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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-09
(45)【発行日】2024-12-17
(54)【発明の名称】表示装置、表示制御方法、及び表示制御プログラム
(51)【国際特許分類】
G02B 30/52 20200101AFI20241210BHJP
G02B 27/02 20060101ALI20241210BHJP
G02B 30/22 20200101ALI20241210BHJP
G09F 9/00 20060101ALI20241210BHJP
H04N 13/344 20180101ALI20241210BHJP
H04N 5/64 20060101ALI20241210BHJP
H04N 13/122 20180101ALI20241210BHJP
【ＦＩ】
G02B30/52
G02B27/02 Z
G02B30/22
G09F9/00 313
H04N13/344
H04N5/64 511A
H04N13/122
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021046217
(22)【出願日】2021-03-19
(65)【公開番号】P2022144985
(43)【公開日】2022-10-03
【審査請求日】2023-12-28
(73)【特許権者】
【識別番号】308036402
【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 文彦
【審査官】近藤 幸浩
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－３３４２２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５１５１６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－２３５８８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２９７２８２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ３０／２０
Ｇ０２Ｂ３０／２２
Ｇ０２Ｂ３０／２６
Ｇ０２Ｂ３０／５２
Ｇ０２Ｂ２７／０２
Ｇ０９Ｇ ３／２０
Ｈ０４Ｎ ５／６４
Ｈ０４Ｎ１３／１２２
Ｈ０４Ｎ１３／３０７
Ｈ０４Ｎ１３／３２２
Ｈ０４Ｎ１３／３４４
Ｈ０４Ｎ１３／３６６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の画素を含み、前記画素から光を照射することでユーザに画像を提供する表示部と、前記表示部よりも前記ユーザ側に設けられ、焦点を変更可能なマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイの焦点の位置を所定の周期で変更させる駆動制御部と、
前記マイクロレンズアレイの焦点の位置に基づき、前記光の照射タイミングを、前記画素毎に設定するタイミング設定部と、
を含み、
前記タイミング設定部は、前記画像の奥行き方向の位置を示す奥行き情報にも基づき、前記照射タイミングを設定し、
前記タイミング設定部は、前記画素からの光の光束の開き角が、その画素によって表示される前記画像の部分での奥行き方向の位置から前記ユーザに向けて前記光を照射した場合の光束の開き角に対応する前記マイクロレンズアレイの焦点の位置である照射位置の情報を取得し、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置が前記照射位置に対して所定距離範囲内となるタイミングを、その画素についての前記照射タイミングとして設定する、
表示装置。
【請求項2】
前記駆動制御部は、前記マイクロレンズアレイが有する複数のレンズの焦点の位置を、一様に変化させる、請求項１に記載の表示装置。
【請求項3】
複数の画素を含み前記画素から光を照射する表示部よりもユーザ側に設けられ焦点を変更可能なマイクロレンズアレイの焦点の位置を所定の周期で変更させる駆動制御ステップと、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置に基づき、前記光の照射タイミングを、前記画素毎に設定するタイミング設定ステップと、
を含み、
前記タイミング設定ステップにおいては、画像の奥行き方向の位置を示す奥行き情報にも基づき、前記照射タイミングを設定し、
前記タイミング設定ステップにおいては、前記画素からの光の光束の開き角が、その画素によって表示される前記画像の部分での奥行き方向の位置から前記ユーザに向けて前記光を照射した場合の光束の開き角に対応する前記マイクロレンズアレイの焦点の位置である照射位置の情報を取得し、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置が前記照射位置に対して所定距離範囲内となるタイミングを、その画素についての前記照射タイミングとして設定する、
表示制御方法。
【請求項4】
複数の画素を含み前記画素から光を照射する表示部よりもユーザ側に設けられ焦点を変更可能なマイクロレンズアレイの焦点の位置を所定の周期で変更させる駆動制御ステップと、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置に基づき、前記光の照射タイミングを、前記画素毎に設定するタイミング設定ステップと、
を、コンピュータに実行させ、
前記タイミング設定ステップにおいては、画像の奥行き方向の位置を示す奥行き情報にも基づき、前記照射タイミングを設定し、
前記タイミング設定ステップにおいては、前記画素からの光の光束の開き角が、その画素によって表示される前記画像の部分での奥行き方向の位置から前記ユーザに向けて前記光を照射した場合の光束の開き角に対応する前記マイクロレンズアレイの焦点の位置である照射位置の情報を取得し、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置が前記照射位置に対して所定距離範囲内となるタイミングを、その画素についての前記照射タイミングとして設定する、
表示制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置、表示制御方法、及び表示制御プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
ユーザの右眼と左眼に異なる視差の画像を視認させて、輻輳の違いを利用して立体画像を表示させる表示装置が知られている。このような表示装置としては、ユーザの頭部に搭載されるいわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）がある。例えば特許文献１には、ディスプレイと光学系との間にマイクロレンズアレイを配置するヘッドマウントディスプレイが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開２０１９／０４４５０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、立体画像を表示する表示装置においては、ユーザに適切に画像を提供することが求められている。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑み、ユーザに適切に画像を提供可能な表示装置、表示方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様にかかる表示装置は、複数の画素を含み、前記画素から光を照射することで前記ユーザに画像を提供する表示部と、前記表示部よりも前記ユーザ側に設けられ、焦点を変更可能なマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置を所定の周期で変更させる駆動制御部と、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置に基づき、前記画像光の照射タイミングを、前記画素毎に設定するタイミング設定部と、を含み、前記タイミング設定部は、前記画像の奥行き方向の位置を示す奥行き情報にも基づき、前記照射タイミングを設定し、前記タイミング設定部は、前記画素からの光の光束の開き角が、その画素によって表示される前記画像の部分での奥行き方向の位置から前記ユーザに向けて前記光を照射した場合の光束の開き角に対応する前記マイクロレンズアレイの焦点の位置である照射位置の情報を取得し、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置が前記照射位置に対して所定距離範囲内となるタイミングを、その画素についての前記照射タイミングとして設定する。
【0007】
本発明の一態様にかかる表示制御方法は、複数の画素を含み前記画素から光を照射する表示部よりもユーザ側に設けられ焦点を変更可能なマイクロレンズアレイの焦点の位置を所定の周期で変更させる駆動制御ステップと、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置に基づき、前記光の照射タイミングを、前記画素毎に設定するタイミング設定ステップと、を含み、前記タイミング設定ステップにおいては、画像の奥行き方向の位置を示す奥行き情報にも基づき、前記照射タイミングを設定し、前記タイミング設定ステップにおいては、前記画素からの光の光束の開き角が、その画素によって表示される前記画像の部分での奥行き方向の位置から前記ユーザに向けて前記光を照射した場合の光束の開き角に対応する前記マイクロレンズアレイの焦点の位置である照射位置の情報を取得し、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置が前記照射位置に対して所定距離範囲内となるタイミングを、その画素についての前記照射タイミングとして設定する。
【0008】
本発明の一態様にかかる表示制御プログラムは、複数の画素を含み前記画素から光を照射する表示部よりもユーザ側に設けられ焦点を変更可能なマイクロレンズアレイの焦点の位置を所定の周期で変更させる駆動制御ステップと、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置に基づき、前記光の照射タイミングを、前記画素毎に設定するタイミング設定ステップとを、コンピュータに実行させ、前記タイミング設定ステップにおいては、画像の奥行き方向の位置を示す奥行き情報にも基づき、前記照射タイミングを設定し、前記タイミング設定ステップにおいては、前記画素からの光の光束の開き角が、その画素によって表示される前記画像の部分での奥行き方向の位置から前記ユーザに向けて前記光を照射した場合の光束の開き角に対応する前記マイクロレンズアレイの焦点の位置である照射位置の情報を取得し、前記マイクロレンズアレイの焦点の位置が前記照射位置に対して所定距離範囲内となるタイミングを、その画素についての前記照射タイミングとして設定する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ユーザに適切に画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。
【0012】
（輻輳調節矛盾）
図１は、輻輳調節矛盾を説明するための模式図である。立体画像を表示する表示装置は、ユーザの右眼と左眼に異なる視差の画像を視認させて、輻輳の違いを利用して立体画像を表示させる。立体画像を表示する場合には、実際に画像が表示される表示面がユーザの眼の焦点位置となり、左右の眼の視線が交差する位置が輻輳位置となる。しかし、図１の例に示すように、立体画像においては、立体画像の奥行き方向であるＺ方向における焦点位置ＰＯ１と輻輳位置ＰＯ２との位置がずれることがある。焦点位置ＰＯ１と輻輳位置ＰＯ２との位置がずれると、いわゆる輻輳調節矛盾が起こり、眼精疲労やいわゆる３Ｄ酔いなどの原因となる。そのため、輻輳調節矛盾を抑制することが求められている。なお、図１の（Ａ）は、焦点位置ＰＯ１が輻輳位置ＰＯ２よりもユーザの眼ＥＹ側にあり、図１の（Ｂ）は、輻輳位置ＰＯ２が焦点位置ＰＯ１よりもユーザの眼ＥＹ側にある例を示している。
図１は、輻輳調節矛盾を説明するための模式図である。立体画像を表示する表示装置は、ユーザの右眼と左眼に異なる視差の画像を視認させて、輻輳の違いを利用して立体画像を表示させる。立体画像を表示する場合には、実際に画像が表示される表示面がユーザの眼の焦点位置となり、左右の眼の視線が交差する位置が輻輳位置となる。しかし、図１の例に示すように、立体画像においては、立体画像の奥行き方向であるＺ方向における焦点位置ＰＯ１と輻輳位置ＰＯ２との位置がずれることがある。焦点位置ＰＯ１と輻輳位置ＰＯ２との位置がずれると、いわゆる輻輳調節矛盾が起こり、眼精疲労やいわゆる３Ｄ酔いなどの原因となる。そのため、輻輳調節矛盾を抑制することが求められている。なお、図１の（Ａ）は、焦点位置ＰＯ１が輻輳位置ＰＯ２よりもユーザの眼ＥＹ側にあり、図１の（Ｂ）は、輻輳位置ＰＯ２が焦点位置ＰＯ１よりもユーザの眼ＥＹ側にある例を示している。
【0013】
（第１実施形態）
（表示装置の全体構成）
図２は、第１実施形態に係る表示装置の模式図である。第１実施形態に係る表示装置１は、立体画像を表示する表示装置である。図２に示すように、表示装置１は、ユーザＵの頭部に装着される、いわゆるＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。例えば、表示装置１は、ユーザＵの眼ＥＹに面した位置に表示部１０が装着される。そして、表示装置１は、表示部１０に画像を表示させて、ユーザＵにコンテンツを提供する。なお、図２に示した表示装置１の構成は一例である。例えば、表示装置１は、ユーザＵの耳に装着される音声出力部（スピーカ）を備えていてもよい。
（表示装置の全体構成）
図２は、第１実施形態に係る表示装置の模式図である。第１実施形態に係る表示装置１は、立体画像を表示する表示装置である。図２に示すように、表示装置１は、ユーザＵの頭部に装着される、いわゆるＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。例えば、表示装置１は、ユーザＵの眼ＥＹに面した位置に表示部１０が装着される。そして、表示装置１は、表示部１０に画像を表示させて、ユーザＵにコンテンツを提供する。なお、図２に示した表示装置１の構成は一例である。例えば、表示装置１は、ユーザＵの耳に装着される音声出力部（スピーカ）を備えていてもよい。
【0014】
表示装置１は、このようにユーザＵに装着されるため、ユーザＵの眼ＥＹに対する位置が固定される。表示装置１は、ユーザＵに装着されるＨＭＤであることに限られず、設備に固定された表示装置などであってもよい。このような場合でも、表示装置１は、例えばユーザＵの座席に対する位置が固定されるなど、ユーザＵの眼ＥＹに対する位置が固定されることが好ましい。
【0015】
【0016】
（表示部）
表示部１０は、立体画像を表示する装置である。表示部１０は、マトリクス状に並び自発光する複数の画素Ｐ（表示素子）を有するディスプレイである。表示部１０が有する各画素Ｐは自発光するため、表示部１０は、画素Ｐ毎に個別に発光（光の照射）の制御が可能である。表示部１０の各画素Ｐは、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ： Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であってもよいし、無機発光ダイオード（マイクロＬＥＤ（ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ）であってもよい。表示部１０で画像が表示される面を表示面１０Ａとする。以下、表示面１０ＡからユーザＵの眼ＥＹへ向かう方向を、方向Ｚ１とし、方向Ｚ１と反対方向を、すなわちユーザＵの眼ＥＹから表示面１０Ａに向かう方向を、方向Ｚ２とする。方向Ｚ１、Ｚ２を区別しない場合は、方向Ｚと記載する。なお、図３では、表示部１０のユーザＵの眼ＥＹ側の表面を表示面１０Ａとしているが、表示面１０Ａは、ユーザＵの眼ＥＹ側の表面であることに限られず、ユーザＵの眼ＥＹ側の表面よりも内側にあってもよい。なお、表示部１０は、後述する制御装置４０から表示部１０の画素Ｐを制御する制御信号を受信する。
表示部１０は、立体画像を表示する装置である。表示部１０は、マトリクス状に並び自発光する複数の画素Ｐ（表示素子）を有するディスプレイである。表示部１０が有する各画素Ｐは自発光するため、表示部１０は、画素Ｐ毎に個別に発光（光の照射）の制御が可能である。表示部１０の各画素Ｐは、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ： Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であってもよいし、無機発光ダイオード（マイクロＬＥＤ（ｍｉｃｒｏ ＬＥＤ）であってもよい。表示部１０で画像が表示される面を表示面１０Ａとする。以下、表示面１０ＡからユーザＵの眼ＥＹへ向かう方向を、方向Ｚ１とし、方向Ｚ１と反対方向を、すなわちユーザＵの眼ＥＹから表示面１０Ａに向かう方向を、方向Ｚ２とする。方向Ｚ１、Ｚ２を区別しない場合は、方向Ｚと記載する。なお、図３では、表示部１０のユーザＵの眼ＥＹ側の表面を表示面１０Ａとしているが、表示面１０Ａは、ユーザＵの眼ＥＹ側の表面であることに限られず、ユーザＵの眼ＥＹ側の表面よりも内側にあってもよい。なお、表示部１０は、後述する制御装置４０から表示部１０の画素Ｐを制御する制御信号を受信する。
【0017】
表示部１０は、各画素Ｐから照射（発光）された光である画像光ＬをユーザＵの眼ＥＹに到達させることで、ユーザＵに立体画像を提供する。より詳しくは、表示部１０は、左眼用画像と右眼用画像とが提供されるように、各画素Ｐの発光が制御される。各画素Ｐからの画像光Ｌのうち、左眼用画像に対応する画素Ｐからの画像光ＬがユーザＵの左眼に入射し、右眼用画像に対応する画素Ｐからの画像光ＬがユーザＵの左眼に入射することで、ユーザＵに立体画像が提供される。
【0018】
（接眼レンズ）
接眼レンズ２０は、表示部１０のＺ１方向側に設けられる。接眼レンズ２０は、光（画像光）を透過する光学素子である。さらに言えば、接眼レンズ２０は、表示装置１で最もユーザＵの眼ＥＹ側にある光学素子（レンズ）である。表示部１０から出射された画像光Ｌは、接眼レンズ２０を通って、ユーザＵの眼ＥＹに入射する。なお、本実施形態では、接眼レンズ２０（接眼レンズ）からユーザＵの眼ＥＹまでの画像光Ｌの光路における光軸方向が、方向Ｚともいえる。
接眼レンズ２０は、表示部１０のＺ１方向側に設けられる。接眼レンズ２０は、光（画像光）を透過する光学素子である。さらに言えば、接眼レンズ２０は、表示装置１で最もユーザＵの眼ＥＹ側にある光学素子（レンズ）である。表示部１０から出射された画像光Ｌは、接眼レンズ２０を通って、ユーザＵの眼ＥＹに入射する。なお、本実施形態では、接眼レンズ２０（接眼レンズ）からユーザＵの眼ＥＹまでの画像光Ｌの光路における光軸方向が、方向Ｚともいえる。
【0019】
なお、図３の例では、表示部１０のＺ１方向側の光学素子として、接眼レンズ２０とマイクロレンズアレイ３０のみが示されているが、それに限られず、それら以外の光学素子が設けられていてもよい。
【0020】
（マイクロレンズアレイ）
マイクロレンズアレイ３０は、画像光Ｌの光軸方向において、表示部１０よりもユーザＵ側に設けられている。さらに言えば、マイクロレンズアレイ３０は、画像光Ｌの光軸方向において、表示部１０と接眼レンズ２０との間に設けられている。マイクロレンズアレイ３０は、表示面１０Ａと平行な平面においてマトリクス状に複数のレンズ３２が並ぶ光学素子である。本実施形態では、マイクロレンズアレイ３０の各レンズ３２のピッチは、すなわち隣り合うレンズ３２の中心同士の距離は、例えば表示部１０の画素Ｐのピッチ（隣り合う画素Ｐの中心同士の距離）と同程度である。マイクロレンズアレイ３０の各レンズ３２は、画像光Ｌの光軸方向において、表示部１０の各画素Ｐに対向する位置に設けられている。なお、マイクロレンズアレイ３０は、後述する制御装置４０からマイクロレンズアレイ３０を制御する制御信号を受信する。
マイクロレンズアレイ３０は、画像光Ｌの光軸方向において、表示部１０よりもユーザＵ側に設けられている。さらに言えば、マイクロレンズアレイ３０は、画像光Ｌの光軸方向において、表示部１０と接眼レンズ２０との間に設けられている。マイクロレンズアレイ３０は、表示面１０Ａと平行な平面においてマトリクス状に複数のレンズ３２が並ぶ光学素子である。本実施形態では、マイクロレンズアレイ３０の各レンズ３２のピッチは、すなわち隣り合うレンズ３２の中心同士の距離は、例えば表示部１０の画素Ｐのピッチ（隣り合う画素Ｐの中心同士の距離）と同程度である。マイクロレンズアレイ３０の各レンズ３２は、画像光Ｌの光軸方向において、表示部１０の各画素Ｐに対向する位置に設けられている。なお、マイクロレンズアレイ３０は、後述する制御装置４０からマイクロレンズアレイ３０を制御する制御信号を受信する。
【0021】
マイクロレンズアレイ３０は、各レンズ３２のＺ方向（画像光Ｌの光軸方向）における焦点の位置（レンズ３２から焦点までの距離）を変化可能な、いわゆる可変焦点マイクロレンズアレイである。第１実施形態の例においては、マイクロレンズアレイ３０は、各レンズ３２の焦点の位置を一様に変化させるものであり、同一のタイミングにおける各レンズ３２のＺ方向における焦点の位置は同じである。マイクロレンズアレイ３０は、任意の構造であってよいが、例えば液晶とフレネルレンズとを組み合わせることで構成されてよい。例えば、マイクロレンズアレイ３０の各レンズ３２として、「液晶可変焦点レンズを利用した体積型三次元表示」（徳島大学 陶山史朗 光学 ４０巻１２号（２０１１））の文献で開示された可変焦点レンズを用いてよい。
【0022】
（制御装置）
制御装置４０は、表示装置１の各部を制御する装置である。図４は、第１実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。制御装置４０は、本実施形態ではコンピュータであり、記憶部４２と制御部４４とを有する。記憶部４２は、制御部４４の演算内容やプログラムなどの各種情報を記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような主記憶装置と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つ含む。記憶部４２が記憶する制御部４４用のプログラムは、制御装置４０が読み取り可能な記録媒体に記憶されていてもよい。
制御装置４０は、表示装置１の各部を制御する装置である。図４は、第１実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。制御装置４０は、本実施形態ではコンピュータであり、記憶部４２と制御部４４とを有する。記憶部４２は、制御部４４の演算内容やプログラムなどの各種情報を記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような主記憶装置と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つ含む。記憶部４２が記憶する制御部４４用のプログラムは、制御装置４０が読み取り可能な記録媒体に記憶されていてもよい。
【0023】
制御部４４は、演算装置であり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算回路を含む。制御部４４は、画像情報取得部５０と、駆動制御部５２と、タイミング設定部５４と、照射制御部５６とを含む。制御部４４は、記憶部４２からプログラム（ソフトウェア）を読み出して実行することで、画像情報取得部５０と駆動制御部５２とタイミング設定部５４と照射制御部５６とを実現して、それらの処理を実行する。なお、制御部４４は、１つのＣＰＵによってこれらの処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、それらの複数のＣＰＵで、処理を実行してもよい。また、画像情報取得部５０と駆動制御部５２とタイミング設定部５４と照射制御部５６との少なくとも１つを、ハードウェア回路で実現してもよい。
【0024】
（画像情報取得部）
画像情報取得部５０は、表示部１０が表示する立体画像の画像データを取得する。すなわち、画像情報取得部５０は、左眼用画像の画像データと、右眼用画像の画像データとを取得する。また、画像情報取得部５０は、立体画像の奥行き方向における位置を示す奥行き情報を取得する。立体画像の奥行き方向における位置とは、表示面１０Ａに画像を表示した際にユーザＵに視認される虚像の、奥行き方向における位置を指す。奥行き方向とは、表示部１０の表示面１０Ａに直交する方向であるとも言え、本実施形態ではＺ方向である。奥行き情報は、画像データに関連付けられている。さらに言えば、立体画像は、１フレームに含まれる各画像について、奥行き方向における位置が設定されており、言い換えれば、表示面１０Ａ上の位置毎に、奥行き方向における位置が設定されている。そのため、画像情報取得部５０は、立体画像についての、表示面１０Ａ上の位置毎の奥行き情報を取得するといえる。なお、立体画像は、画素Ｐ毎に奥行き方向における位置が設定されているが、１つの画像を構成する複数の画素Ｐに対しては、奥行き方向における位置が同じとなるように設定されていてもよい。画像情報取得部５０は、任意の方法で画像データ及び奥行き情報を取得してよく、記憶部４２に予め記憶されていた画像データ及び奥行き情報を読み出してもよいし、図示しない通信部を介して画像データ及び奥行き情報を受信してもよい。また、画像情報取得部５０は、画像データに基づき奥行き方向の位置を算出することで、奥行き情報を取得してもよい。
画像情報取得部５０は、表示部１０が表示する立体画像の画像データを取得する。すなわち、画像情報取得部５０は、左眼用画像の画像データと、右眼用画像の画像データとを取得する。また、画像情報取得部５０は、立体画像の奥行き方向における位置を示す奥行き情報を取得する。立体画像の奥行き方向における位置とは、表示面１０Ａに画像を表示した際にユーザＵに視認される虚像の、奥行き方向における位置を指す。奥行き方向とは、表示部１０の表示面１０Ａに直交する方向であるとも言え、本実施形態ではＺ方向である。奥行き情報は、画像データに関連付けられている。さらに言えば、立体画像は、１フレームに含まれる各画像について、奥行き方向における位置が設定されており、言い換えれば、表示面１０Ａ上の位置毎に、奥行き方向における位置が設定されている。そのため、画像情報取得部５０は、立体画像についての、表示面１０Ａ上の位置毎の奥行き情報を取得するといえる。なお、立体画像は、画素Ｐ毎に奥行き方向における位置が設定されているが、１つの画像を構成する複数の画素Ｐに対しては、奥行き方向における位置が同じとなるように設定されていてもよい。画像情報取得部５０は、任意の方法で画像データ及び奥行き情報を取得してよく、記憶部４２に予め記憶されていた画像データ及び奥行き情報を読み出してもよいし、図示しない通信部を介して画像データ及び奥行き情報を受信してもよい。また、画像情報取得部５０は、画像データに基づき奥行き方向の位置を算出することで、奥行き情報を取得してもよい。
【0025】
（駆動制御部）
駆動制御部５２は、マイクロレンズアレイ３０を制御して、マイクロレンズアレイ３０の各レンズ３２の焦点の位置をＺ方向に移動させる。駆動制御部５２は、例えば、マイクロレンズアレイ３０に含まれる液晶素子に対する電圧の印加を制御することで、レンズ３２の焦点の位置をＺ方向に移動させる。駆動制御部５２は、レンズ３２の焦点の位置がＺ１方向に所定距離移動した後にＺ２方向に所定距離移動するＺ方向の往復移動（振動）を繰り返し行うように、レンズ３２の焦点の位置を移動させる。駆動制御部５２は、レンズ３２の焦点の位置を、Ｚ方向に沿って所定の周期で移動させる。言い換えれば、駆動制御部５２は、レンズ３２の焦点のＺ方向の往復移動を、所定の周期で行わせる。本実施形態では、Ｚ方向の往復移動の周期（表示部１０がＺ方向において元の位置に戻ってくるまでの時間）は一定であるが、一定であることに限られず、周期を変化させてもよい。
駆動制御部５２は、マイクロレンズアレイ３０を制御して、マイクロレンズアレイ３０の各レンズ３２の焦点の位置をＺ方向に移動させる。駆動制御部５２は、例えば、マイクロレンズアレイ３０に含まれる液晶素子に対する電圧の印加を制御することで、レンズ３２の焦点の位置をＺ方向に移動させる。駆動制御部５２は、レンズ３２の焦点の位置がＺ１方向に所定距離移動した後にＺ２方向に所定距離移動するＺ方向の往復移動（振動）を繰り返し行うように、レンズ３２の焦点の位置を移動させる。駆動制御部５２は、レンズ３２の焦点の位置を、Ｚ方向に沿って所定の周期で移動させる。言い換えれば、駆動制御部５２は、レンズ３２の焦点のＺ方向の往復移動を、所定の周期で行わせる。本実施形態では、Ｚ方向の往復移動の周期（表示部１０がＺ方向において元の位置に戻ってくるまでの時間）は一定であるが、一定であることに限られず、周期を変化させてもよい。
【0026】
（タイミング設定部及び照射制御部）
タイミング設定部５４は、画像光Ｌの照射タイミングを、表示部１０の画素Ｐ毎に設定する。照射制御部５６は、画像データに基づき、表示部１０の画素Ｐを制御して画素Ｐに画像光Ｌを照射させる。照射制御部５６は、タイミング設定部５４が設定した画素Ｐ毎の照射タイミングで、画素Ｐ毎に画像光Ｌを照射させる。すなわち、照射制御部５６は、表示部１０のある画素Ｐに、その画素Ｐについて設定された照射タイミングで、画像光Ｌを照射させる。タイミング設定部５４は、Ｚ方向（画像光Ｌの光軸方向）におけるマイクロレンズアレイ３０（レンズ３２）の焦点の位置に基づき、照射タイミングを設定する。さらに言えば、タイミング設定部５４は、立体画像の奥行き情報と、Ｚ方向におけるマイクロレンズアレイ３０の焦点の位置とに基づき、照射タイミングを設定する。なお、タイミング設定部５４は、画素Ｐ毎に照射タイミングを設定するが、画素Ｐ毎に照射タイミングが異なることに限られず、例えば１つの画像を構成する一群の画素Ｐ（例えば図５の家の画像を表示する一群の画素Ｐなど）の照射タイミングを、同じに設定してよい。以下、タイミング設定部５４の設定についてより具体的に説明する。
タイミング設定部５４は、画像光Ｌの照射タイミングを、表示部１０の画素Ｐ毎に設定する。照射制御部５６は、画像データに基づき、表示部１０の画素Ｐを制御して画素Ｐに画像光Ｌを照射させる。照射制御部５６は、タイミング設定部５４が設定した画素Ｐ毎の照射タイミングで、画素Ｐ毎に画像光Ｌを照射させる。すなわち、照射制御部５６は、表示部１０のある画素Ｐに、その画素Ｐについて設定された照射タイミングで、画像光Ｌを照射させる。タイミング設定部５４は、Ｚ方向（画像光Ｌの光軸方向）におけるマイクロレンズアレイ３０（レンズ３２）の焦点の位置に基づき、照射タイミングを設定する。さらに言えば、タイミング設定部５４は、立体画像の奥行き情報と、Ｚ方向におけるマイクロレンズアレイ３０の焦点の位置とに基づき、照射タイミングを設定する。なお、タイミング設定部５４は、画素Ｐ毎に照射タイミングを設定するが、画素Ｐ毎に照射タイミングが異なることに限られず、例えば１つの画像を構成する一群の画素Ｐ（例えば図５の家の画像を表示する一群の画素Ｐなど）の照射タイミングを、同じに設定してよい。以下、タイミング設定部５４の設定についてより具体的に説明する。
【0027】
図５から図７は、照射タイミングの設定を説明するための模式図である。例えば図５に示すように、表示部１０の画素Ｐから出射された画像光Ｌは、所定の開き角をもつ光束として、ユーザＵの眼ＥＹに入射する。この場合、ユーザＵは、この光束の開き角に合うように、眼球の水晶体の厚さを無意識に変えて、網膜に焦点が合うように調節している。輻輳調節矛盾は、左右の眼の輻輳度合い（左右の眼のより度合い）と、光束の開き角に焦点を合わせた状態とが、合致していないことを指す。それに対して、本実施形態の表示装置１は、虚像（輻輳位置）から光が出射されて眼ＥＹに入射したと仮定した場合の開き角である虚像開き角（図５の例では角度θ１Ａ）と、実際に画素Ｐから画像光Ｌが出射されて眼ＥＹに入射した場合の画像光Ｌの開き角との差分が小さくなるように、画像光Ｌを出射させる。ここで、画像光Ｌは、マイクロレンズアレイ３０のレンズ３２を通る際に光束の開き角が変化し（屈折して）、光束の開き角の変化度合いは、レンズ３２の焦点の位置に応じて決まる。従って、タイミング設定部５４は、レンズ３２の焦点の位置が虚像開き角と画像光Ｌの開き角との差分が小さくなる位置に到達したタイミングを、照射タイミングとして設定する。
【0028】
より詳しくは、タイミング設定部５４は、画素Ｐ毎の奥行き情報を取得する。すなわち、タイミング設定部５４は、画素Ｐ毎の奥行き方向（Ｚ方向）における位置の情報を取得する。そして、タイミング設定部５４は、画素Ｐの奥行き情報に基づき、その画素Ｐに画像光Ｌの照射を開始させる際のレンズ３２の焦点の位置である照射位置を設定する。タイミング設定部５４は、画素Ｐによって表示される立体画像の部分の奥行き方向の位置（その画素Ｐによって形成される虚像の位置）から眼ＥＹに光が照射された場合の光束の開き角（虚像開き角）に、その画素Ｐからレンズ３２を通って眼ＥＹに実際に入射する画像光Ｌの開き角が一致する際の、Ｚ方向におけるレンズ３２の焦点の位置を、その画素Ｐについての照射位置として設定する。そして、タイミング設定部５４は、照射位置との距離が所定距離範囲内となる位置にレンズ３２の焦点が到達するタイミングを、その画素Ｐについての照射タイミングとして設定する。タイミング設定部５４は、画素Ｐ毎に照射位置を設定し、画素Ｐ毎に照射タイミングを設定する。なお、タイミング設定部５４は、画素Ｐ毎に照射位置や照射タイミングを設定するが、画素Ｐ毎に照射位置や照射タイミングが異なることに限られず、例えば１つの画像を構成する一群の画素Ｐ（例えば図５の家の画像を表示する一群の画素Ｐなど）の照射位置や照射タイミングを、同じに設定してよい。
【0029】
本実施形態では、タイミング設定部５４は、Ｚ方向におけるレンズ３２の焦点の位置の情報を逐次取得し、Ｚ方向におけるレンズ３２の焦点の位置が照射位置に対して所定距離まで近づいたら、照射タイミングとなったと判断する。タイミング設定部５４は、Ｚ方向におけるレンズ３２の焦点の位置の情報を任意の方法で取得してよい。例えば、レンズ３２の焦点を所定の周期でＺ方向に往復運動させている場合には、時刻毎のレンズ３２の焦点のＺ方向における位置（予測位置）を把握できる。従って、タイミング設定部５４は、時刻情報からレンズ３２の焦点のＺ方向における位置の情報を取得してもよい。この場合、タイミング設定部５４は、時刻毎のレンズ３２の焦点の予測位置の情報と照射位置の情報とに基づき、レンズ３２の焦点が照射位置から所定距離に到達する時刻を照射タイミングとして設定し、現在の時刻が照射タイミングに達したら、レンズ３２の焦点が照射位置に到達したと判断して、画素Ｐに画像光Ｌを照射させてもよい。また、ここでの所定距離は任意に設定してよいが、輻輳調節矛盾を小さくするために、虚像開き角と画像光Ｌの開き角との差分が小さくなるような距離に、設定されることが好ましい。また、タイミング設定部５４は、奥行き方向を量子化した値を、照射位置の設定に用いる画素Ｐの奥行き方向における位置として用いてよい。すなわち例えば、奥行き方向を複数の数値範囲に区分し、それぞれの数値範囲に対して、その数値範囲内にある所定値を基準位置として設定しておく。そして、タイミング設定部５４は、画像情報取得部５０が取得した画素Ｐの奥行き方向における位置が含まれる数値範囲を抽出し、その数値範囲に対する基準位置を、照射位置の設定に用いる画素Ｐの奥行き方向における位置として扱う。
【0030】
タイミング設定部５４は、このようにして画素Ｐ毎に照射タイミングを設定する。さらに、タイミング設定部５４は、照射タイミングより後のタイミングを照射停止タイミングとして設定する。照射制御部５６は、ある画素Ｐについて照射タイミングに到達したと判断されたら、その画素Ｐに画像光Ｌの照射を開始させる。照射制御部５６は、照射タイミングから照射停止タイミングまでの間、その画素Ｐに画像光Ｌを照射させ、照射停止タイミングに到達したら、その画素Ｐに画像光Ｌの照射を停止させる。なお、照射停止タイミングは任意に設定してよく、例えば照射タイミングから所定時間後を照射停止タイミングとして設定してもよいし、照射タイミングの直後に、レンズ３２の焦点の位置と照射位置との距離が所定距離範囲外となるタイミングを、照射停止タイミングとして設定してもよい。
【0031】
表示装置１は、このように、照射タイミングに到達したら画素Ｐに画像光Ｌを照射させ、照射停止タイミングに到達したら画像光Ｌの照射を停止させる。画像光Ｌは、照射タイミングから照射停止タイミングの間に、ユーザＵの眼ＥＹに入射する。従って、眼ＥＹに入射する画像光Ｌの光束の開き角は、その画素Ｐが形成する虚像からの虚像開き角に近くなり、輻輳調節矛盾を小さくすることができる。なお、レンズ３２の焦点の位置は、Ｚ方向に往復運動するため、照射位置との距離が所定距離範囲内になることと所定距離範囲外になることとを繰り返す。制御装置４０は、レンズ３２の焦点の位置と照射位置との距離が所定距離範囲となる度に、すなわち照射タイミングに到達する度に、画素Ｐに画像光Ｌを照射させる。そのため、ユーザＵには、立体画像が動画像として視認される。また、レンズ３２の焦点の位置はＺ方向に往復移動するため、往復移動の１周期で、照射位置との距離が所定距離になるタイミングが２回ある。そのため、レンズ３２の焦点の位置の往復移動の振動数は、立体画像のフレームレートの１／２倍以上にすることが望ましい。ただし、レンズ３２の焦点の位置の往復移動の振動数（周期）は任意に設定してよい。
【0032】
以上説明した照射タイミングの設定の例を、図５から図７を用いて説明する。以下では、家の画像と車の画像とヘリコプタの画像とが立体画像として表示され、車の画像、家の画像、ヘリコプタの画像の順で、奥行き方向（Ｚ方向）の位置がユーザＵの眼ＥＹから遠くなる場合を例にする。すなわち、車の画像の虚像Ｐ２は、家の画像の虚像Ｐ１よりもＺ１方向側に位置し、ヘリコプタの画像の虚像Ｐ３は、家の画像の虚像Ｐ１よりもＺ２方向側に位置する。
【0033】
図５は、家の画像の虚像Ｐ１をユーザＵに視認させる場合の例である。図５の例では、虚像Ｐ１（家の画像を構成する画素Ｐの奥行き方向の位置）から眼ＥＹに光が照射された場合の光束の開き角（虚像開き角）を、角度θ１Ａとする。そして、Ｚ方向におけるレンズ３２の焦点の位置が第１位置である場合に、家の画像を構成する画素Ｐからの画像光Ｌの光束の開き角が、角度θ１Ａとなるとする。この場合、第１位置が家の画像を構成する画素Ｐについての照射位置となり、タイミング設定部５４は、第１位置との距離が所定距離範囲内となる位置にレンズ３２の焦点が到達するタイミングを、家の画像を構成する画素Ｐについての照射タイミングとして設定する。照射制御部５６は、照射タイミングとなったら、家の画像を構成する画素Ｐに画像光Ｌを照射させる。これにより、家の画像の虚像Ｐ１からの虚像開き角と、実際にユーザＵの眼ＥＹに入射する画像光Ｌの開き角とが近くなり、輻輳調節矛盾を小さくすることができる。なお、画像光Ｌは接眼レンズ２０で屈折されて眼ＥＹに入射するため、ここでの画像光Ｌの光束の開き角とは、接眼レンズ２０を透過した後の画像光Ｌの光束の開き角を指す。
【0034】
図６は、車の画像の虚像Ｐ２をユーザＵに視認させる場合の例である。図６の例では、虚像Ｐ２（車の画像を構成する画素Ｐの奥行き方向の位置）から眼ＥＹに光が照射された場合の光束の開き角（虚像開き角）を、角度θ２Ａとする。そして、Ｚ方向におけるレンズ３２の焦点の位置が第２位置である場合に、車の画像を構成する画素Ｐからの画像光Ｌの光束の開き角が、角度θ２Ａとなるとする。なお、虚像Ｐ２は虚像Ｐ１よりもＺ１方向に視認されるため、角度θ２Ａは図５の角度θ１Ａより大きく、第１位置が焦点である場合よりも第２位置が焦点である場合の方が、レンズ３２による光束の開き角の拡大度合いが大きくなる（又は縮小度合いが小さくなる）。この場合、第２位置が、車の画像を構成する画素Ｐについての照射位置となり、タイミング設定部５４は、第２位置との距離が所定距離範囲内となる位置にレンズ３２の焦点が到達するタイミングを、車の画像を構成する画素Ｐについての照射タイミングとして設定する。照射制御部５６は、照射タイミングとなったら、車の画像を構成する画素Ｐに光を照射させる。これにより、車の画像の虚像Ｐ２からの虚像開き角と、実際にユーザＵの眼ＥＹに入射する画像光Ｌの開き角とが近くなり、輻輳調節矛盾を小さくすることができる。
【0035】
図７は、ヘリコプタの画像の虚像Ｐ３をユーザＵに視認させる場合の例である。図７の例では、虚像Ｐ３（ヘリコプタの画像を構成する画素Ｐの奥行き方向の位置）から眼ＥＹに光が照射された場合の光束の開き角（虚像開き角）を、角度θ３Ａとする。そして、Ｚ方向におけるレンズ３２の焦点の位置が第３位置である場合に、ヘリコプタの画像を構成する画素Ｐからの画像光Ｌの光束の開き角が、角度θ３Ａとなるとする。なお、虚像Ｐ３は虚像Ｐ１よりもＺ２方向に視認されるため、角度θ３Ａは、図５の角度θ１Ａより小さく、第１位置が焦点である場合よりも第３位置が焦点である場合の方が、レンズ３２による光束の開き角の拡大度合いが小さくなる(又は縮小度合いが大きくなる)。この場合、第３位置が、ヘリコプタの画像を構成する画素Ｐについての照射位置となり、タイミング設定部５４は、第３位置との距離が所定距離範囲内となる位置にレンズ３２の焦点が到達するタイミングを、ヘリコプタの画像を構成する画素Ｐについての照射タイミングとして設定する。照射制御部５６は、照射タイミングとなったら、ヘリコプタの画像を構成する画素Ｐに画像光Ｌを照射させる。これにより、ヘリコプタの画像の虚像Ｐ３からの虚像開き角と、実際にユーザＵの眼ＥＹに入射する画像光Ｌの開き角とが近くなり、輻輳調節矛盾を小さくすることができる。
【0036】
なお、表示装置１は、画素Ｐ毎に照射タイミングを設定するため、１フレームでは一部の画素Ｐしか点灯しない場合もあり、例えば図５のタイミングでは家の画像のみが表示され、図６のタイミングでは車の画像のみが表示され、図７のタイミングではヘリコプタの画像のみが表示される。ただし、複数フレームを連続させることによる残像効果で、ユーザＵには家、車、ヘリコプタの一つの画像に写っていると認識される。また、１フレームの表示時間内で画像全体（ここでは家、車、ヘリコプタの全て）を表示する構成にしてもよい。この場合、駆動制御部５２は、１フレームの表示時間内でレンズ３２の焦点の位置を少なくとも往復移動の半周期分移動させればよい。これにより、１フレームの表示時間内で、往復移動内における全ての焦点の位置を網羅することができ、画像全体を表示することが可能となる。
【0037】
（処理フロー）
次に、以上説明した制御装置４０の処理フローを説明する。図８は、本実施形態に係る制御装置の処理フローを説明するフローチャートである。制御装置４０は、駆動制御部５２により、マイクロレンズアレイ３０の焦点の位置を所定周期でＺ方向に往復移動させる。制御装置４０は、タイミング設定部５４により、画素Ｐ毎の奥行き情報から、画素Ｐ毎の照射位置を設定する（ステップＳ１０）。制御装置４０は、マイクロレンズアレイ３０の焦点のＺ方向における位置を逐次取得し、マイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達したかを、画素Ｐ毎に判断する（ステップＳ１２）。マイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達したら（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、すなわちマイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達したと判断される画素Ｐがある場合には、タイミング設定部５４は、その画素Ｐが照射タイミングに到達したと判断し、照射制御部５６は、画像データに基づき、その画素Ｐに画像光Ｌを照射させる（ステップＳ１４）。その後、照射停止タイミングで画像光Ｌの照射を停止させ、処理を終了しない場合は（ステップＳ１６；Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻り処理を続ける。一方、マイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達していない場合には（ステップＳ１２；Ｎｏ）、すなわちマイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達したと判断される画素Ｐが無い場合には、ステップＳ１２に戻り、マイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達するまで画素Ｐに光を照射させない。ステップＳ１６で処理を終了する場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。
次に、以上説明した制御装置４０の処理フローを説明する。図８は、本実施形態に係る制御装置の処理フローを説明するフローチャートである。制御装置４０は、駆動制御部５２により、マイクロレンズアレイ３０の焦点の位置を所定周期でＺ方向に往復移動させる。制御装置４０は、タイミング設定部５４により、画素Ｐ毎の奥行き情報から、画素Ｐ毎の照射位置を設定する（ステップＳ１０）。制御装置４０は、マイクロレンズアレイ３０の焦点のＺ方向における位置を逐次取得し、マイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達したかを、画素Ｐ毎に判断する（ステップＳ１２）。マイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達したら（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、すなわちマイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達したと判断される画素Ｐがある場合には、タイミング設定部５４は、その画素Ｐが照射タイミングに到達したと判断し、照射制御部５６は、画像データに基づき、その画素Ｐに画像光Ｌを照射させる（ステップＳ１４）。その後、照射停止タイミングで画像光Ｌの照射を停止させ、処理を終了しない場合は（ステップＳ１６；Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻り処理を続ける。一方、マイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達していない場合には（ステップＳ１２；Ｎｏ）、すなわちマイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達したと判断される画素Ｐが無い場合には、ステップＳ１２に戻り、マイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置から所定距離内に到達するまで画素Ｐに光を照射させない。ステップＳ１６で処理を終了する場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。
【0038】
（効果）
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置１は、ユーザＵに立体画像を提供するものであって、表示部１０と、マイクロレンズアレイ３０と、駆動制御部５２と、タイミング設定部５４と、照射制御部５６とを含む。表示部１０は、自発光する複数の画素Ｐを含み、画素Ｐからの画像光ＬをユーザＵに到達させることで、ユーザＵに立体画像を提供する。マイクロレンズアレイ３０は、画像光Ｌの光軸方向において表示部１０よりもユーザＵ側に設けられ、焦点を変更可能である。駆動制御部５２は、マイクロレンズアレイ３０の焦点の位置を、画像光Ｌの光軸方向（本実施形態ではＺ方向）に沿って所定の周期で移動させる。タイミング設定部５４は、マイクロレンズアレイ３０の焦点の光軸方向（本実施形態ではＺ方向）における位置に基づき、画像光Ｌの照射タイミングを画素Ｐ毎に設定する。照射制御部５６は、照射タイミングで、画素Ｐに画像光Ｌを照射させる。
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置１は、ユーザＵに立体画像を提供するものであって、表示部１０と、マイクロレンズアレイ３０と、駆動制御部５２と、タイミング設定部５４と、照射制御部５６とを含む。表示部１０は、自発光する複数の画素Ｐを含み、画素Ｐからの画像光ＬをユーザＵに到達させることで、ユーザＵに立体画像を提供する。マイクロレンズアレイ３０は、画像光Ｌの光軸方向において表示部１０よりもユーザＵ側に設けられ、焦点を変更可能である。駆動制御部５２は、マイクロレンズアレイ３０の焦点の位置を、画像光Ｌの光軸方向（本実施形態ではＺ方向）に沿って所定の周期で移動させる。タイミング設定部５４は、マイクロレンズアレイ３０の焦点の光軸方向（本実施形態ではＺ方向）における位置に基づき、画像光Ｌの照射タイミングを画素Ｐ毎に設定する。照射制御部５６は、照射タイミングで、画素Ｐに画像光Ｌを照射させる。
【0039】
ここで、立体画像を表示する場合には、ユーザに適切に立体画像を提供することが求められている。それに対し、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３０の焦点を光軸方向に移動させておき、焦点の位置に基づき、画像光Ｌの照射タイミングを設定する。従って、本実施形態によると、焦点の光軸方向の位置に基づいた適切なタイミングでユーザＵに画像光Ｌを到達させることが可能となり、ユーザＵに立体画像を適切に提供できる。さらに言えば、上述のように、立体画像を表示する際には、輻輳調節矛盾が起こる場合がある。それに対して、本実施形態においては、マイクロレンズアレイ３０の焦点を光軸方向に移動させつつ、焦点の光軸方向の位置に基づき、画像光Ｌの照射タイミングを設定することで、画像光Ｌの光束の開き角を適切に調整して、輻輳調節矛盾を小さくすることができる。
【0040】
また、タイミング設定部５４は、立体画像の奥行き方向（本実施形態ではＺ方向）の位置を示す奥行き情報にも基づき、照射タイミングを設定する。本実施形態によると、奥行き情報も用いて照射タイミングを設定するため、表示される立体画像に合わせて画像光Ｌの光束の開き角を適切に調整することが可能となり、輻輳調節矛盾を小さくすることができる。
【0041】
また、タイミング設定部５４は、画素Ｐからの画像光Ｌの光束の開き角が、その画素Ｐによって表示される立体画像の部分での奥行き方向の位置からユーザＵに向けて画像光Ｌを照射した場合の光束の開き角（虚像開き角）に対応するような、マイクロレンズアレイ３０の焦点の光軸方向における位置である、照射位置の情報を取得する。タイミング設定部５４は、マイクロレンズアレイ３０の焦点が照射位置に対して所定距離範囲内となるタイミングを、その画素Ｐについての照射タイミングとして設定する。本実施形態によると、光束の開き角と虚像開き角とが近い画素Ｐに発光させて、光束の開き角と虚像開き角とが遠い画素Ｐに発光させないことが可能となるため、輻輳調節矛盾を適切に小さくすることができる。
【0042】
また、駆動制御部５２は、マイクロレンズアレイ３０が有する複数のレンズ３２の焦点のＺ方向における位置を、一様に変化させる。本実施形態によると、レンズ３２で光束の開き角を調整することで、ユーザＵに立体画像を適切に提供できる。
【0043】
また、表示装置１は、ヘッドマウントディスプレイである。そのため、ヘッドマウントディスプレイにより立体画像を適切に提供できる。
【0044】
（他の例）
なお、以上の説明では、表示部１０は自発光型のディスプレイであったが、それに限られない。例えば、第１実施形態の他の例として、表示部１０は、複数の画素を含む表示パネルと、表示パネルに光を照射する光源部とを含む構成であってよい。この場合例えば、表示パネルは、マトリクス状に並ぶ複数の画素電極と、液晶素子が充填される液晶層とを有する液晶表示パネルであってよい。また、光源部は、例えば表示パネルの背面に設けられるバックライトや、表示パネルの側面に設けられるサイドライトであってよい。このような構成においては、光源部は、表示パネルの全ての画素に対して一様に光を照射するものであり、言い換えれば、画素毎に個別に光の照射を制御するものではない。ただし、光源部は、表示パネルの全ての画素に一様に光を照射するものに限られず、例えば複数の画素毎に光の照射を調整可能な、例えば画面全体をいくつかの区画に分け区画ごとに光の強度を調整可能な、いわゆるローカルディミングの方式のものであってもよい。
なお、以上の説明では、表示部１０は自発光型のディスプレイであったが、それに限られない。例えば、第１実施形態の他の例として、表示部１０は、複数の画素を含む表示パネルと、表示パネルに光を照射する光源部とを含む構成であってよい。この場合例えば、表示パネルは、マトリクス状に並ぶ複数の画素電極と、液晶素子が充填される液晶層とを有する液晶表示パネルであってよい。また、光源部は、例えば表示パネルの背面に設けられるバックライトや、表示パネルの側面に設けられるサイドライトであってよい。このような構成においては、光源部は、表示パネルの全ての画素に対して一様に光を照射するものであり、言い換えれば、画素毎に個別に光の照射を制御するものではない。ただし、光源部は、表示パネルの全ての画素に一様に光を照射するものに限られず、例えば複数の画素毎に光の照射を調整可能な、例えば画面全体をいくつかの区画に分け区画ごとに光の強度を調整可能な、いわゆるローカルディミングの方式のものであってもよい。
【0045】
この例においては、画素毎に発光制御ができないため、ユーザＵの眼ＥＹが向いている方向を、すなわちユーザＵの視線を、検出するセンサ（視線検出部）を設けることが好ましい。そして、タイミング設定部５４は、視線検出部によるユーザＵの視線の検出結果に基づき、ユーザＵが注視している注視位置を検出する。注視位置とは、立体画像のうちでユーザＵが注視している画像の表示面１０Ａ上での位置を指し、言い換えれば、表示面１０Ａの全域のうちでユーザＵが注視している位置を指す。タイミング設定部５４は、ユーザＵの視線の検出結果と、立体画像の奥行き情報と、マイクロレンズアレイ３０の焦点のＺ方向における位置とに基づき、照射タイミングを設定する。具体的には、タイミング設定部５４は、注視位置における奥行き情報（注視位置の奥行き方向における位置）に基づき、照射位置を設定する。タイミング設定部５４は、注視位置での奥行き方向の位置（ユーザＵが注視している虚像の位置）から眼ＥＹに光が照射された場合の光束の開き角（虚像開き角）に、画像光Ｌの開き角が一致する際の、マイクロレンズアレイ３０の焦点のＺ方向における位置を、照射位置として設定する。そして、照射制御部５６は、この照射位置から所定距離範囲内に焦点の位置が到達した照射タイミングで、光源部に光を照射させることで、全ての画素から画像光Ｌを照射させる。この例においては、ユーザＵが注視している注視位置における虚像開き角と画像光Ｌの開き角が一致するため、輻輳調節矛盾を抑制できる。なお、注視位置から離れた箇所では虚像開き角と画像光Ｌの開き角が一致しないが、ユーザＵの注視している領域の範囲外であるためユーザＵへの影響は小さい。
【0046】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、マイクロレンズアレイのそれぞれのレンズの焦点位置を個別に調整できる点で、第１実施形態とは異なる。第２実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、マイクロレンズアレイのそれぞれのレンズの焦点位置を個別に調整できる点で、第１実施形態とは異なる。第２実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
【0047】
図９は、第２実施形態に係る表示装置の各構成の模式図である。図９に示すように、第２実施形態に係る表示装置１ａは、表示部１０と、接眼レンズ２０と、マイクロレンズアレイ３０ａと、制御装置４０ａとを有する。なお、第２実施形態における表示部１０は、以降においては、第１実施形態と同様に自発光型のディスプレイとして説明するが、第１実施形態の他の例で説明した光源部と表示パネルを含むディスプレイであってもよい。ただし第２実施形態では、光源部と表示パネルを含むディスプレイであっても（すなわち画素毎に発光の制御ができなくても）、ユーザＵの視線検出は不要である。
【0048】
マイクロレンズアレイ３０ａは、複数のレンズ３２ａの焦点を個別に変更可能である点で、第１実施形態とは異なる。すなわち、第２実施形態のマイクロレンズアレイ３０ａは、アクティブマトリクス型の焦点可変マイクロレンズアレイといえる。なお、マイクロレンズアレイ３０ａは、制御装置４０ａからマイクロレンズアレイ３０ａを制御する制御信号を受信する。
【0049】
図１０は、第２実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。図１０に示すように、第２実施形態に係る制御装置４０ａの制御部４４は、画像情報取得部５０と、駆動制御部５２ａと、焦点位置設定部５４ａと、照射制御部５６ａとを含む。制御部４４は、記憶部４２からプログラム（ソフトウェア）を読み出して実行することで、画像情報取得部５０と駆動制御部５２ａと焦点位置設定部５４ａと照射制御部５６ａとを実現して、それらの処理を実行する。なお、制御部４４は、１つのＣＰＵによってこれらの処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、それらの複数のＣＰＵで、処理を実行してもよい。また、画像情報取得部５０と駆動制御部５２ａと焦点位置設定部５４ａと照射制御部５６ａとの少なくとも１つを、ハードウェア回路で実現してもよい。
【0050】
第２実施形態においては、照射制御部５６ａは、画像データに基づき、各画素Ｐに画像光Ｌを照射させる。第２実施形態においては、マイクロレンズアレイの焦点位置に応じて画像光Ｌの照射タイミングを制御することなく、画像データに従い各画素Ｐに画像光Ｌを照射させてよい。
【0051】
第２実施形態においては、焦点位置設定部５４ａは、画素Ｐ毎の奥行き情報を取得する。すなわち、焦点位置設定部５４ａは、画素Ｐ毎の奥行き方向（Ｚ方向）における位置の情報を取得する。そして、焦点位置設定部５４ａは、画素Ｐの奥行き情報に基づき、その画素Ｐに画像光Ｌを照射させる際の、その画素Ｐに対向するレンズ３２ａの焦点の位置である設定焦点位置を設定する。なお、画素Ｐに対向するレンズ３２ａとは、その画素Ｐからの画像光Ｌが入射するレンズ３２ａであるといえ、以下適宜、対向レンズと記載する。
【0052】
焦点位置設定部５４ａは、画素Ｐによって表示される立体画像の部分の奥行き方向の位置（その画素Ｐによって形成される虚像の位置）から眼ＥＹに光が照射された場合の光束の開き角（虚像開き角）に、その画素Ｐから対向レンズを通って眼ＥＹに照射される実際の画像光Ｌの開き角が一致する際の、Ｚ方向における対向レンズの焦点の位置を、その対向レンズの設定焦点位置として設定する。ただし、虚像開き角と実際の画像光Ｌの開き角が厳密に一致する位置を、設定焦点位置とすることに限られない。例えば、虚像開き角と実際の画像光Ｌの開き角との差分が所定範囲内となる際の対向レンズの焦点位置を、設定焦点位置としてよい。ここでの所定範囲は任意に設定してよいが、輻輳調節矛盾を小さくするために、虚像開き角と画像光Ｌの開き角との差分が小さくなるような値に、設定されることが好ましい。また、焦点位置設定部５４ａは、奥行き方向を量子化した値を、設定焦点位置の設定に用いる画素Ｐの奥行き方向における位置として用いてよい。すなわち例えば、奥行き方向を複数の数値範囲に区分し、それぞれの数値範囲に対して、その数値範囲内にある所定値を基準位置として設定しておく。そして、焦点位置設定部５４ａは、画像情報取得部５０が取得した画素Ｐの奥行き方向における位置が含まれる数値範囲を抽出し、その数値範囲に対する基準位置を、設定焦点位置の設定に用いる画素Ｐの奥行き方向における位置として扱う。
【0053】
焦点位置設定部５４ａは、対向レンズ毎（レンズ３２ａ毎）に設定焦点位置を設定する。ただし、レンズ３２ａ毎に設定焦点位置が異なることに限られず、例えば１つの画像を構成する一群の画素Ｐ（例えば図５の家の画像を表示する一群の画素Ｐなど）に対向する一群のレンズ３２ａの設定焦点位置を、同じに設定してよい。
【0054】
駆動制御部５２ａは、レンズ３２ａの焦点のＺ方向の位置を、設定焦点位置に移動させる。駆動制御部５２ａは、それぞれのレンズ３２ａの焦点のＺ方向の位置を個別に制御することで、それぞれのレンズ３２ａの焦点を、それぞれのレンズ３２ａについて設定された設定焦点位置に位置させる。第２実施形態においては、レンズ３２ａ毎に焦点位置を設定することで、表示面１０Ａの全域において、虚像開き角と画像光Ｌの開き角とを常に一致させることが可能となる。
【0055】
次に、第２実施形態の制御装置４０ａの処理フローを説明する。図１１は、第２実施形態に係る制御装置の処理フローを説明するフローチャートである。制御装置４０ａは、焦点位置設定部５４ａにより、画素Ｐ毎の奥行き情報から、レンズ３２ａ毎に設定焦点位置を設定する（ステップＳ２０）。制御装置４０は、駆動制御部５２ａにより、それぞれのレンズ３２ａの焦点の位置を、それぞれのレンズ３２ａについて設定された設定焦点位置に移動させる（ステップＳ２２）。また、それに合わせて、制御装置４０は、画像データに基づき、それぞれの画素Ｐに画像光Ｌを照射させる。これにより、それぞれのレンズ３２ａについて設定された設定焦点位置に位置させる。なお、処理を終了しない場合は（ステップＳ２４；Ｎｏ）、ステップＳ２０に戻り処理を続け、処理を終了する場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。
【0056】
以上説明したように、第２実施形態に係る表示装置１ａは、ユーザＵに立体画像を提供するものであって、表示部１０と、マイクロレンズアレイ３０ａと、焦点位置設定部５４ａと、駆動制御部５２ａとを含む。表示部１０は、複数の画素を含み、画像光ＬをユーザＵに到達させることでユーザＵに立体画像を提供する。マイクロレンズアレイ３０ａは、画像光Ｌの光軸方向において表示部１０よりもユーザＵ側に設けられ、複数のレンズ３２ａを有し、レンズ３２ａの焦点を個別に変更可能である。焦点位置設定部５４ａは、立体画像の奥行き方向の位置を示す奥行き情報に基づき、画像光Ｌの光軸方向における焦点の位置である設定焦点位置を、レンズ３２ａ毎に設定する。駆動制御部５２ａは、レンズ３２ａの焦点の位置を設定焦点位置に移動させる。
【0057】
ここで、立体画像を表示する場合には、ユーザに適切に立体画像を提供することが求められている。それに対し、本実施形態においては、立体画像の奥行き方向の位置に基づき設定した設定焦点位置に、レンズ３２ａの焦点位置を移動させる。従って、本実施形態によると、立体画像の奥行き方向の位置に基づいた適切な光束の開き角でユーザＵに画像光Ｌを到達させることが可能となり、ユーザＵに立体画像を適切に提供できる。さらに言えば、上述のように、立体画像を表示する際には、輻輳調節矛盾が起こる場合がある。それに対して、本実施形態においては、画像光Ｌの光束の開き角を適切に調整して、輻輳調節矛盾を小さくすることができる。さらに、第２実施形態においては、レンズ３２ａ毎に個別に焦点位置を設定することで、表示面１０Ａの全域において、虚像開き角と画像光Ｌの開き角とを常に一致させることが可能となる。
【0058】
また、焦点位置設定部５４ａは、レンズ３２ａを通る画像光Ｌの光束の開き角と、その画像光Ｌによって表示される立体画像の部分での奥行き方向の位置からユーザＵに向けて画像光Ｌを照射した場合の光束の開き角（虚像開き角）との差分が所定範囲内となるような、画像光Ｌの光軸方向におけるレンズ３２ａの焦点の位置を、設定焦点位置として設定する。本実施形態によると、光束の開き角と虚像開き角との差分を小さくすることで、輻輳調節矛盾を適切に小さくできる。
【0059】
第２実施形態の表示部１０は、他の例で説明したように、複数の画素を含む表示パネルと、表示パネルに光を照射する光源部とを含む構成であってもよいし、自発光する複数の画素Ｐを含む構成であってもよい。いずれの場合でも、ユーザＵに立体画像を適切に提供できる。
【0060】
（変形例）
次に、変形例について説明する。変形例に係る表示装置１ｂは、接眼レンズ２０の替わりに凹面鏡２０Ｃでディスプレイを拡大する点で、第２実施形態とは異なる。変形例において第２実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
次に、変形例について説明する。変形例に係る表示装置１ｂは、接眼レンズ２０の替わりに凹面鏡２０Ｃでディスプレイを拡大する点で、第２実施形態とは異なる。変形例において第２実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
【0061】
図１２は、変形例に係る表示装置の模式図である。図１２に示すように、変形例に係る表示装置１ｂは、接眼レンズ２０が設けられておらず、画像光Ｌの光軸方向において表示部１０よりもユーザＵの眼ＥＹ側に、ハーフミラー２０Ｂと凹面鏡２０Ｃとが設けられている。ハーフミラー２０Ｂと凹面鏡２０Ｃも、光学素子であるといえる。変形例においては、表示部１０から出射された画像光Ｌは、ハーフミラー２０Ｂで反射されて凹面鏡２０Ｃに入射する。凹面鏡２０Ｃに入射した画像光Ｌは、凹面鏡２０Ｃで若干の広がり角を持ちつつほぼ平行光になって、ハーフミラー２０Ｂを透過してユーザＵの眼ＥＹに入射する。
【0062】
変形例においては、第２実施形態と同様にマイクロレンズアレイ３０ａの各レンズ３２ａの焦点位置を個別に制御する。そのため、変形例のような構成であっても、第２実施形態と同様に、ユーザＵに立体画像を適切に提供でき、画像光Ｌの光束の開き角を適切に調整して、輻輳調節矛盾を小さくすることができる。
【0063】
なお、変形例は、第１実施形態にも適用可能である。また、表示装置の構成は、各実施形態や図１２で挙げた変形例以外のものであってもよい。
【0064】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、各実施形態の構成を組み合わせることも可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【0065】
１ 表示装置
１０ 表示部
２０ 接眼レンズ
３０、３０ａ マイクロレンズアレイ
３２、３２ａ レンズ
４０、４０ａ制御装置
５０ 画像情報取得部
５２、５２ａ 駆動制御部
５４ タイミング設定部
５４ａ 焦点位置設定部
５６、５６ａ 照射制御部
Ｌ 画像光
Ｐ 画素
Ｕ ユーザ
１０ 表示部
２０ 接眼レンズ
３０、３０ａ マイクロレンズアレイ
３２、３２ａ レンズ
４０、４０ａ制御装置
５０ 画像情報取得部
５２、５２ａ 駆動制御部
５４ タイミング設定部
５４ａ 焦点位置設定部
５６、５６ａ 照射制御部
Ｌ 画像光
Ｐ 画素
Ｕ ユーザ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】