敏度的顯示(2-2-2-2.視敏度補(bǔ)償模式)。再者，雖然在用戶的視點(diǎn)在采樣區(qū)域組之間轉(zhuǎn)換的時刻正常觀看受阻，但是通過增加迭代周期λ，即便是在視點(diǎn)移動時，用戶的視點(diǎn)在采樣區(qū)域組之間的轉(zhuǎn)換的頻率被降低，因此這樣的顯示的干擾頻率可以被減小。以該方式，當(dāng)實(shí)施除視敏度補(bǔ)償(諸如立體視覺)之外的功能時，優(yōu)選地迭代周期λ盡可能地大。

然而，為了增加迭代周期λ，有必要增加像素陣列110的像素111的數(shù)量。像素數(shù)量的增加引起制造成本和功率消耗增加。因此，不可避免地存在對增加迭代周期λ的限制。

從制造成本和功率消耗的視點(diǎn)，當(dāng)?shù)芷讦吮辉O(shè)置為等于或小于pd時，期望迭代周期λ被設(shè)置為滿足以下等式(3)。這里，n是任意自然數(shù)。

[數(shù)學(xué).3]

λ×n＝pd

……(3)

圖18中例示當(dāng)?shù)芷讦藵M足上述等式(3)時λ和pd之間的關(guān)系。圖18是例示當(dāng)?shù)芷讦藵M足等式(3)時λ和pd之間的關(guān)系的圖示。圖18中例示當(dāng)?shù)芷讦藵M足上述等式(3)時包括采樣區(qū)域207的采樣區(qū)域組213和用戶的左眼和右眼211之間的位置關(guān)系。在圖18中例示的示例中，采樣區(qū)域組213被設(shè)置為在包括用戶的瞳孔的平面中的基本上正方形區(qū)域。

這里，如上所述，在用戶的視點(diǎn)在采樣區(qū)域組213之間轉(zhuǎn)換的時刻正常觀看受阻。然而例如，當(dāng)?shù)芷讦藵M足上述等式(3)時，在用戶的視點(diǎn)在圖紙的左右方向上移動時，左眼和右眼211同時經(jīng)過采樣區(qū)域組213之間的邊界。因此，如果當(dāng)視點(diǎn)移動時連續(xù)區(qū)域(在該連續(xù)區(qū)域中，可以在左眼和右眼211兩者中正常觀看)被稱為連續(xù)顯示區(qū)域，則當(dāng)?shù)芷讦藵M足上述等式(3)時可以使連續(xù)顯示區(qū)域最大化。在圖18中，由雙端箭頭指示在圖紙上的左-右方向上的連續(xù)顯示區(qū)域的寬度dc(連續(xù)顯示寬度dc)。此時，dc＝λ。

相比之下，當(dāng)?shù)芷讦吮辉O(shè)置為滿足以下等式(4)，連續(xù)顯示區(qū)域變成最小。

[數(shù)學(xué).4]

λ×(n+0.5)＝pd

……(4)

圖19中例示了當(dāng)?shù)芷讦藵M足上述等式(4)時λ和pd之間的關(guān)系。圖19是例示當(dāng)?shù)芷讦藵M足等式(4)時λ和pd之間的關(guān)系的圖示。圖19中例示了當(dāng)?shù)芷讦藵M足等式(4)時包括采樣區(qū)域207的采樣區(qū)域組213和用戶的左眼和右眼211之間的位置關(guān)系。

在圖19中，如在圖18中的，由雙端箭頭指示在連續(xù)顯示區(qū)域的圖紙的左-右方向上的寬度dc(連續(xù)顯示寬度dc)。如圖19中例示的，當(dāng)?shù)芷讦藵M足上述等式(4)時，如果用戶的左眼和右眼211僅在圖紙的左-右方向上稍微移動，左眼和右眼211中的任一個將經(jīng)過采樣區(qū)域組213之間的邊界。因而，當(dāng)?shù)芷讦藵M足上述等式(4)時，連續(xù)顯示區(qū)域變得更小。此時，dc＝λ/2。

圖20是例示迭代周期λ和pd之間的關(guān)系對連續(xù)顯示區(qū)域大小的影響的圖示。在圖20中，在水平軸上表示迭代周期λ和pd之間的比(迭代周期λ/pd)，在垂直軸上表示連續(xù)顯示寬度dc和pd之間的比(連續(xù)顯示寬度dc/pd)，并且繪制兩個比之間的關(guān)系。

如圖20中例示的，當(dāng)?shù)芷讦藵M足上述等式(3)(對應(yīng)于水平軸上的值是1、1/2、1/3、…的點(diǎn))時，連續(xù)顯示寬度dc/pd具有與迭代周期λ/pd相同的值。即，連續(xù)顯示寬度dc取得作為最高效率值的λ。

另一方面，當(dāng)?shù)芷讦藵M足上述等式(4)(對應(yīng)于水平軸上的值是1/1.5、1/2.5、1/3.5、…的點(diǎn))時，連續(xù)顯示寬度dc/pd取得迭代周期λ/pd的1/2的值。即，連續(xù)顯示寬度dc取得作為最低效率值的λ/2。

上面已經(jīng)描述了關(guān)于采樣區(qū)域207的照射狀態(tài)的迭代周期所要求的條件。如上所述，還可以通過將采樣區(qū)域207的照射狀態(tài)的迭代周期λ設(shè)置為大于pd，將顯示設(shè)備10應(yīng)用于另一個應(yīng)用領(lǐng)域，諸如立體觀看。然而，因?yàn)橛斜匾黾酉袼仃嚵?10的像素111的數(shù)量，以便增加迭代周期λ，所以在制造成本和功率消耗方面存在限制。另一方面，當(dāng)目標(biāo)是僅補(bǔ)償視敏度時，沒有必要總是使迭代周期λ大于pd。在該情況下，期望迭代周期λ被設(shè)置為滿足上述等式(3)。通過將迭代周期λ設(shè)置為滿足上述等式(3)，可以最有效地使連續(xù)顯示區(qū)域最大化，并且可以另外提高用戶的便利性。

(2-3.顯示控制方法)

將參考圖21描述在根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10中執(zhí)行的顯示控制方法。圖21是例示根據(jù)第一實(shí)施例的顯示控制方法的處理程序的示例的流程圖。圖21中例示的每個過程對應(yīng)于由圖10中例示的控制單元130執(zhí)行的每個過程。

參考圖21，在根據(jù)第一實(shí)施例的顯示控制方法中，首先基于區(qū)域信息、虛擬圖像位置信息和圖像信息生成光線信息(步驟s101)。區(qū)域信息是關(guān)于包括多個采樣區(qū)域的采樣區(qū)域組的信息，所述多個采樣區(qū)域設(shè)置在包含用戶的瞳孔且基本上平行于圖10中例示的顯示設(shè)備10的顯示表面(微透鏡陣列120的透鏡表面125)的平面上。再者，虛擬圖像位置信息是關(guān)于在圖10中例示的顯示設(shè)備10中生成虛擬圖像的位置(虛擬圖像生成位置)的信息。例如，虛擬圖像生成位置被設(shè)置為用戶焦點(diǎn)對準(zhǔn)的位置。再者，圖像信息是將被呈現(xiàn)給用戶的二維圖像信息。

在步驟s101中所示的處理中，表示光線狀態(tài)的信息被生成作為光線信息，使得來自在基于虛擬圖像位置信息的虛擬圖像生成位置處顯示的基于圖像信息的圖像的光入射到包括在采樣區(qū)域組中的每個采樣區(qū)域上。光線信息包括關(guān)于每個微透鏡121中的光的發(fā)射狀態(tài)的信息和關(guān)于前往每個采樣區(qū)域207的光的照射狀態(tài)的信息，以便再現(xiàn)光線狀態(tài)。再者，步驟s101中示出的處理對應(yīng)于例如將由圖10中例示的光線信息生成單元131執(zhí)行的過程。

接下來，基于光線信息驅(qū)動每個像素，使得針對每個采樣區(qū)域控制光的入射狀態(tài)(步驟s103)。由此，再現(xiàn)如上所述的光線狀態(tài)，并且在基于虛擬圖像位置信息的虛擬圖像生成位置處，顯示基于圖像信息的圖像的虛擬圖像。即，實(shí)施用戶焦點(diǎn)對準(zhǔn)的清楚顯示。

上面已經(jīng)描述根據(jù)第一實(shí)施例的顯示控制方法。

(2-4.應(yīng)用示例)

將描述根據(jù)上述第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10的幾個應(yīng)用示例。

(2-4-1.應(yīng)用于可穿戴設(shè)備)

將參考圖22描述其中根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10被應(yīng)用于可穿戴設(shè)備的配置的示例。圖22是例示其中根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10被應(yīng)用于可穿戴設(shè)備的配置的示例的圖示。

如圖22中所例示的，根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10可以優(yōu)選地應(yīng)用于具有相對小的顯示屏幕的設(shè)備(諸如可穿戴設(shè)備30)。在所例示的示例中，可穿戴設(shè)備30是手表型設(shè)備。

在移動設(shè)備諸如可穿戴設(shè)備30中，考慮用戶的便攜性，顯示屏幕的尺寸限于相對較小的尺寸。然而，如在上面(1.本公開的背景)中所描述的，在近年中，由用戶處置的信息量已經(jīng)增加，并且有必要在一個屏幕上顯示更多信息。例如，存在具有老花眼的用戶因簡單地增加顯示在屏幕上的信息量而很難視覺識別屏幕上的顯示的可能性。

另一方面，根據(jù)第一實(shí)施例，如圖22中例示的，可以在不同于真實(shí)顯示表面125的位置處生成顯示在顯示表面125上的圖像的虛擬圖像155。因此，用戶可以觀看精細(xì)顯示而不用穿戴光學(xué)補(bǔ)償儀器(諸如老花鏡)。因此，甚至對于相對小的屏幕諸如可穿戴設(shè)備30，可能執(zhí)行高密度顯示，并且將更多信息提供給用戶。

(2-4-2.應(yīng)用于其它移動設(shè)備)

將參考圖23描述其中根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10被應(yīng)用于另一個移動設(shè)備(諸如智能電話)的配置的示例。圖23是例示其中根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10被應(yīng)用于另一個移動設(shè)備的配置的示例的圖示。

在圖23中例示的配置的示例中，當(dāng)顯示設(shè)備10被安裝在移動設(shè)備(諸如智能電話)中時，其上安裝像素陣列110的第一外殼171和其上安裝微透鏡陣列120的第二外殼172被配置為彼此不同的外殼，并且第一外殼171和第二外殼172通過連接構(gòu)件173彼此連接，使得配置具有顯示設(shè)備10的移動設(shè)備。第一外殼171對應(yīng)于移動設(shè)備的主體，并且用于控制包括顯示設(shè)備10等的整個移動設(shè)備的操作的處理電路可以被安放在第一外殼171內(nèi)。

連接構(gòu)件173是具有設(shè)置在其兩端處的旋轉(zhuǎn)軸部分的桿狀構(gòu)件。如所例示的，旋轉(zhuǎn)軸部分中的一個連接到第一外殼171的側(cè)表面，并且旋轉(zhuǎn)軸部分中的另一個連接到第二外殼172的側(cè)表面。以該方式，第一外殼171和第二外殼172通過連接構(gòu)件173可旋轉(zhuǎn)地彼此連接。由此，如所例示的，執(zhí)行在其中第二外殼172與第一外殼171接觸的狀態(tài)(在圖23中的(a))和其中第二外殼172位于距第一外殼171預(yù)定距離處的狀態(tài)(圖23中的(b))之間的切換。

這里，如在上面(2-2-1.設(shè)備配置)中描述的，在顯示設(shè)備10中，透鏡像素間距離dxl是用于確定光束在瞳孔上的投影大小、相對于每個采樣區(qū)域207的光的照射狀態(tài)的迭代周期等的重要因素。然而，如果配置移動設(shè)備，使得當(dāng)顯示設(shè)備10被安放在移動設(shè)備上時預(yù)定dxl始終得到保障，移動設(shè)備的體積增加，而從便攜性的角度看體積的增加不是優(yōu)選的。因此，當(dāng)將顯示設(shè)備10安放在移動設(shè)備上時，優(yōu)選地使dxl可變的可移動機(jī)構(gòu)被設(shè)置在微透鏡陣列120和像素陣列110中。

圖23中例示的配置示出其中這樣的可移動機(jī)構(gòu)被設(shè)置在顯示設(shè)備10中的配置的示例。在圖23中例示的移動設(shè)備中，當(dāng)不使用顯示設(shè)備10時，移動設(shè)備被設(shè)置為其中如圖23的(a)中例示的第二外殼172與第一外殼171接觸的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，布置微透鏡陣列120和像素陣列110，使得dxl變得更小，并且移動設(shè)備可以被保持為更小的體積。另一方面，在圖23中例示的移動設(shè)備中，考慮在其中圖23的(b)中例示的第二外殼172位于距第一外殼171的預(yù)定距離處的狀態(tài)下瞳孔上光束的投影大小和/或光的照射狀態(tài)的迭代周期，調(diào)整連接構(gòu)件173的長度，使得dxl變成預(yù)定距離。因此，當(dāng)使用顯示設(shè)備10時，通過如圖23的(b)中例示地將第二外殼172設(shè)置為與第一外殼171分離，可以布置微透鏡陣列120和像素陣列110，使得考慮上面所描述的各種條件，dxl具有預(yù)定距離，并且在視敏度補(bǔ)償模式下執(zhí)行顯示。

以該方式，當(dāng)顯示設(shè)備10被安放在移動設(shè)備上時，通過提供用于使dxl可變的機(jī)構(gòu)，當(dāng)未使用移動設(shè)備時(即，當(dāng)被攜帶時)體積的減小和當(dāng)使用時的視敏度補(bǔ)償效果兩者可以共存，并且可以另外提高用戶的便利性。

再者，甚至當(dāng)dxl在不使用顯示設(shè)備的情況下被最小化時，顯示設(shè)備10可以在普通模式下執(zhí)行顯示。因?yàn)楫?dāng)dxl被最小化時，微透鏡陣列120中的透鏡效果也被最小化，所以由于像素陣列110使得可以通過與平常(即，不存在視敏度補(bǔ)償效果)相同的方式執(zhí)行顯示。再者，在圖23中例示的配置示例中，提供了使第一外殼171和第二外殼172之間的距離可變的可移動的機(jī)構(gòu)，但是移動設(shè)備的配置的示例不限于該示例。例如，代替可移動的機(jī)構(gòu)或除可移動的機(jī)構(gòu)之外，還可以設(shè)置能夠從第一外殼171拆卸第二外殼172的可拆卸機(jī)構(gòu)。藉由附接/拆卸機(jī)構(gòu)，當(dāng)通過從第一外殼171拆卸第二外殼172而不使用顯示設(shè)備10時，移動設(shè)備可以被保持在小體積，并且當(dāng)使用顯示設(shè)備10時第二外殼172被附接在距第一外殼171預(yù)定距離處，并且因而可以執(zhí)行在視敏度補(bǔ)償模式下的顯示。

(2-4-3.應(yīng)用于電子放大鏡設(shè)備)

一般地，視敏度補(bǔ)償設(shè)備(在下文中被稱為“電子放大鏡設(shè)備”)是已知的，在視敏度補(bǔ)償設(shè)備中相機(jī)被設(shè)置在外殼的表面上，并且通過相機(jī)拍攝的紙張表面上的信息被放大且在設(shè)置于外殼的后表面上的顯示屏幕上顯示。用戶可以通過將電子放大鏡設(shè)備放置在例如紙張(諸如地圖或報紙)的表面上使得相機(jī)面向紙張表面，從而經(jīng)由顯示屏幕而閱讀放大的圖、字符等。根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10還可以優(yōu)選地應(yīng)用于這樣的電子放大鏡設(shè)備。

圖24例示普通電子放大鏡設(shè)備的示例。圖24是例示普通電子放大鏡設(shè)備的示例的圖示。如上所述，相機(jī)被安放在電子放大鏡設(shè)備820的外殼的表面上。如所例示的，電子放大鏡設(shè)備820被放置在紙張表面817上，使得相機(jī)面向紙張表面817。在由相機(jī)拍攝的紙張表面817上的圖形、字符等被適當(dāng)放大，且顯示在電子放大鏡設(shè)備820的外殼的后側(cè)的顯示屏幕上。由此，例如，因老花眼等在讀取小號的圖形和字符時經(jīng)歷困難的用戶可以更容易地讀取紙張表面上的信息。

這里，如在圖24中例示的普通電子放大鏡設(shè)備820僅簡單地以預(yù)定放大率放大和顯示捕獲的圖像，與由光學(xué)透鏡制成的放大鏡不同。因此，因?yàn)橛脩粜枰獙@示放大到可以不模糊地閱讀的程度，所以被顯示在顯示屏幕上的字符的數(shù)量(信息量)同時減小。結(jié)果，當(dāng)嘗試讀取紙張表面817內(nèi)的大范圍信息時，需要頻繁在紙張表面817上移動電子放大鏡設(shè)備820。

另一方面，當(dāng)根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10被安放在電子放大鏡設(shè)備上時，例如，可以構(gòu)思其中相機(jī)被安放在外殼的前表面上且顯示設(shè)備10被安放在外殼的后表面上的配置示例。通過放置電子放大鏡設(shè)備使得其上設(shè)置相機(jī)的表面面向紙張表面且驅(qū)動電子放大鏡設(shè)備，包括由相機(jī)拍攝的紙張表面上的信息的圖像可以通過安放在外殼的后表面上的顯示設(shè)備10進(jìn)行顯示。

如果在視敏度補(bǔ)償模式下驅(qū)動顯示設(shè)備10，則可能執(zhí)行顯示，用于彌補(bǔ)最初由于老花眼等造成的模糊，而不用放大圖像。如上所述，在其上安裝顯示設(shè)備10的電子放大鏡設(shè)備中，與普通電子放大鏡設(shè)備820不同，可以執(zhí)行視敏度補(bǔ)償，而同時不會減小將被顯示在顯示屏幕上的信息量。因此，甚至當(dāng)旨在讀取紙張表面內(nèi)的廣泛區(qū)域的信息時，沒有必要在紙張表面上頻繁移動電子放大鏡設(shè)備，并且可以顯著提高用戶的可讀性。

上面已經(jīng)描述了根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10的幾個應(yīng)用示例。然而，第一實(shí)施例并不限于上述示例，并且應(yīng)用顯示設(shè)備10的設(shè)備可以是其他設(shè)備。例如，顯示設(shè)備10可以被安裝在不同于可穿戴設(shè)備或智能電話的形式的移動設(shè)備上。供選擇地，應(yīng)用顯示設(shè)備10的設(shè)備不限于移動設(shè)備，并且可以被應(yīng)用于任何設(shè)備，只要是提供具有顯示功能(諸如固定電視)的設(shè)備。

(2-4-4.應(yīng)用于車載顯示設(shè)備)

近年來，在汽車中，已經(jīng)開發(fā)了用于在顯示設(shè)備上顯示駕駛支持信息且將駕駛支持信息呈現(xiàn)給駕駛員的技術(shù)。例如，存在用于將顯示設(shè)備提供在儀表盤的儀表面板上且在顯示設(shè)備上顯示關(guān)于儀器(諸如時速表和轉(zhuǎn)速表)的信息的技術(shù)。用于在對應(yīng)于后視鏡或門鏡的位置處提供顯示設(shè)備而不是反射鏡且將由車載相機(jī)捕獲的視頻顯示在顯示設(shè)備上以替換反射鏡的技術(shù)也是已知的。

這里，當(dāng)在駕駛期間集中注意力于駕駛員的視線的移動時，駕駛員被認(rèn)為通過擋風(fēng)玻璃重復(fù)觀看外部世界并且觀看相對靠近駕駛員呈現(xiàn)的儀器以及反射鏡。即，駕駛員的視線可以在遠(yuǎn)位置和近位置之間來回往復(fù)運(yùn)動。此時，根據(jù)駕駛員的眼睛中的視線的移動執(zhí)行聚焦，但是在確保以高速移動的車輛中的安全方面，聚焦所花費(fèi)的時間是成問題的。甚至當(dāng)用如上所述的顯示設(shè)備替換儀器和反射鏡時，還會出現(xiàn)類似的問題。

另一方面，通過將根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10應(yīng)用于車載顯示設(shè)備以便顯示如上所述的駕駛支持信息，可以解決上述問題。具體地，因?yàn)榭梢栽谡鎸?shí)顯示表面(即，微透鏡陣列120)后面(在遠(yuǎn)離真實(shí)顯示表面的位置處)生成虛擬圖像，所以通過將虛擬圖像生成位置設(shè)置到充分遠(yuǎn)的位置，當(dāng)作為駕駛員的用戶觀看顯示設(shè)備10時，顯示設(shè)備10可以在與用戶經(jīng)由擋風(fēng)玻璃觀看外部世界時的距離相近的距離處顯示各種信息。因此，即便用戶交替地觀看外部世界的狀態(tài)和車載顯示設(shè)備10中的駕駛支持信息時，也可以縮短聚焦所要求的時間。

如上所述，顯示設(shè)備10可以優(yōu)選地應(yīng)用于顯示駕駛支持信息的車上顯示設(shè)備。通過將顯示設(shè)備10應(yīng)用于車載顯示設(shè)備，存在從根本上解決如上所述由駕駛員的視場的聚焦時間引起的安全問題的可能性。

(2-5.修改例)

將描述上述第一實(shí)施例的幾個修改例。

(2-5-1.根據(jù)孔徑減小像素大小)

如在上面(2-2-1.設(shè)備配置)中所描述的，在顯示設(shè)備10中，存在來自像素的瞳孔上的光的投影大小(對應(yīng)于采樣區(qū)域207)、圖像放大率與像素陣列110的像素111的大小(分辨率)之間的相關(guān)關(guān)系。具體地，假設(shè)采樣區(qū)域207的大小是ds，像素111的大小是dp，并且圖像放大率是m，它們具有以下等式(5)中所示的關(guān)系。

[數(shù)學(xué).5]

ds＝dp×m

……(5)

再者，通過以下等式(6)，圖像放大率m被表示為觀看距離(圖10中例示的微透鏡陣列120的透鏡表面125和瞳孔之間的距離)dlp和透鏡像素間距離(圖10中例示的微透鏡陣列120的透鏡表面125和像素陣列110的顯示表面115之間的距離)dxl之間的比。

[數(shù)學(xué).6]

m＝dlp/dxl

……(6)

這里，微透鏡121的焦距被假設(shè)為滿足以下等式(7)。

[數(shù)學(xué).7]

1/f＝1/dlp+1/dxl

……(7)

如在上述等式(5)和等式(6)中所示的，通過將像素111投影到用戶的瞳孔上的微透鏡121的投影系統(tǒng)的圖像放大率確定像素111的大小dp。例如，根據(jù)另一個設(shè)計事項(xiàng)要求的，當(dāng)在產(chǎn)品中dxl需要被減小時，或當(dāng)dlp需要被增加時，會需要增加圖像放大率m，以及會需要減小像素111的大小dp。

這里，如果簡單地減小像素111的大小dp，包括在像素陣列110中的像素111的數(shù)量增加，而在制造成本或功率消耗方面，像素111的數(shù)量的增加可能是不期望的。因而，作為在將采樣區(qū)域的大小ds保持在較小值的同時減小像素111的大小dp且不需要增加像素的數(shù)量的方法，可以構(gòu)思使用具有孔的屏蔽板來減小像素111的大小dp的方法。再者，為了與在以下(2-5-2.不同于微透鏡的發(fā)光點(diǎn)的配置的示例)使用的設(shè)置有孔的屏蔽板區(qū)分開，在本說明書中被用于減小像素111的大小dp的屏蔽板可以被稱為第一屏蔽板。

圖25是例示通過具有矩形開口(孔)的第一屏蔽板減小像素大小dp的狀態(tài)的示意圖。參考圖25，屏蔽板310在對應(yīng)于每個像素111(111r、111g或111b)的位置處被設(shè)置有矩形開口311。在圖25中的像素111r表示發(fā)射紅光的像素，像素111g表示發(fā)射綠光的像素，并且像素111b表示發(fā)射藍(lán)光的像素。

開口311的大小小于像素111r、像素111g和像素111b的大小。通過提供屏蔽板310覆蓋像素111r、像素111g和像素111b，可以明顯地減小像素111r、像素111g和像素111b的大小dp。

圖26是例示第一屏蔽板的另一個配置的示例的圖示，并且是例示通過具有圓開口(孔)的第一屏蔽板減小像素大小dp的狀態(tài)的示意圖。參考圖26，屏蔽板320在對應(yīng)于每個像素111(111r、111g或111b)的位置處被設(shè)置有圓開口321。開口321的大小小于像素111r、像素111g和像素111b的大小。通過提供屏蔽板320覆蓋像素111r、像素111g和像素111b，可以明顯地減小像素111r、像素111g和像素111b的大小dp。

這里，在圖25和圖26例示的示例中，屏蔽板310和屏蔽板320被設(shè)置在像素陣列110的顯示表面上。然而，在該修改例中，設(shè)置第一屏蔽板的位置并不限于顯示表面。例如，當(dāng)像素陣列110被提供作為透射型像素陣列(諸如液晶顯示設(shè)備的像素陣列)時，第一屏蔽板可以被設(shè)置在液晶顯示設(shè)備中的背光和液晶層(液晶面板)之間。

圖27中例示了其中這樣的第一屏蔽板被設(shè)置在背光和液晶層之間的配置的示例。圖27是例示其中第一屏蔽板被設(shè)置在背光和液晶層之間的配置的示例的圖示。

圖27中例示了在垂直于添加有第一屏蔽板的液晶顯示設(shè)備的顯示表面的方向上的橫截面視圖。參考圖27，液晶顯示設(shè)備330包括以如下順序堆疊的背光331、擴(kuò)散板332、孔膜333、極化板334、薄膜晶體管(tft)襯底335、液晶層336、彩色濾光片襯底337和極化板338。因?yàn)槌嗽O(shè)置有孔膜333之外，液晶顯示設(shè)備330的配置類似于普通液晶顯示設(shè)備的配置，將省略配置的詳細(xì)描述。

在該修改例中，液晶顯示設(shè)備330的像素陣列包括圖10中例示的像素陣列110。在圖27中，微透鏡陣列120還被例示為與圖10對應(yīng)。

孔膜333對應(yīng)于上述第一屏蔽板310和第一屏蔽板320?？啄?33具有其中在光屏蔽構(gòu)件中與像素的位置對應(yīng)地設(shè)置多個光學(xué)開口(孔(未示出))的配置，并且來自背光331的光經(jīng)過開口部分，并且入射到液晶層336上。因此，因?yàn)榭啄?33屏蔽在設(shè)置開口的位置之外的光，所以基本上減小像素大小。

這里，反射光的反射層可以設(shè)置在孔膜333的背光側(cè)的表面上。當(dāng)提供反射層時，來自背光331的沒有透過開口的光由反射層朝向背光331反射。反射且返回的光再次在背光331內(nèi)部被反射，并且再次朝向孔膜333發(fā)射。如果在孔膜333的反射表面和背光331中不存在光學(xué)吸收，則理想地反射所有的光，并且所有光入射到液晶顯示層336上，并且消除光的損失。替代地，當(dāng)形成具有高反射率的材料的孔膜333自身而不是提供反射層時也可以獲得類似的效果。通過該方式，可以說，通過將反射層設(shè)置在背光側(cè)上的孔膜333的表面上，或通過形成具有高反射率的材料的孔膜333自身，因?yàn)楣庠诒彻?31和孔膜333之間被再循環(huán)，所以即便當(dāng)開口的大小很小時，可以使光的損失最小化。

再者，作為另一個配置，還可以實(shí)施其中在上述配置示例中孔膜333和液晶層336之間的位置關(guān)系被顛倒的配置。在該情況下，可以使用非透射型的自發(fā)光型顯示設(shè)備替代液晶層336。

上面已經(jīng)描述使用第一屏蔽板減小像素大小的修示例。

(2-5-2.不同于微透鏡的發(fā)光點(diǎn)的配置的示例)

在上述實(shí)施例中，通過將微透鏡陣列120布置在像素陣列110的顯示表面上配置顯示設(shè)備10。在顯示設(shè)備10中，每個微透鏡121可以起發(fā)光點(diǎn)的作用。這里，第一實(shí)施例并不限于這樣的示例，并且可以通過不同于微透鏡的配置實(shí)施發(fā)光點(diǎn)。

例如，代替圖10中例示的微透鏡陣列120，可以使用具有多個開口(孔)的屏蔽板。在該情況下，屏蔽板的每個開口起發(fā)光點(diǎn)的作用。再者，為了將其與在上面(2-5-1.根據(jù)孔減小像素大小)中使用的屏蔽板區(qū)分開，在本說明書中被用于配置發(fā)光點(diǎn)而不是微透鏡陣列120的屏蔽板可以被稱為第二屏蔽板。

第二屏蔽板可以具有基本上類似于被用于普通3d顯示設(shè)備的視差光柵的配置。在該修改例中，在對應(yīng)于圖10中例示的每個微透鏡121的中心的位置處具有開口的屏蔽板被布置在像素陣列110的顯示表面115上替代微透鏡陣列120。

根據(jù)類似于上述等式(5)和(6)的光學(xué)考慮，當(dāng)來自像素111的光經(jīng)過屏蔽板的開口且被投影到用戶的瞳孔上時，光的投影大小(其對應(yīng)于采樣區(qū)域)變成：((像素陣列110的像素大小)+(孔的直徑))×(屏蔽板和瞳孔之間的距離)/(像素陣列110和屏蔽板之間的距離)。因此，考慮0.6(mm)或更小的采樣區(qū)域的大小，可以設(shè)計屏蔽板的開口以滿足上述條件。

這里，當(dāng)使用屏蔽板替代微透鏡陣列120時，不朝向用戶發(fā)射沒有經(jīng)過開口的光，導(dǎo)致?lián)p失。因此，與當(dāng)設(shè)置微透鏡陣列120時比較，由用戶觀看的顯示可能變得黑暗。因此，當(dāng)使用屏蔽板替代微透鏡陣列120時，優(yōu)選地考慮這樣的光損失驅(qū)動每個像素。

再者，當(dāng)使用透射型顯示設(shè)備(諸如液晶顯示設(shè)備)配置像素陣列110時，還可以類似地實(shí)施其中第二屏蔽板和透射型像素陣列110之間的位置關(guān)系被顛倒的配置。在該情況下，例如，第二屏蔽板被布置在背光和液晶層之間。在該情況下，如在上面參考圖27描述的配置中，可以通過將反射層設(shè)置在第二屏蔽板的背光側(cè)表面上或以具有高反射率的材料形成第二屏蔽板自身，獲得減小光損失的效果。

上面已經(jīng)描述其中通過不同于微透鏡的配置實(shí)施發(fā)光點(diǎn)的修改例。

(2-5-3.根據(jù)瞳孔位置檢測的照射狀態(tài)的動態(tài)控制)

如在上面(2-2-1.設(shè)備配置)中所描述的，根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10將包括多個采樣區(qū)域的采樣區(qū)域組設(shè)置在包括用戶的瞳孔的平面上，并且為每個采樣區(qū)域控制光的照射狀態(tài)。再者，如在上面(2-2-3-2.采樣區(qū)域的照射狀態(tài)的迭代周期)中所描述的，用于每個采樣區(qū)域的光的照射狀態(tài)以預(yù)定周期迭代。這里，當(dāng)用戶的眼睛經(jīng)過對應(yīng)于一個迭代周期的采樣區(qū)域組之間的邊界時，用戶不能識別普通顯示。

作為當(dāng)視點(diǎn)經(jīng)過采樣區(qū)域組之間的邊界時避免這樣的異常顯示的一個方法，可以構(gòu)思增加采樣區(qū)域的照射狀態(tài)的迭代周期λ。然而，如在上面(2-2-3-2：采樣區(qū)域的照射狀態(tài)的迭代周期)中所描述的，當(dāng)增加迭代周期λ時，增加像素陣列中的像素的數(shù)量，減小像素間距，增加功率消耗等，由此在產(chǎn)品規(guī)格方面引起問題。

因而，作為當(dāng)視點(diǎn)經(jīng)過采樣區(qū)域組之間的邊界時避免異常顯示的另一個方法，可以構(gòu)思檢測用戶的瞳孔的位置且根據(jù)所檢測的位置動態(tài)控制采樣區(qū)域的照射狀態(tài)的方法。

將參考圖28描述用于根據(jù)瞳孔位置檢測實(shí)施照射狀態(tài)的這樣的動態(tài)控制的顯示設(shè)備的配置。圖28是例示根據(jù)修改例的顯示設(shè)備的配置的示例的圖示,其中執(zhí)行根據(jù)瞳孔位置檢測的照射狀態(tài)的動態(tài)控制的。

參考圖28，根據(jù)本修改例的顯示設(shè)備20包括多個像素111被二維布置在其中的像素陣列110、設(shè)置在像素陣列110的顯示表面115上的微透鏡陣列120和控制像素陣列110的每個像素111的驅(qū)動的控制單元230?；诠饩€信息，由控制單元230驅(qū)動每個像素111，使得例如再現(xiàn)來自位于預(yù)定位置處的虛擬圖像表面上的圖像的光的光線狀態(tài)。這里，因?yàn)橄袼仃嚵?10和微透鏡陣列120的配置和功能類似于圖10中例示的顯示設(shè)備10中的這些構(gòu)件的配置和功能，所以這里將省略其詳細(xì)描述。

控制單元230例如包括處理器(諸如cpu或dsp)，并且根據(jù)預(yù)定程序操作，由此控制像素陣列110的每個像素111的驅(qū)動?？刂茊卧?30具有作為其功能的光線信息生成單元131、像素驅(qū)動單元132和瞳孔位置檢測單元231。因?yàn)楣饩€信息生成單元131和像素驅(qū)動單元132的功能基本上類似于圖10中例示的顯示設(shè)備10中的這些配置的功能，所以將省略從顯示設(shè)備10的控制單元130重復(fù)的事項(xiàng)的描述，并且這里將主要描述與控制單元130的差異。

基于區(qū)域信息、虛擬圖像位置信息和圖像信息，光線信息生成單元131生成表示(當(dāng)來自顯示在虛擬圖像表面上的圖像的光入射到每個采樣區(qū)域207上時的)光線狀態(tài)的信息作為光線信息。例如，關(guān)于迭代地針對每個采樣區(qū)域207再現(xiàn)光的照射狀態(tài)的周期(迭代周期λ)的信息可以被包含在區(qū)域信息中。當(dāng)生成光線信息時，考慮迭代周期λ，光線信息生成單元131針對每個采樣區(qū)域207生成關(guān)于光的照射狀態(tài)的信息。

像素驅(qū)動單元132驅(qū)動像素陣列110的每個像素111，使得基于光線信息針對每個采樣區(qū)域207控制光的入射狀態(tài)。由此，再現(xiàn)上述光線狀態(tài)，并且將虛擬圖像顯示給用戶。

瞳孔位置檢測單元231檢測用戶的瞳孔的位置。作為其中瞳孔位置檢測單元231檢測瞳孔的位置的方法，例如，可以應(yīng)用用于普通視線檢測技術(shù)中的任何已知的方法。例如，能夠至少拍攝用戶的臉的成像設(shè)備(未示出)可以被提供在顯示設(shè)備20中，并且瞳孔位置檢測單元231使用眾所周知的圖像分析方法分析由成像設(shè)備獲取的捕獲的圖像，由此檢測用戶的瞳孔的位置。瞳孔位置檢測單元231將關(guān)于用戶的所檢測的瞳孔位置的信息提供給光線信息生成單元131。

在本修改例中，基于關(guān)于用戶的瞳孔位置的信息，光線信息生成單元131針對每個采樣區(qū)域207生成關(guān)于光的照射狀態(tài)的信息，使得用戶的瞳孔不會定位在采樣區(qū)域組之間的邊界處(所述采樣區(qū)域組是針對每個采樣區(qū)域207的照射狀態(tài)的迭代的單位)。光線信息生成單元131針對每個采樣區(qū)域207生成關(guān)于光的照射狀態(tài)的信息，例如，使得用戶的瞳孔始終基本上位于采樣區(qū)域組的中心處。

基于光線信息，由像素驅(qū)動單元132驅(qū)動每個像素111，使得采樣區(qū)域組209中的采樣區(qū)域組的位置可以根據(jù)在本修改例中用戶瞳孔的位置的運(yùn)動而在任何時間改變，使得瞳孔不會被定位在采樣區(qū)域組之間的邊界處。因此，可以防止用戶的視點(diǎn)經(jīng)過采樣區(qū)域組之間的邊界，并且可以避免當(dāng)用戶的視點(diǎn)經(jīng)過邊界時異常顯示的出現(xiàn)。結(jié)果，可以使用顯示設(shè)備20減小用戶的壓力。再者，根據(jù)本修例，如在其中增加迭代周期λ的情況下，不會增加制造成本和功率消耗，使得更舒適的顯示和成本的優(yōu)化等可以是協(xié)調(diào)一致的。

上面已經(jīng)描述其中根據(jù)瞳孔位置檢測執(zhí)行照射狀態(tài)的動態(tài)控制的修改例。

(2-5-4.其中通過打印材料實(shí)施像素陣列的修改例)

雖然像素陣列110被實(shí)施為顯示設(shè)備(諸如例如液晶顯示設(shè)備)的配置，但是在上面(2-2-1.設(shè)備配置)中描述的顯示設(shè)備10中，第一實(shí)施例并不限于這樣的示例。例如，可以通過打印材料實(shí)施像素陣列110。

當(dāng)在圖10中例示的顯示設(shè)備10中通過打印材料實(shí)施像素陣列110時，可以提供打印控制單元替代像素驅(qū)動單元132作為控制單元130的功能。打印控制單元具有如下功能：通過基于由光線信息生成單元131生成的光線信息進(jìn)行計算從而獲得將被顯示在打印材料上的信息，以及控制包括打印設(shè)備(諸如打印機(jī))的打印單元的操作的功能，使得與當(dāng)信息被顯示在像素陣列110上時的信息類似的信息被打印在打印材料上。打印單元可以被合并到顯示設(shè)備10中，或可以被提供作為與顯示設(shè)備10不同的單獨(dú)的設(shè)備。

通過將打印材料(該打印材料在打印控制單元的控制下打印)布置在圖10中例示的像素陣列110的位置處替代像素陣列110，且通過根據(jù)需要使用適當(dāng)?shù)恼彰?，可能將在預(yù)定位置處的虛擬圖像顯示給用戶，并且如在顯示設(shè)備10中的那樣執(zhí)行用于補(bǔ)償用戶的視敏度的顯示。

(3.第二實(shí)施例)

如在上面(2-2-1.設(shè)備配置)中描述的，當(dāng)虛擬圖像位于基于虛擬圖像位置信息的預(yù)定位置時，根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10通過根據(jù)虛擬圖像再現(xiàn)光線狀態(tài)，將對應(yīng)于虛擬圖像的顯示提供給用戶。此時，在第一實(shí)施例中，根據(jù)用戶的視敏度適當(dāng)?shù)卦O(shè)置生成虛擬圖像的位置(虛擬圖像生成位置)。例如，通過將虛擬圖像生成位置設(shè)置在對應(yīng)于用戶的視敏度的焦點(diǎn)位置處，可以顯示圖像，以便補(bǔ)償用戶的視敏度。然而，如下面所描述的，當(dāng)如在第一實(shí)施例中那樣通過光線再現(xiàn)執(zhí)行視敏度補(bǔ)償時，當(dāng)配置顯示設(shè)備10時存在預(yù)定限定，并且設(shè)計的自由度很低。這里，作為第二實(shí)施例，將描述實(shí)施例，其中通過利用基本上與圖10中例示的顯示設(shè)備10的設(shè)備配置類似的設(shè)備配置的不同技術(shù)來補(bǔ)償用戶的視敏度。

(3-1.第二實(shí)施例的背景)

在詳細(xì)描述根據(jù)第二實(shí)施例的顯示設(shè)備的配置之前，將描述本發(fā)明人已經(jīng)研究的第二實(shí)施例的背景，以使得第二實(shí)施例的效果更清楚。

首先，將描述由本發(fā)明人進(jìn)行的對根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10的檢查的結(jié)果。為了有效地執(zhí)行根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10中的視敏度補(bǔ)償，其構(gòu)成構(gòu)件需要滿足預(yù)定條件。具體地，在顯示設(shè)備10中，可以根據(jù)針對采樣區(qū)域207的大小ds、分辨率、迭代周期λ等所要求的性能來確定像素陣列110和微透鏡陣列120的具體配置和布置位置。

例如，如在上面(2-2-3-1.采樣區(qū)域)中描述的，相對于用戶的瞳孔直徑(具體地0.6(mm)或更小)，優(yōu)選地采樣區(qū)域207的大小ds被設(shè)置為充分小，以將不模糊的優(yōu)質(zhì)的圖像提供給用戶。這里，存在由以下等式(8)表達(dá)的在如上述等式(5)和(6)中示出的采樣區(qū)域207的大小ds、像素陣列110的像素111的大小dp、觀看距離(微透鏡陣列120的透鏡表面125和瞳孔之間的距離)dlp和透鏡像素間距離(微透鏡陣列120的透鏡表面125和像素陣列110的顯示表面115之間的距離)dxl之間的關(guān)系。

[數(shù)學(xué).8]

因此，可以根據(jù)關(guān)于顯示設(shè)備10所要求的采樣區(qū)域207的大小ds(在下文中被稱為條件1)確定像素111的大小dp、觀看距離dlp和透鏡像素間距離dxl。如上所述，例如，因?yàn)閮?yōu)選地采樣區(qū)域207的大小ds很小，所以確定像素111的大小dp、觀看距離dlp和透鏡像素間距離dxl，使得采樣區(qū)域207的大小ds很小。

再者，在顯示設(shè)備10中，微透鏡陣列120的每個微透鏡121性能像像素一樣。因此，通過微透鏡121的間距確定顯示設(shè)備10的分辨率。換句話說，可以根據(jù)關(guān)于顯示設(shè)備10所要求的分辨率(在下文中被稱為條件2)確定微透鏡121的間距。例如，因?yàn)橐话銉?yōu)選地分辨率很大，所以要求微透鏡121的間距很小。

另外，在分辨率方面，建立(分辨率)的關(guān)系∝(觀看距離dlp+虛擬圖像深度dil)×透鏡像素間距離dxl/(像素111的大小dp×虛擬圖像深度dil)的關(guān)系。這里，虛擬圖像深度dil是從微透鏡陣列120到虛擬圖像生成位置的距離。因此，還可以根據(jù)關(guān)于顯示設(shè)備10所要求的分辨率和虛擬圖像深度dil(在下文中被稱為條件3)，確定像素111的大小dp和透鏡像素間距離dxl。

如在上面(2-2-1.設(shè)備配置)中所描述的，迭代周期λ具有如下關(guān)系：λ＝(微透鏡121的間距)×(dlp+dxl)/dxl。因此，可以根據(jù)關(guān)于顯示設(shè)備10所要求的迭代周期λ(在本文中被稱為條件4)，確定微透鏡121的間距、觀看距離dlp和透鏡像素間距離dxl。如在上面(2-2-3-2.采樣區(qū)域的照射狀態(tài)的迭代周期)中所描述的，優(yōu)選地，迭代周期λ可以很大，以更穩(wěn)定地將正常觀看提供給用戶。因此，例如，確定微透鏡121的間距、觀看距離dlp和透鏡像素間距離dxl，使得迭代周期λ變得很大。

如上所述，在顯示設(shè)備10中，可以適當(dāng)?shù)卮_定與像素陣列110和微透鏡陣列120的配置和布置位置相關(guān)的各種值，諸如像素111的大小dp、虛擬圖像深度dil、微透鏡121的間距、觀看距離dlp和透鏡像素間距離dxl，以滿足關(guān)于顯示設(shè)備10所要求的條件1到條件4。

這里，當(dāng)考慮同時滿足條件1到條件4時，不能獨(dú)立設(shè)置像素111的大小dp、虛擬圖像深度dil、微透鏡121的間距、觀看距離dlp和透鏡像素間距離dxl等。例如，根據(jù)產(chǎn)品性能的觀點(diǎn)，假設(shè)確定關(guān)于顯示設(shè)備10所要求的分辨率和迭代周期λ。在該情況下，可以基于條件2確定微透鏡121的間距以便滿足關(guān)于顯示設(shè)備10所要求的分辨率。如果確定微透鏡121的間距，則可以基于條件4確定透鏡像素間距離dxl以便滿足關(guān)于顯示設(shè)備10所要求的迭代周期λ。

例如，因?yàn)槔缬^看距離dlp可以被設(shè)置為用戶平常觀看顯示設(shè)備10的距離，所以設(shè)計觀看距離dlp的自由度很小。因此，如果確定微透鏡121的間距和透鏡像素間距離dxl，則基于條件1確定像素111的大小dp以便滿足關(guān)于顯示設(shè)備10所要求的采樣區(qū)域207的大小ds。結(jié)果，如果旨在減小采樣區(qū)域207的大小ds，則據(jù)此像素111的大小dp也變得相對較小。作為示例，當(dāng)可用于實(shí)踐使用的分辨率和迭代周期λ是安全的，且采樣區(qū)域207的大小ds旨在為0.6(mm)或更小，有必要將像素111的大小dp設(shè)置為至少大約幾十(μm)或更小。

如在上面(2-2-3-2：采樣區(qū)域的照射狀態(tài)的迭代周期)中描述的，如果另外減小像素111的大小dp，并且增加像素111的數(shù)量，則可以增加制造成本和功率消耗。再者，作為被用于普通移動設(shè)備(諸如智能電話)的顯示表面的像素，廣泛使用具有大于幾十(μm)大小的像素。因此，因?yàn)楹茈y使這樣的普遍廣泛使用的像素陣列適于顯示設(shè)備10的像素陣列110，所以有必要單獨(dú)制造專用像素陣列，并且從而會增加制造成本。

因而，本發(fā)明人調(diào)查了是否可以實(shí)施技術(shù)，以便在基本上與顯示設(shè)備10的設(shè)備配置類似的設(shè)備配置中將像素111的大小dp維持在預(yù)定大小的同時，執(zhí)行視敏度補(bǔ)償。

本發(fā)明人集中注意力于通過透鏡的光學(xué)分辨率的效果。在上述實(shí)施例中，通過適當(dāng)?shù)仳?qū)動像素陣列110的每個像素111且控制光線狀態(tài)，在任意位置處生成像素陣列110的顯示表面上的圖像的虛擬圖像。另一方面，一般地，凸透鏡具有根據(jù)凸透鏡和物體之間的距離以及凸透鏡的焦距f，在預(yù)定位置處生成以預(yù)定放大率放大的物體的虛擬圖像的功能。如果用戶觀看通過這樣的凸透鏡光學(xué)生成的虛擬圖像，則對例如具有老花眼的用戶的視敏度補(bǔ)償被認(rèn)為能夠被實(shí)施。

圖29是例示在普通凸透鏡中生成虛擬圖像的解釋性圖示。如圖29中所例示的，一般地，凸透鏡821具有生成虛擬圖像的功能，其中當(dāng)物體以小于焦距f的距離定位時，物體在凸透鏡821后面(當(dāng)由通過凸透鏡821觀看物體的用戶觀看時在凸透鏡821的相對側(cè)上)以預(yù)定放大率被放大的。如果像素陣列110被布置在物體的位置處，則用戶通過凸透鏡821觀看放大的像素陣列110的顯示表面上的圖像的虛擬圖像。即，這對應(yīng)于像素陣列110的顯示表面上的普通放大鏡(小型放大鏡)的布置。

存在可以通過放大和顯示物體減小將被顯示在一個屏幕上的信息量的可能性，但也可以根據(jù)凸透鏡821的放大率，通過提前減小像素陣列110中的顯示，應(yīng)付信息量的減小。即，僅有必要調(diào)整將被顯示在像素陣列110上的圖像的大小，使得當(dāng)圖像被被放大且由用戶作為虛擬圖像觀看時圖像具有適當(dāng)?shù)拇笮　Ｓ纱?，可以使得用戶觀看分辨的(resolved)圖像，而不用減小提供給用戶的信息量。

這里，可以考慮如在普通放大鏡中那樣利用一個凸透鏡執(zhí)行如上所述的分辨率的過程。例如，對于可以正常假設(shè)的設(shè)備配置，當(dāng)像素陣列110的大小是大約100(mm)的對角線長，并且從透鏡以400(mm)的深度生成虛擬圖像，像素陣列110和凸透鏡之間的距離是大約20(mm)。在該情況下，要求凸透鏡具有大約100(mm)的視角和大約21(mm)的焦距，即，要求f值是大約0.21，但是具有這樣的光學(xué)特性的凸透鏡是不現(xiàn)實(shí)的。換句話說，認(rèn)為很難通過使用一個凸透鏡的光學(xué)分辨來實(shí)施上述視敏度補(bǔ)償。

這里，當(dāng)關(guān)注在圖10中例示的顯示設(shè)備10的配置中的微透鏡陣列120的一個微透鏡121時，每個微透鏡121可以具有作為類似于上述凸透鏡821的放大鏡的功能。即，每個微透鏡121允許用戶通過微透鏡121觀看物體，以觀看其中物體被放大的虛擬圖像。

因此，在圖10中例示的顯示設(shè)備10的配置中，布置微透鏡陣列120，使得可以由微透鏡陣列120的每個微透鏡121生成像素陣列110的顯示的虛擬圖像(即，使得從像素陣列110到微透鏡121的距離小于微透鏡121的焦距)，由此甚至當(dāng)不執(zhí)行光線再現(xiàn)時，將放大的和分辨的圖像(即，虛擬圖像)提供該用戶。此時，如果考慮如上所述的每個微透鏡121的放大率調(diào)整將被顯示在像素陣列110上的圖像的大小，則不會減小將被提供給用戶的信息量。

以該方式，圖10中例示的顯示設(shè)備10可以被當(dāng)作是其中多個透鏡(即，微透鏡121)被布置在像素陣列110的顯示表面?zhèn)壬系娘@示設(shè)備。因?yàn)槊總€微透鏡121不需要具有大的視角以便覆蓋像素陣列110的整個顯示表面，所以微透鏡121可以被形成為實(shí)踐大小的凸透鏡。

然而，甚至當(dāng)用戶在其中圖像被簡單地顯示在像素陣列110的顯示表面上的狀態(tài)下觀看由微透鏡陣列120的每個微透鏡121光學(xué)生成的虛擬圖像時，用戶也不能正常觀看圖像。僅有必要使用類似于普通光線再現(xiàn)技術(shù)的方法控制像素陣列110中的顯示，使得當(dāng)通過微透鏡陣列120從預(yù)定位置觀看像素陣列110的顯示表面時可以連續(xù)地將圖像作為完整的圖像觀看，以便允許用戶觀看正常圖像。即，驅(qū)動像素陣列110的每個像素111，使得從微透鏡121將光線發(fā)射到用戶的瞳孔，使得由用戶通過微透鏡陣列120的微透鏡121視覺識別的圖像被提供作為連續(xù)和完整的顯示。

具體地，在圖像處理中，僅有必要控制從每個微透鏡121發(fā)射的光，使得用戶可以觀看連續(xù)和完整圖像的虛擬圖像。此時，圖像處理中的虛擬圖像的位置被調(diào)整為等同于從微透鏡121的硬件配置確定的虛擬圖像生成位置。由此，由微透鏡121分辨的圖像作為連續(xù)圖像被提供給用戶。

上面已經(jīng)描述通過本發(fā)明人進(jìn)行檢查獲得的結(jié)果(即，檢查是否可以實(shí)施技術(shù)以便在與圖10中例示的顯示設(shè)備10的設(shè)備配置相似的設(shè)備配置中將像素111的大小dp保持在預(yù)定大小時執(zhí)行視敏度補(bǔ)償)。如上所述，在與圖10中例示的顯示設(shè)備10的設(shè)備配置類似的設(shè)備配置中，可以根據(jù)與上述第一實(shí)施例的技術(shù)不同的技術(shù)，通過由微透鏡陣列120的每個微透鏡121在像素陣列110的顯示表面上光學(xué)生成圖像的虛擬圖像，使用類似于光線再現(xiàn)的方法生成虛擬圖像使得當(dāng)從預(yù)定位置通過微透鏡陣列120觀看像素陣列110的顯示表面時圖像可以被觀看為連續(xù)和完整的圖像，并且使得兩個虛擬圖像的虛擬圖像生成位置等效，從而補(bǔ)償用戶的視敏度。

根據(jù)該技術(shù)，因?yàn)橥ㄟ^微透鏡121光學(xué)生成虛擬圖像，所以沒必要將采樣區(qū)域207設(shè)置為用于視敏度補(bǔ)償?shù)男^(qū)域。結(jié)果，沒必要考慮上述條件1。再者，因?yàn)榭梢愿鶕?jù)微透鏡121的放大率而不是微透鏡121的間距確定顯示設(shè)備10的分辨率，所以也沒必要考慮上述條件2。

因此，根據(jù)該技術(shù)，與第一實(shí)施例相比，可以執(zhí)行視敏度補(bǔ)償而不用減小像素111的大小dp。結(jié)果，例如，實(shí)際上一般廣泛使用的顯示(像素陣列)可以被用作像素陣列110，并且可以配置顯示設(shè)備而不用增加制造成本。

然而，在該技術(shù)中，可以根據(jù)微透鏡121和像素陣列110的顯示表面之間的距離(即，透鏡像素間距離dxl)和微透鏡121的焦距f，在硬件中確定虛擬圖像生成位置。因此，雖然在第二實(shí)施例中存在沒必要減小像素111的大小dp的優(yōu)點(diǎn)，但是與第一實(shí)施例相比存在用戶的便利性減小的缺點(diǎn)(在第一實(shí)施例中可以任意改變虛擬圖像生成位置)?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用情況和/或領(lǐng)域適當(dāng)確定使用第一實(shí)施例的技術(shù)還是第二實(shí)施例的技術(shù)。

(3-2.設(shè)備配置)

將參考圖30描述根據(jù)第二實(shí)施例的顯示設(shè)備的配置。圖30是例示根據(jù)第二實(shí)施例的顯示設(shè)備的配置的示例的圖示。

參考圖30，根據(jù)第二實(shí)施例的顯示設(shè)備40包括其中多個像素111被二維布置的像素陣列110，被設(shè)置在像素陣列110的顯示表面115上的微透鏡陣列120以及控制像素陣列110的每個像素111的驅(qū)動的控制單元430。因?yàn)橄袼仃嚵?10和微透鏡陣列120的配置類似于圖10中例示的顯示設(shè)備10中的這些構(gòu)件的配置，所以這里將省略其詳細(xì)描述。

然而，在第一實(shí)施例中，像素陣列110和微透鏡陣列120之間的距離被設(shè)置為長于微透鏡陣列120的每個微透鏡121的焦距，以處理實(shí)像。另一方面，在第二實(shí)施例中，布置像素陣列110和微透鏡陣列120，使得像素陣列110和微透鏡陣列120之間的距離小于微透鏡陣列120的每個微透鏡121的焦距，以由每個微透鏡121光學(xué)生成虛擬圖像。

再者，如上所述，在第一實(shí)施例中，像素陣列110和微透鏡陣列120需要被設(shè)計以滿足所有上述條件1到4。因此，像素111的大小dp和/或微透鏡121的間距趨于相對較小。另一方面，在第二實(shí)施例中，需要考慮條件1到4之中的條件1和2。因此，像素111的大小dp可以大于第一實(shí)施例的像素111的大小dp，并且可以等同于例如在廣泛使用的一般目的的顯示中的像素的大小。

然而，還在第二實(shí)施例中，像素陣列110和微透鏡陣列120被設(shè)計為滿足條件3和4。即，在顯示設(shè)備40中，像素111的大小dp、虛擬圖像深度dil和透鏡像素間距離dxl可以被設(shè)置為滿足預(yù)定分辨率。再者，在顯示設(shè)備40中，如同在關(guān)于第一實(shí)施例中的采樣區(qū)域207光的照射狀態(tài)以預(yù)定周期λ迭代的情況一樣，從微透鏡陣列120的每個微透鏡121發(fā)射的光的照射狀態(tài)以大于用戶的最大瞳孔直徑的單位迭代。還在第二實(shí)施例中，可以設(shè)置微透鏡121的間距和透鏡像素間距離dxl，使得此時的迭代周期滿足由與在上面(2-2-3-2.采樣區(qū)域的照射狀態(tài)的迭代周期)中描述的技術(shù)相似的技術(shù)確定的迭代周期λ。即，光的照射狀態(tài)的迭代周期λ可以被設(shè)置為大于用戶的瞳孔間距離?？梢栽O(shè)置光的照射狀態(tài)的迭代周期λ，使得通過將迭代周期λ乘以整數(shù)獲得的值基本上等于用戶的瞳孔間距離。

再者，在第二實(shí)施例中，期望通過一個微透鏡121視覺識別的像素陣列110的區(qū)域的大小是包括像素陣列110的rgb像素的小區(qū)域的整數(shù)倍的大小。雖然根據(jù)用戶的視點(diǎn)的移動，通過一個微透鏡121視覺識別像素陣列110的不同部分，但是通過一個微透鏡121視覺識別的整個像素陣列110的色彩平衡沒有丟失，并且如果滿足這樣的條件，則因此可以使得整體色彩平衡保持恒定。

控制單元430包括處理器諸如cpu、dsp等，并且根據(jù)預(yù)定程序操作，由此控制像素陣列110的每個像素111的驅(qū)動?？刂茊卧?30具有作為其功能的光線信息生成單元431和像素驅(qū)動單元432。這里，光線信息生成單元431和像素驅(qū)動單元432的功能對應(yīng)于其中圖10中例示的顯示設(shè)備10中的光線信息生成單元131和像素驅(qū)動單元132的功能的一些功能被改變的這些。在下文中，在控制單元430方面，將省略從顯示設(shè)備10的控制單元130重復(fù)的事項(xiàng)的描述，并且將主要描述與控制單元130的差異。

光線信息生成單元431基于圖像信息和虛擬圖像位置信息生成用于驅(qū)動像素陣列110的每個像素111的光線信息。這里，如在第一實(shí)施例中的，圖像信息是被呈現(xiàn)給用戶的二維圖像信息。然而，虛擬圖像位置信息不會如第一實(shí)施例中的那樣被任意設(shè)置，而是關(guān)于預(yù)定虛擬圖像生成位置的信息(該預(yù)定虛擬圖像生成位置根據(jù)透鏡像素間距離dxl和微透鏡陣列120的每個微透鏡121的焦距確定)。

再者，在第二實(shí)施例中，光線信息生成單元431生成表示光線狀態(tài)(其中基于作為光線信息的圖像信息通過微透鏡陣列120的微透鏡121視覺識別的圖像被連續(xù)和完整的顯示)的信息。再者，此時光線信息生成單元431生成上述光線信息，使得與連續(xù)和完整的顯示相關(guān)的虛擬圖像生成位置與根據(jù)像素陣列110和微透鏡陣列120之間的位置關(guān)系(該位置關(guān)系是基于虛擬圖像位置信息的)和微透鏡121的光學(xué)特性確定的虛擬圖像生成位置相一致。另外，考慮微透鏡121中的放大率，光線信息生成單元431可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整上述光線信息，使得通過用戶最終觀看的圖像的大小變成適當(dāng)大小。光線信息生成單元431將所生成的光線信息提供給像素驅(qū)動單元432。

再者，可以從另一個設(shè)備傳輸圖像信息和虛擬圖像位置信息，或圖像信息和虛擬圖像位置信息可以提前被存儲在被提供在顯示設(shè)備40中的存儲設(shè)備(未示出)中。

像素驅(qū)動單元432基于光線信息的基礎(chǔ)上驅(qū)動像素陣列110的每個像素111。在第二實(shí)施例中，通過像素驅(qū)動單元432基于光線信息驅(qū)動像素陣列110的每個像素111，并且因而控制從每個微透鏡121發(fā)射的光，使得通過微透鏡陣列120的每個微透鏡121視覺識別的圖像是連續(xù)和完整的顯示。由此，用戶可以將由每個微透鏡121生成的光學(xué)虛擬圖像識別為連續(xù)和完整的圖像。

如上所述，已經(jīng)參考圖30描述了根據(jù)第二實(shí)施例的顯示設(shè)備40的配置。

(3-3.顯示控制方法)

將參考圖31描述將在根據(jù)第二實(shí)施例的顯示設(shè)備40中執(zhí)行的顯示控制方法。圖31是例示根據(jù)第二實(shí)施例的顯示控制方法的處理程序的示例的流程圖。再者，在圖31中例示的每個過程對應(yīng)于在圖30中例示的由控制單元430執(zhí)行的每個過程。

參考圖31，在根據(jù)第二實(shí)施例的顯示控制方法中，首先基于虛擬圖像位置信息和圖像信息生成光線信息(步驟s201)。虛擬圖像位置信息是關(guān)于圖30中例示的顯示設(shè)備40中生成虛擬圖像的位置(虛擬圖像生成位置)的信息。在第二實(shí)施例中，虛擬圖像位置信息是關(guān)于根據(jù)透鏡像素間距離dxl和微透鏡陣列120的每個微透鏡121的焦距確定的預(yù)定虛擬圖像生成位置的信息。另外，圖像信息是將被呈現(xiàn)給用戶的二維圖像信息。

在步驟s101中所示的過程中，基于圖像信息，生成表示光線狀態(tài)(其中)的信息作為光線信息(在該光線狀態(tài)下，通過微透鏡陣列120的微透鏡121視覺識別的圖像是連續(xù)和完整的顯示)。此時，可以生成上述光線信息，使得與連續(xù)和完整的顯示相關(guān)的虛擬圖像生成位置與通過像素陣列110和微透鏡陣列120之間的位置關(guān)系(該位置關(guān)系是基于虛擬圖像位置信息的)和微透鏡121的光學(xué)特性確定的虛擬圖像生成位置相一致。另外，在步驟s101中所示的過程中，考慮微透鏡121中的放大率，可以適當(dāng)調(diào)整上述光線信息，使得最終通過用戶觀看的圖像的大小變成適當(dāng)大小。，

接下來，基于光線信息驅(qū)動每個像素，使得通過微透鏡陣列120的每個微透鏡121視覺識別的圖像變成連續(xù)和完整的顯示(步驟s203)。結(jié)果，由每個微透鏡121生成的光學(xué)虛擬圖像作為連續(xù)和完整的圖像被提供給用戶。

上面已經(jīng)描述根據(jù)第二實(shí)施例的顯示控制方法。

(3-4.修改例)

如上所述，根據(jù)第二實(shí)施例，可以使得像素111的大小dp相對較大。然而，當(dāng)考慮上述條件3時，有必要增加透鏡像素間距離dxl，以便當(dāng)增加像素111的大小dp時將分辨率保持在預(yù)定值。因此，當(dāng)可以在顯示設(shè)備40中增加像素111的大小dp時，可以增加透鏡像素間距離dxl，并且可以根據(jù)所要求的分辨率增加設(shè)備的大小。這里，如第二實(shí)施例的修改例，將描述通過策劃用于微透鏡陣列120的配置防止如此增加設(shè)備大小的的方法。

作為一般被用作望遠(yuǎn)透鏡的透鏡系統(tǒng)，被稱為望遠(yuǎn)型的透鏡系統(tǒng)是已知的。在望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)中，可能通過組合凸透鏡和凹透鏡，實(shí)現(xiàn)與位于更緊湊配置中的更偏遠(yuǎn)位置處的一個凸透鏡的光線狀態(tài)等同的光線狀態(tài)。

將參考圖32描述望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)。圖32是例示望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)的配置的示例的圖示。

如圖32中例示的，通過組合凸透鏡823和凹透鏡825配置望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)。如所例示的，在望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)中，當(dāng)從焦點(diǎn)829觀看時，耦合系統(tǒng)的主表面827位于比凸透鏡823更遠(yuǎn)的位置。即，焦距f(主表面827和焦點(diǎn)829之間的距離)長于從焦點(diǎn)829到凸透鏡823的距離。這里，如果旨在用一個凸透鏡實(shí)施圖32中例示的光線狀態(tài)，則凸透鏡可以位于主表面827上。如上所述，在望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)與在更緊湊配置中的一個凸透鏡的光線狀態(tài)等同的光線狀態(tài)。

在本修改例中，圖30中例示的微透鏡陣列120的每個微透鏡121包括這樣的望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)。即，在本修改例中，圖30中例示的微透鏡陣列120的每個微透鏡121包括望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)，在該望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)中，組合凸透鏡823和凹透鏡825。具體地，通過堆疊第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列形成微透鏡陣列120，其中在第一微透鏡陣列中布置凸透鏡823，并且在第二微透鏡陣列中布置凹透鏡825。

在該情況下，例如，如圖32中例示的，像素陣列110可以被布置在凹透鏡825和焦點(diǎn)829之間。例如，如圖30中例示的，當(dāng)僅利用包括凸透鏡的一層的透鏡陣列形成微透鏡陣列120時，因?yàn)槲⑼哥R陣列120需要如上所述被布置在的主表面827上以便實(shí)現(xiàn)圖32中例示的光線狀態(tài)，所以像素陣列110和微透鏡陣列120之間的距離可以相對較長(例如，圖32中例示的距離d2)。另一方面，通過如在本修改例中的用望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)配置微透鏡陣列120，可以實(shí)現(xiàn)與更小的配置相同的光線狀態(tài)，使得可以進(jìn)一步縮短像素陣列110和微透鏡陣列120之間的距離(例如，圖32中例示的距離d1)。

如上所述，根據(jù)本修改例，在圖30中例示的顯示設(shè)備40的配置中，微透鏡陣列120包括望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)。因此，可以進(jìn)一步縮短像素陣列110和微透鏡陣列120之間的距離，并且可以進(jìn)一步減小顯示設(shè)備。

上面已經(jīng)將其中微透鏡陣列120的每個微透鏡121包括望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)的修改例描述為第二實(shí)施例的修改例。

再者，除了修改例之外，在第一實(shí)施例中描述的各種修改例還可以被應(yīng)用于根據(jù)第二實(shí)施例的顯示設(shè)備40。具體地，在上面(2-5-3.根據(jù)瞳孔位置檢測的照射狀態(tài)的動態(tài)控制)和(2-5-4.其中通過打印材料實(shí)施像素陣列的修改例)中描述的配置可以被應(yīng)用于顯示設(shè)備40。

再者，根據(jù)第二實(shí)施例的顯示設(shè)備40可以被應(yīng)用于類似于用于根據(jù)上述第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10的各種應(yīng)用示例的設(shè)備。具體地，顯示設(shè)備40可以被應(yīng)用于在上面(2-4-1.應(yīng)用于可穿戴設(shè)備)、上面(2-4-2.應(yīng)用于其它移動設(shè)備)、上面(2-4-3.應(yīng)用于電子放大鏡設(shè)備)和(2-4-4.應(yīng)用于車載顯示設(shè)備)中描述的各種設(shè)備。

(4.微透鏡陣列的配置)

將更詳細(xì)地描述在上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中的微透鏡陣列120的配置。這里，在根據(jù)第二實(shí)施例的顯示設(shè)備40中的微透鏡陣列120的配置將被描述為示例。然而，下面所描述的微透鏡陣列120的配置還可以優(yōu)選地被應(yīng)用于根據(jù)第一實(shí)施例的顯示設(shè)備10和根據(jù)修改例的顯示設(shè)備20。

在顯示設(shè)備40中，可以考慮觀看顯示設(shè)備40的用戶的視點(diǎn)設(shè)計微透鏡陣列120上每個微透鏡的形狀。此時，根據(jù)用戶的左眼和右眼和微透鏡121之間的位置關(guān)系，因?yàn)樵诮?jīng)由微透鏡121從像素陣列110的像素111入射到用戶的眼睛上的光線和微透鏡121的光軸之間的形成角度變化很大，所以有必要考慮以下兩個現(xiàn)象執(zhí)行設(shè)計。

將參考圖33描述這兩個現(xiàn)象。圖33是示意性例示在觀看顯示設(shè)備40的用戶的兩個眼睛和微透鏡陣列120的微透鏡121的位置之間的位置關(guān)系的圖示。在圖33中，僅代表性地例示了被布置在包括在微透鏡陣列120中的微透鏡121之中的位置d0、位置d1和位置d2處的三個微透鏡121。再者，從距微透鏡陣列120距離l的位置觀看顯示設(shè)備40的用戶的左眼的位置epl和右眼的位置epr被同時示出作為空間點(diǎn)。

例如，在所例示的示例中，考慮其中觀看位于用戶的左眼前面在位置d2處的微透鏡121的情況。在該情況下，當(dāng)連接左眼和微透鏡121的直線(即，連接epl和d2的直線)和微透鏡陣列120的陣列表面的垂線之間的角度基本上是零時，在連接右眼和微透鏡121的直線(即，連接epr和d2的直線)和微透鏡陣列120的陣列表面的垂線之間形成的角度是非零角度。作為示例，如果距離l＝150(mm)并且左眼和右眼之間的距離dlr是dlr＝60(mm)，則角度是大約22度。

即，當(dāng)從微透鏡121觀看時，用戶的右眼和左眼存在于相互不同的方向(角度)上。通過該方式，當(dāng)相對于左眼和右眼的角度差很大時，作為第一現(xiàn)象，像差增加，并且優(yōu)質(zhì)的圖像沒有形成在左眼和右眼上，即，不能實(shí)施優(yōu)質(zhì)的顯示。

再者，作為第二現(xiàn)象，存在光暈的出現(xiàn)的關(guān)注。即，當(dāng)通過堆疊多個微透鏡陣列表面形成微透鏡陣列120時(例如，當(dāng)如在上面(3-4.修改例)中描述的通過層壓多個微透鏡陣列形成微透鏡陣列120時，當(dāng)在微透鏡陣列120的前表面和后表面兩者上配置微透鏡陣列時，等)，會出現(xiàn)所謂的光暈，其中經(jīng)過第一微透鏡陣列表面的光不經(jīng)過第二微透鏡陣列表面的期望的微透鏡表面。例如，當(dāng)從微透鏡121觀看的相對于左眼和右眼的角差很大時(就像在d2處)，不具有光暈的正常光線入射到左眼上，但是會出現(xiàn)右眼的光暈，并且不能正常入射光線。當(dāng)出現(xiàn)這樣的情況時，可以出現(xiàn)問題諸如妨礙正常的顯示和圖像變暗。

因?yàn)槿缟纤鱿癫詈凸鈺灥纳煽梢苑恋K用戶的優(yōu)質(zhì)的顯示，所以優(yōu)選地微透鏡陣列120的每個微透鏡121被設(shè)計用于減小像差和光暈的出現(xiàn)。此時，例如，可以通過二維布置相同形狀的微透鏡121來配置微透鏡陣列120。然而，尤其很難設(shè)計每個微透鏡121的形狀，使得當(dāng)使用具有相同形狀的微透鏡121時，在用戶的左眼和右眼與微透鏡121之間的位置關(guān)系的所有組合中實(shí)現(xiàn)具有較少像差和光暈的優(yōu)質(zhì)的顯示。當(dāng)從相對較短距離觀看具有較大屏幕的顯示設(shè)備40時，像差和光暈的出現(xiàn)被認(rèn)為更加引人注目。在該情況下，當(dāng)從微透鏡121觀看時，相對于用戶的左眼和右眼的角度差變得較大。在這樣的情況下，設(shè)計微透鏡121將更困難。

因而，在本公開中，優(yōu)選地假設(shè)用戶的眼睛相對于顯示設(shè)備40的位置(視點(diǎn))在預(yù)定位置處，并且設(shè)計每個微透鏡121的形狀，使得根據(jù)視點(diǎn)和每個微透鏡121之間的位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)有利的圖像形成。即，多個微透鏡121被配置成具有彼此不同的形狀，使得可以根據(jù)每個微透鏡121在微透鏡陣列120的陣列表面內(nèi)的位置，考慮用戶的視點(diǎn)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的顯示。由此，與當(dāng)所有微透鏡121具有相同形狀相比，可以將更優(yōu)質(zhì)的顯示提供給用戶。

再者，理想地，優(yōu)選地根據(jù)所有微透鏡121的位置最優(yōu)地設(shè)計在微透鏡陣列120上的所有微透鏡121。然而，如果考慮設(shè)計中涉及的步驟的數(shù)量等，則這樣的設(shè)計方法必然是不現(xiàn)實(shí)的。因此，用于微透鏡121的最優(yōu)設(shè)計的一些點(diǎn)(在下文中還被稱為設(shè)計點(diǎn))被設(shè)置在微透鏡陣列上，并且形狀被最優(yōu)設(shè)計使得關(guān)于位于這些設(shè)計點(diǎn)處的微透鏡121將像差的程度和光暈的出現(xiàn)最小化。相對于位于除設(shè)計點(diǎn)之外的位置處的微透鏡121，使用針對位于設(shè)計點(diǎn)處的微透鏡121的設(shè)計結(jié)果來設(shè)計形狀。具體地，例如，因?yàn)榭梢詮亩鄠€設(shè)計點(diǎn)處的微透鏡121的最優(yōu)設(shè)計的結(jié)果確定(根據(jù)微透鏡陣列120的陣列表面上的位置的)透鏡形狀的變化中的趨勢，所以簡單地，需要基于這些趨勢設(shè)計除在設(shè)計點(diǎn)處的微透鏡之外的微透鏡121。

將參考圖34詳細(xì)描述設(shè)計微透鏡121的上述方法。圖34是例示設(shè)計微透鏡121的方法的解釋性圖示。在圖34中，例示顯示設(shè)備40的微透鏡陣列120，并且例示被設(shè)置在微透鏡陣列120上的設(shè)計點(diǎn)d0到d6。再者，觀看顯示設(shè)備40(即，微透鏡陣列120)的用戶的視點(diǎn)(左眼位置epl和右眼位置epr)同時被示出作為空間點(diǎn)。

圖34中例示關(guān)于本發(fā)明人實(shí)際設(shè)計微透鏡121所針對的具體微透鏡陣列120和設(shè)計點(diǎn)d0到d6的示例。在該設(shè)計示例中，顯示設(shè)備40被假設(shè)應(yīng)用于智能電話的顯示屏幕，并且微透鏡陣列120具有126(mm)長以及80(mm)寬的矩形陣列表面。再者，在下文中，為了描述，圖34中的微透鏡陣列120的垂直方向還被稱為y軸方向，并且水平方向還被稱為x軸方向。上面所描述的圖33對應(yīng)于沿著平行于x軸的線a-a截取的圖34中例示的微透鏡陣列120的橫截面視圖。

再者，在設(shè)計示例中，用戶的左眼和右眼的位置epl和位置epr在y軸方向上設(shè)置在微透鏡陣列120的中心。epl和epr被設(shè)置在x軸方向上相對于微透鏡陣列120的陣列表面的中心對稱的位置處，并且考慮一般瞳孔間距離pd，左眼和右眼之間的距離dlr(即，epl和epr之間的距離)被設(shè)置為60(mm)。雖然圖34中未清楚例示，但是epl和epr不存在于與微透鏡陣列120的相同的平面上，并且考慮用戶的觀看距離，epl和epr被設(shè)置在垂直于圖紙的方向上以預(yù)定距離與距微透鏡陣列120分開的位置處。在該具體示例中，在垂直于圖紙的方向上微透鏡陣列120與epl和epr中的每個之間的距離是150(mm)。

再者，在設(shè)計示例中，七個設(shè)計點(diǎn)d0到d6被設(shè)計在所例示的位置處。再者，如所例示的，所有設(shè)計點(diǎn)d0到d6存在于對應(yīng)于微透鏡陣列120的陣列表面的第四象限的區(qū)域中，但這是因?yàn)槿绻麍?zhí)行了在一個象限中的設(shè)計點(diǎn)處的透鏡的最優(yōu)設(shè)計，就可以通過適當(dāng)?shù)厥褂米顑?yōu)設(shè)計的結(jié)果，容易地獲得在與另一個象限中的設(shè)計點(diǎn)對應(yīng)的點(diǎn)處的最優(yōu)設(shè)計的結(jié)果(因?yàn)橛脩舻淖笱酆陀已鄣奈恢胑pl和epr是相對于微透鏡陣列120的陣列表面的中心對稱地設(shè)置的)。當(dāng)然，根據(jù)微透鏡陣列120、epl和epr之間的位置關(guān)系，設(shè)計點(diǎn)可以被設(shè)置以便分布在陣列表面的整個表面上。

對于如上所述設(shè)置的位于設(shè)計點(diǎn)d0到d6處的微透鏡121，執(zhí)行形狀的最優(yōu)設(shè)計，使得減小存在于位置epl和epr處左眼和右眼的像差。具體地，設(shè)計每個微透鏡121的形狀，使得關(guān)于位于設(shè)計點(diǎn)d0到d6處的微透鏡121中的每一個考慮epl和epr(即，左眼和右眼)之間的三維位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)在epl和epr中(即，在右眼和左眼兩者中)具有更少像差的優(yōu)質(zhì)的圖像形成。當(dāng)通過堆疊多個微透鏡陣列表面配置微透鏡陣列120時，執(zhí)行在位于設(shè)計點(diǎn)d0到d6處的多個微透鏡陣列表面上的微透鏡121的每個微透鏡121的形狀的最優(yōu)設(shè)計，使得考慮epl和epr之間的三維位置關(guān)系，在epl和epr上進(jìn)一步減小光暈。

當(dāng)針對位于設(shè)計點(diǎn)d0到d6的每個處的微透鏡121作出最優(yōu)設(shè)計時，根據(jù)設(shè)計結(jié)果，可以確定(根據(jù)微透鏡陣列120的陣列表面的位置的)微透鏡121的形狀改變中的趨勢。對于除位于設(shè)計點(diǎn)d0到d6處的這些之外的微透鏡121，基于這些趨勢設(shè)計形狀。由此，設(shè)計每個微透鏡121的形狀。設(shè)計的微透鏡121中的每個優(yōu)選地具有非球面形狀。

上面已經(jīng)描述設(shè)計微透鏡121的方法。通過基于用戶的視點(diǎn)的位置和在微透鏡陣列120的陣列表面內(nèi)的每個微透鏡121的位置，設(shè)計每個微透鏡121的形狀，可以將更優(yōu)質(zhì)的顯示提供給用戶。再者，在上述設(shè)計示例中，微透鏡121的形狀根據(jù)在微透鏡陣列120的陣列表面內(nèi)的位置逐漸改變，但是設(shè)計微透鏡121的方法并不限于該示例。例如，微透鏡陣列120的表面可以被分成多個區(qū)域，并且可以為每個區(qū)域設(shè)計微透鏡121的形狀。根據(jù)該方法，雖然每個微透鏡121的最優(yōu)設(shè)計的準(zhǔn)確性會稍微降低，但是與分別設(shè)計微透鏡121相比，可以更簡單地設(shè)計整個微透鏡陣列120。

再者，上述設(shè)計示例中的設(shè)計點(diǎn)的數(shù)量為什么是七的原因是：作為本發(fā)明人檢查的結(jié)果，如果微透鏡陣列120具有如所例示的大小的程度，則可以通過在七個設(shè)計點(diǎn)d0到d6處的微透鏡121的最優(yōu)設(shè)計，確定(根據(jù)微透鏡陣列120的陣列表面上的位置的)微透鏡121的形狀的改變趨勢。因?yàn)槲⑼哥R陣列120的大小根據(jù)應(yīng)用顯示設(shè)備40的設(shè)備而改變，所以可以適當(dāng)設(shè)置設(shè)計點(diǎn)的位置和設(shè)計點(diǎn)的數(shù)量，使得可以根據(jù)微透鏡陣列120的大小，確定微透鏡的形狀的改變趨勢。

另外，因?yàn)轱@示設(shè)備40被假設(shè)應(yīng)用于如上所述的用于在上述設(shè)計示例中epl和epr的設(shè)置的智能電話的顯示屏幕，假設(shè)當(dāng)使用智能電話時用戶和顯示表面之間的位置關(guān)系的示例。當(dāng)應(yīng)用顯示設(shè)備40的設(shè)備不同時，可以考慮當(dāng)使用設(shè)備時用戶和顯示屏幕之間的一般位置關(guān)系，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置epl和epr的位置。再者，視點(diǎn)的位置(即，epl和epr的位置組合)并不限于一個位置。例如，在智能電話中，可以考慮其中用戶在垂直方向上觀看顯示屏幕的顯示的使用模式(即，其中在圖33例示的微透鏡陣列120的方向上使用智能電話的使用模式)和其中用戶在水平方向上觀看顯示屏幕的顯示的使用模式(即，其中在圖33中例示的微透鏡陣列120圍繞在垂直于圖紙的方向上的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90度之后使用智能電話的使用模式)。因此，雖然在上述設(shè)計示例中僅考慮當(dāng)在垂直方向上設(shè)置顯示屏幕時epl和epr的位置，但是此外可以考慮當(dāng)顯示屏幕被設(shè)置在水平方向上時epl和epr的位置，執(zhí)行在設(shè)計點(diǎn)d0到d6處的微透鏡121的最優(yōu)設(shè)計。

這里，在根據(jù)視點(diǎn)的位置的微透鏡的設(shè)計中，在上述設(shè)計示例中設(shè)計每個微透鏡121的形狀。然而，根據(jù)視點(diǎn)的位置設(shè)計微透鏡的方法并不限于該示例。例如，當(dāng)通過堆疊多個微透鏡陣列表面配置微透鏡陣列120時，代替如上所述設(shè)計微透鏡121的形狀，或除了如上所述設(shè)計微透鏡121的形狀之外，還可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)計在多個微透鏡陣列表面之中微透鏡121之間的位置關(guān)系和/或微透鏡121的數(shù)量之間的關(guān)系。

例如，圖35中例示了如下配置的示例，其中在包括兩層微透鏡陣列126和微透鏡陣列128的微透鏡陣列120中，根據(jù)用戶的視點(diǎn)的位置偏移兩層微透鏡陣列126和微透鏡陣列128的微透鏡127和微透鏡129之間的位置關(guān)系。如在上面(3-4.修改例)中描述的，當(dāng)微透鏡陣列120包括兩層微透鏡陣列126和微透鏡陣列128時，可以假設(shè)正常配置微透鏡陣列120，使得在第一層微透鏡陣列126中的微透鏡127之間的邊界的位置和在第二層微透鏡陣列128中的微透鏡129之間的邊界的位置基本上一致。圖35的上部分(圖35中的(a))示意性地例示該配置。在該情況下，通過假設(shè)來自像素陣列110的像素111的光經(jīng)過彼此重疊的微透鏡127和微透鏡129，并且入射到用戶的眼睛上，從而設(shè)計微透鏡127和微透鏡129之間的邊界的位置。

這里，考慮如下情況，其中從用戶的左眼或右眼朝向微透鏡127和微透鏡129的方向(即，在或用戶的左或右的視線的方向)如由圖35中的箭頭表示的那樣從微透鏡127和微透鏡129的光軸傾斜預(yù)定角度。圖35中例示的箭頭對應(yīng)于例如其中用右眼(epr)觀看位于在圖33中例示的位置d2處的微透鏡127和微透鏡129的情況。在該情況下，存在來自像素111的光正常地將不會經(jīng)過對應(yīng)的微透鏡127和微透鏡129(即，出現(xiàn)光暈)的很高的可能性。

因而，當(dāng)設(shè)計根據(jù)視點(diǎn)的位置的微透鏡時，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整在兩層微透鏡陣列126和微透鏡陣列128中的微透鏡127和微透鏡129之間的位置關(guān)系，使得如在圖35的下部中(圖35的(b))例示的那樣不太可能出現(xiàn)光暈。具體地，在與第一層微透鏡陣列126中的陣列表面水平的平面內(nèi)的微透鏡127之間的邊界的位置和在與第二層微透鏡陣列128中的陣列表面水平的平面內(nèi)的微透鏡129之間的邊界的位置可以被適當(dāng)偏移，使得根據(jù)用戶的視點(diǎn)的位置不太可能出現(xiàn)光暈。在所例示的示例中，平面內(nèi)的第二層微透鏡陣列128的微透鏡129的邊界位置被偏移，以對應(yīng)于由圖35中的箭頭指示的用戶的視線的方向。如上所述，可以配置微透鏡陣列120，使得通過配置微透鏡陣列120根據(jù)用戶的視點(diǎn)的位置不太可能出現(xiàn)光暈，使得在第一層微透鏡陣列126中的微透鏡127之間的邊界的位置和第二層微透鏡陣列128中的微透鏡129之間的邊界的位置彼此不同。

當(dāng)該配置被應(yīng)用于整個微透鏡陣列120時，如在例如圖34中例示的那樣，僅有必要針對微透鏡陣列120的陣列表面內(nèi)的多個設(shè)計點(diǎn)d0到d6設(shè)計兩層微透鏡陣列126和微透鏡陣列128的最優(yōu)邊界的位置關(guān)系。僅需要根據(jù)設(shè)計點(diǎn)d0到d6的設(shè)計結(jié)果，獲得取決于微透鏡陣列120的陣列表面內(nèi)的位置的微透鏡陣列126和微透鏡陣列128的偏移量的分布，并且基于該分布，計算除了設(shè)計點(diǎn)之外的位置處的微透鏡陣列126和微透鏡陣列128的偏移量。替代地，微透鏡陣列120的陣列表面可以被分成多個區(qū)域，并且可以使用上述分布為每個區(qū)域確定微透鏡陣列126和微透鏡陣列128的偏移量。

再者，例如，圖36是例示如下配置的示例的圖示，其中在包括兩層微透鏡陣列126和微透鏡陣列128的微透鏡陣列120中，兩層微透鏡陣列126和微透鏡陣列128相互對應(yīng)的微透鏡的數(shù)量根據(jù)用戶的視點(diǎn)的位置改變。如在上面(3-4.修改例)中所描述的，當(dāng)微透鏡陣列120包括兩層微透鏡陣列126和微透鏡陣列128時，可以假設(shè)微透鏡陣列120可以被配置使得在第一層微透鏡陣列126中的微透鏡127和在第二層微透鏡陣列128中的微透鏡129具有一對一對應(yīng)關(guān)系。圖36的上部(圖36中的(a))示意性地例示該配置。

這里，考慮如下情況，其中如由圖36中的箭頭所指示的，從用戶的左眼和右眼到微透鏡127和微透鏡129的方向(即，在用戶的左眼和右眼處的視線的方向)在左眼和右眼中是不同方向。圖36中例示的箭頭對應(yīng)于例如其中用兩只眼睛(epl和epr)觀看位于圖33中例示的位置d0處的微透鏡127和微透鏡129的情況。在該情況下，可很難設(shè)計微透鏡127和微透鏡129兩者的形狀，使得形狀可以對應(yīng)于來自左眼和右眼兩者的視線。

因而，當(dāng)執(zhí)行根據(jù)視點(diǎn)的位置的微透鏡的最優(yōu)設(shè)計時，可以配置微透鏡陣列120，使得在第二層微透鏡陣列128中的兩個微透鏡129a和微透鏡129b對應(yīng)于第一層微透鏡陣列126中的一個微透鏡127，如圖36的下部(圖36中的(b))中例示的。即，可以根據(jù)來自多個視點(diǎn)的視線的方向之間的差異適當(dāng)?shù)貏澐謱?yīng)于一個微透鏡陣列126的一個微透鏡127的另一個微透鏡陣列128的微透鏡129。通過劃分獲得的一個微透鏡129a對應(yīng)于一個視點(diǎn)(例如，左眼)，并且另一個微透鏡129b對應(yīng)于另一個視點(diǎn)(例如，右眼)。此時，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)計通過劃分獲得的微透鏡129a和微透鏡129b的形狀，以獲得優(yōu)質(zhì)的顯示。以該方式，配置微透鏡陣列120，使得在第二層微透鏡陣列128中的多個微透鏡129a和微透鏡129b對應(yīng)于第一層微透鏡陣列126的一個微透鏡127，使得可以根據(jù)用戶的視點(diǎn)配置微透鏡陣列120以防止出現(xiàn)像差。再者，在所例示的示例中，在第二層微透鏡陣列128中的一種類型的微透鏡129被分成兩個微透鏡129a和微透鏡129b，但是微透鏡129的劃分的數(shù)量可以更大。即，針對在第一層微透鏡陣列126中的一個微透鏡127，多個微透鏡可以形成在第二層微透鏡陣列128中。再者，可以劃分第一層微透鏡陣列126的微透鏡127。即，相對于第二層微透鏡陣列128中的一種類型的微透鏡129，多個微透鏡可以形成在第一層微透鏡陣列126中。

當(dāng)該配置被應(yīng)用于整個微透鏡陣列120時，如在圖34中例示的，僅有必要例如在微透鏡陣列120的陣列表面內(nèi)的多個設(shè)計點(diǎn)d0到d6處，設(shè)計在兩層微透鏡陣列126和微透鏡陣列128中的最優(yōu)微透鏡127和129的數(shù)量以及最優(yōu)微透鏡127和129的布置。僅有必要根據(jù)在設(shè)計點(diǎn)d0到d6處的設(shè)計結(jié)果，獲取在微透鏡陣列120的陣列表面內(nèi)的微透鏡127和微透鏡129的數(shù)量和布置的分布，并且基于該分布，設(shè)計在除了設(shè)計點(diǎn)之外的位置處的微透鏡127和微透鏡129的數(shù)量以及微透鏡127和微透鏡129的布置。替代地，微透鏡陣列120的陣列表面可以分成多個區(qū)域，并且可以使用上述分布為每個區(qū)域確定微透鏡127和微透鏡129的數(shù)量和微透鏡127和微透鏡129的布置。

再者，雖然在圖35和圖36中例示的示例中已經(jīng)描述其中通過堆疊多個微透鏡陣列配置微透鏡陣列120的情況，但是能夠應(yīng)用使微透鏡之間的邊界偏移的上述設(shè)計方法和劃分微透鏡的上述設(shè)計方法的微透鏡陣列120的配置并不限于該示例。例如，甚至對于包括具有形成在前側(cè)和后側(cè)上的微透鏡陣列表面的一層(一塊)的微透鏡陣列120，或具有三個或更多微透鏡陣列表面的微透鏡陣列120，其設(shè)計方法可以應(yīng)用于類似的類型中。

如上所述，通過考慮用戶的視點(diǎn)設(shè)計微透鏡陣列120，可以在整個屏幕中減小像差和光暈，并且可以在更適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)下獲得視敏度補(bǔ)償?shù)男Ч?。再者，與當(dāng)通過具有相同的形狀的微透鏡121形成微透鏡陣列120時比較，可以放松設(shè)計的限制要求。在一些情況下，因?yàn)檫€可能減小包括在微透鏡陣列120中用于實(shí)施類似性能的微透鏡陣列層的數(shù)量，結(jié)果可以實(shí)施制造成本的減小。

再者，如果以相反的方式使用上述設(shè)計方法，還可以配置微透鏡陣列120，使得很難從預(yù)定視點(diǎn)觀看顯示，即，使得在預(yù)定視點(diǎn)像差變得很大，和/或光暈的出現(xiàn)變得引人注目，并且顯示變得不清楚。根據(jù)該配置，可以適當(dāng)防止來自周圍環(huán)境的窺探。

(5.補(bǔ)充)

上面已經(jīng)參考附圖描述了本公開的(多個)優(yōu)選實(shí)施例，然而本公開并不限于上面的示例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以發(fā)現(xiàn)在隨附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的各種供選擇的方案和修改，并且應(yīng)當(dāng)理解，各種供選擇的方案和修改將自然地歸入本公開的技術(shù)范圍。

另外，在本說明書中描述的效果僅是說明性或例示性效果，并且不是限制性的。即，藉由上面的效果或在上面效果的地方，根據(jù)本公開的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)從本說明書的描述對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說清楚的其它效果。

再者，顯示設(shè)備10、顯示設(shè)備20和顯示設(shè)備40的上述設(shè)備配置并不限于圖10、圖28和圖30中例示的示例。例如，控制單元130、控制單元230和控制單元430的功能可沒有必要完全安放在一個設(shè)備上。控制單元130、控制單元230和控制單元430的功能可以被分布和安放在多個設(shè)備(例如，多個處理器)上，并且多個設(shè)備可以連接以彼此通信，使得可以實(shí)施上述控制單元130、控制單元230和控制單元430的功能。

再者，用于實(shí)施如上所述控制單元130、控制單元230和控制單元430的功能的計算機(jī)程序可以被制造和安放在個人計算機(jī)等上。再者，可能提供這樣的計算機(jī)程序被存儲在其中的計算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。記錄介質(zhì)是例如磁盤、光盤、磁光盤、閃速存儲器等。再者，計算機(jī)程序可以經(jīng)由例如網(wǎng)絡(luò)分布，而不用使用記錄介質(zhì)。

額外地，本技術(shù)還可以如下進(jìn)行配置。

(1)

一種顯示設(shè)備，包括：

像素陣列；以及

微透鏡陣列，所述微透鏡陣列被設(shè)置在所述像素陣列的顯示表面一側(cè)上，并且具有以大于所述像素陣列的像素間距的間距布置的透鏡，

布置所述微透鏡陣列，使得所述微透鏡陣列的每個透鏡在與所述像素陣列的顯示表面相對的一側(cè)上生成所述像素陣列的顯示的虛擬圖像，以及

通過控制來自所述像素陣列的每個像素的所述光，來控制從所述微透鏡陣列的每個透鏡發(fā)射的光，使得通過所述微透鏡陣列的透鏡而視覺識別的圖像變成連續(xù)和完整的顯示。

(2)

根據(jù)(1)的顯示設(shè)備，其中從微透鏡陣列的每個透鏡發(fā)射的光的照射狀態(tài)以大于用戶的最大瞳孔直徑的單位周期性地迭代。

(3)

根據(jù)(2)的顯示設(shè)備，其中光的照射狀態(tài)的迭代周期大于用戶的瞳孔間距離。

(4)

根據(jù)(2)或(3)的顯示設(shè)備，其中通過將光的照射狀態(tài)的迭代周期乘以整數(shù)獲得的值基本上等于用戶的瞳孔間距離。

(5)

根據(jù)(2)到(4)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，其中根據(jù)所述用戶的所述瞳孔的位置，控制從所述微透鏡陣列的每個透鏡發(fā)射的光，使得所述用戶的瞳孔沒有位于所述光的所述照射狀態(tài)的迭代的邊界上。

(6)

根據(jù)(1)到(5)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，其中微透鏡陣列的每個透鏡包括望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)，在望遠(yuǎn)型透鏡系統(tǒng)中，將凸透鏡和凹透鏡組合。

(7)

根據(jù)(1)到(6)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，還包括：

可移動機(jī)構(gòu)，可移動機(jī)構(gòu)被配置成使得在像素陣列和微透鏡陣列之間的距離是可變的。

(8)

根據(jù)(1)到(7)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，其中控制從微透鏡陣列的每個透鏡發(fā)射的光，使得由成像設(shè)備捕獲的圖像通過微透鏡陣列的每個透鏡而被視覺識別為完整的顯示。

(9)

根據(jù)(1)到(7)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，其中像素陣列包括多個打印像素。

(10)

根據(jù)(1)到(9)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，其中微透鏡陣列的每個透鏡具有根據(jù)透鏡在陣列表面內(nèi)的位置不同的表面形狀。

(11)

根據(jù)(1)到(10)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，

其中所述微透鏡陣列通過堆疊多個微透鏡陣列表面而配置，以及

在所述多個微透鏡陣列表面之間形成一個微透鏡陣列表面和至少一個其它微透鏡陣列表面，使得在與所述陣列表面水平的表面內(nèi)的透鏡之間的邊界位置彼此不同。

(12)

根據(jù)(1)到(11)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，

其中所述微透鏡陣列通過堆疊多個微透鏡陣列表面而配置，以及

在所述多個微透鏡陣列表面之間形成一個微透鏡陣列表面和至少一個其它微透鏡陣列表面，使得在所述至少一個其它微透鏡陣列中的多個透鏡對應(yīng)于所述一個微透鏡陣列表面中的一個透鏡。

(13)

根據(jù)(1)到(12)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，其中微透鏡陣列的每個透鏡具有非球面形狀。

(14)

根據(jù)(10)到(13)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，其中所述微透鏡陣列的每個透鏡被設(shè)計為使得在用戶的預(yù)定視點(diǎn)的位置處顯示不清楚。

(15)

根據(jù)(10)到(14)中任一項(xiàng)的顯示設(shè)備，其中所述顯示設(shè)備被用作車載顯示設(shè)備，在所述車載顯示設(shè)備上，顯示駕駛支持信息。

(16)

一種顯示控制方法，包括：

通過控制來自像素陣列的每個像素的光，來控制從微透鏡陣列的每個透鏡發(fā)射的光，使得通過所述微透鏡陣列的透鏡而視覺識別的圖像變成連續(xù)和完整的顯示，所述微透鏡陣列被設(shè)置在所述像素陣列的顯示表面一側(cè)上，并且具有以大于所述像素陣列的像素間距的間距布置的透鏡，

布置所述微透鏡陣列，使得所述微透鏡陣列的每個透鏡在與所述像素陣列的顯示表面相對的一側(cè)上生成所述像素陣列的顯示的虛擬圖像。

附圖標(biāo)記列表

10、20、40顯示設(shè)備

30可穿戴設(shè)備

110像素陣列

111像素

120微透鏡陣列

121微透鏡

130、230、430控制單元

131、431光線信息生成單元

132、432像素驅(qū)動單元

150虛擬圖像表面

231瞳孔位置檢測單元

310、320、330第一屏蔽板(孔膜)

311、321開口