JP2002514788A - 指向性ディスプレイ - Google Patents

指向性ディスプレイ

Info

Publication number
JP2002514788A
JP2002514788A JP2000548766A JP2000548766A JP2002514788A JP 2002514788 A JP2002514788 A JP 2002514788A JP 2000548766 A JP2000548766 A JP 2000548766A JP 2000548766 A JP2000548766 A JP 2000548766A JP 2002514788 A JP2002514788 A JP 2002514788A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display
light
parallax
window
modulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000548766A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3642736B2 (ja
Inventor
リチャード ロバート モセリー，
グラハム ジョン ウッドゲイト，
デイビット エズラ，
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of JP2002514788A publication Critical patent/JP2002514788A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3642736B2 publication Critical patent/JP3642736B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/33—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving directional light or back-light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/305—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using lenticular lenses, e.g. arrangements of cylindrical lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • H04N13/312—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers the parallax barriers being placed behind the display panel, e.g. between backlight and spatial light modulator [SLM]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/32—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using arrays of controllable light sources; using moving apertures or moving light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/346—Image reproducers using prisms or semi-transparent mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/349—Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking
    • H04N13/351—Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking for displaying simultaneously
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/356—Image reproducers having separate monoscopic and stereoscopic modes
    • H04N13/359—Switching between monoscopic and stereoscopic modes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
    • H04N13/373—Image reproducers using viewer tracking for tracking forward-backward translational head movements, i.e. longitudinal movements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
    • H04N13/376—Image reproducers using viewer tracking for tracking left-right translational head movements, i.e. lateral movements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/286—Image signal generators having separate monoscopic and stereoscopic modes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/307—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using fly-eye lenses, e.g. arrangements of circular lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/324—Colour aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/337—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using polarisation multiplexing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/349—Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/361—Reproducing mixed stereoscopic images; Reproducing mixed monoscopic and stereoscopic images, e.g. a stereoscopic image overlay window on a monoscopic image background
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/398—Synchronisation thereof; Control thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 オートステレオスコピック３Ｄディスプレイは、例えば液晶ディスプレイ型の、空間光変調器を含む。バックライトおよびマスクは、複数の光源を形成する。これら複数の光源は、レンチキュラースクリーンによって、第１の概念上の観察ウィンドウにイメージングされる。パララックスバリアは、空間光変調器の画素の視認度を制御して、第２の概念上の観察ウィンドウを形成する。上記ディスプレイは、実際の観察ウィンドウを形成する。この観察ウィンドウの横方向の範囲は、第１および第２の観察ウィンドウの横方向の範囲の積に等しく、且つ、これら横方向の範囲の各々よりも小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、例えば３次元（３Ｄ）ディスプレイとして使用するための、指向性
ディスプレイに関する。このようなディスプレイは、例えば、オフィス環境にお
ける専門家向けディスプレイ、３Ｄビデオゲーム等のエンターテイメントシステ
ム、医療イメージング、バーチャルリアリティ、およびデザインの可視化におい
て使用され得る。
【０００２】 （背景技術） ＥＰ ０ ６５６ ５５５は、オートステレオスコピック３Ｄ型のオブザーバ
トラッキングツインパネルディスプレイを開示している。このディスプレイは、
ビーム結合器を利用して、２個の独立した光学システムの出力を合わせる。
【０００３】 ＥＰ ０ ７２６ ４８２およびＧＢ ２ ２９７ ８７６は、空間光変調器
によって表示された視野像情報を電子的に変更することによってオブザーバート
ラッキングを行う、オートステレオスコピック３Ｄディスプレイを開示している
。観察者の動きに応答して視野像情報を変更することにより、観察者の個々の目
によって正確な視野像が視認されることを確実にしつつ、観察者を横方向にトラ
ックすることができる。
【０００４】 ＥＰ ０ ７２１ １３１およびＧＢ ２ ２９６ ６１７は、同様のタイプ
であるが、観察者の縦方向の動きをトラックする能力を有する、オブザーバトラ
ッキングオートステレオスコピック３Ｄディスプレイを開示している。この場合
、縦方向への観察者の動きは、異なる幅の垂直方向のスライスに視野像情報を変
更することによってトラックされる。
【０００５】 そのような横方向および縦方向トラッキングディスプレイのために、観察ウィ
ンドウは均一で、且つ隣接している必要がある。また、観察ウィンドウの幅が重
要である。３視野像システムでは、ウィンドウの幅が平均的な両目間の間隔の３
分の２であることが必要であるのに対して、４視野像システムでは、ウィンドウ
の幅は、両目間の間隔の２分の１であることが必要ある。このようなディスプレ
イについての適切な視覚条件は、ＥＰ ０ ６２５ ８６１に開示されたタイプ
の空間光変調器を用いて達成され得る。しかし、このようなディスプレイは、さ
まざまな欠点を有する。例えば、画像解像度が比較的低く、詳細には、各イメー
ジについて、空間光変調器の空間解像度の３分の１未満である。さらに、観察ウ
ィンドウの境界における可視アーティファクトを除去するために、高い制作許容
範囲が要求される。空間光変調器上で、イメージの複雑なインターレースが要求
される。このタイプの空間光変調器を提供するために、特注の液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）を製造するか、従来の（例えばデルタタイプの）ＬＣＤパネルを改良
する必要がある。
【０００６】 ＥＰ ０ ９４７ ２０８およびＧＢ ２ ３２０ １５６は、２個のパララ
ックスエレメントを使用して観察ウィンドウの均一性を向上させた、フラットパ
ネルオートステレオスコピック３Ｄディスプレイを開示している。一方のパララ
ックスエレメントは、観察ウィンドウを規定するが、例えば回折のために、その
ウィンドウ内に不均一性を形成する。他方のパララックスエレメントは、逆の照
明の不均一性を導き、第１のパララックスエレメントの、望ましくない光学的影
響を除去するか、または低減する。ＧＢ ２ ３２０ １５６の図３０に示す実
施形態は、指向性照明システムを開示している。このシステムにおいて、バック
ライトおよびマスクが複数の光源を形成し、これらの光源は、レンチキュラース
クリーンによってイメージングされて、観察ウィンドウを形成する。
【０００７】 オートステレオスコピック３Ｄディスプレイに不慣れな観察者にとって、観察
ウィンドウまたは観察ゾーンに対して自分自身を正確に位置づけることは難しい
かもしれない。ＥＰ ０ ８６０ ７２８およびＧＢ ２ ３２１ ８１５は、
パララックスエレメントと一体化された視覚位置表示器を組み込んだ、フラット
パネルオートステレオスコピック３Ｄディスプレイを開示している。これは、比
較的単純な視覚表示を、観察ゾーンまたは観察ウィンドウに対して正確な観察者
位置および不正確な観察者位置にいる観察者に提供する。
【０００８】 ＥＰ ０ ８２９ ７４４、ＧＢ ２ ３１７ ２９５、ＥＰ ０ ８８７
６６６およびＧＢ ２ ３２６ ７２８は、指向性ディスプレイにおいて使用す
るのに適切であり、異なるモードでの動作を可能にする、パララックスバリアを
開示している。このようなパララックスバリアは、入射光の偏光には影響を及ぼ
さない領域によって分離されたパララックスバリアのスリットを規定する、偏光
修正ストリップを含む。独立した脱着可能均一偏光子が提供される。さらなる均
一偏光子が要求され、ＬＣＤのような空間光変調器の入力偏光子または出力偏光
子によって提供され得る。脱着可能偏光子を適所に配置して、パララックスバリ
アが形成されて、３Ｄビューイングモードを提供する。脱着可能偏光子が光路か
ら除去された場合、偏光修正ストリップおよび分離領域が、２次元（２Ｄ）ビュ
ーイングモードについて、均一透明光学素子として機能する。
【０００９】 Ｍａｓｈｉｔａｎｉの”Ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ ＬＣＤ ｉｍａ
ｇｅ ｓｐｌｉｔｔｅｒ ｄｉｓｐｌａｙｓ”， Ｏｐｔｉｃｓ Ｄｅｓｉｇｎ
ｎｕｍｂｅｒ １２， ｐｐ３６−４１ （ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃ
ｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ， １９９７）は、フロントパララックスバリアお
よびリアパララックスバリアを有するＬＣＤを含むシングルパネル３Ｄディスプ
レイを開示している。２つのパララックスバリアが協働して、シングルパララッ
クスバリヤ構成によって生成される観察ゾーンよりも、エッジ領域の重複が小さ
な観察ゾーンを生成する。この構成は、無指向性照明を必要とする。
【００１０】 この構成は、観察面におけるウィンドウのプロフィールを狭く制限し、表示さ
れたイメージの輝度が低減され、観察者がディスプレイに対して比較的短い横方
向の距離を移動すると、増大した強度変化が視認される。また、パララックスバ
リアのピッチは、ＬＣＤの画素ピッチと実質的に同じであることが要求される。
このことは、高い位置決め許容範囲および制作許容範囲を要求し、その結果、コ
ストが増大する。
【００１１】 Ｎｏｓｅらの”Ｒｅａｒ−ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ ３Ｄ−ＬＣＤ ｗｉｔｈｏ
ｕｔ ｅｙｅｇｌａｓｓｅｓ”， ３Ｄ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
１９９７， ｐｐ２１９−２２４は、水平パララックスシステムおよび垂直パラ
ラックスシステムが協働して、ＬＣＤ上の画素（ピクセル）の隣接する行内にイ
ンターレースされたイメージで垂直方向に制限された観察ゾーンにおいて、シン
グルＬＣＤパネルからのオートステレオスコピック３Ｄ観察を可能にした、３Ｄ
ディスプレイを開示している。この構成は、２つのイメージを、標準インターレ
ースビデオフォーマットのインターレースされたフィールドとして表示すること
を可能にすることにより、ＬＣＤへのインターフェースを単純化する。水平パラ
ラックスシステムは、観察領域の情報内容と、（垂直パララックスシステムと組
み合わせて）観察領域の形成との両方を規定する。指向型照明が要求され、２つ
のサブシステムへと効果的に分割される。このとき、各サブシステムからの光は
、ディスプレイの各部分を通過して、観察ゾーンの情報内容を規定する。したが
って、指向型照明は、２つの空間的に多重化されたシステムへと効果的に分割さ
れる。これらシステムの各々は、ＬＣＤの画素のうちのいくつかの画素とのみ関
係する。
【００１２】 この構成はまた、実質的にＬＣＤの画素ピッチにおいて、光学素子の位置決め
を要求するという欠点を有する。さらに、レンチキュールのピッチがＬＣＤの画
素ピッチと実質的に等しいレンチキュラースクリーンが要求される。レンチキュ
ラースクリーンは、特に、標準的な写真技術またはリソグラフィー技術を用いて
高い許容範囲に形成され得るパララックスバリアと比較した場合、ＬＣＤ構造体
との正確な位置決めを達成するために要求される許容範囲で製造するのが困難で
あり、且つ高価である。
【００１３】 ＧＢ ２ ２５２ １７５は、ダブルパララックスバリア構成を使用するシン
グルパネルオートステレオスコピック３Ｄディスプレイを開示している。この構
成は、協働して、それらを分離する非照明領域でブロード照明領域を規定する２
個の分離したバリアシートを含む。このようにして、偽視観察ゾーンが除去され
得る。しかし、そのような構成はまた、ウィンドウプロフィール照明のエッジが
拡大するという欠点を有し、観察者が横方向に動くと、イメージ輝度のばらつき
が視認される。また、このような構成は、２Ｄビューイングモードを提供するこ
とができない。
【００１４】 ＧＢ ２ ３１７ ７１０は、レンチキュラースクリーンが、リアパララック
スバリアを形成するアクティブマスク構成と関連する、指向性ディスプレイを開
示している。この組み合わせは、関連する空間光変調器を照射する指向性光源と
して機能することが考慮され得る。しかし、パララックスオプティックは、空間
光変調器とは関連しない。
【００１５】 ＧＢ ２ ２７２ ５５５は、「ハイブリッドサンドイッチ」型の立体ディス
プレイとして公知のディスプレイを開示している。ハイブリッドサンドイッチは
、入力パララックスオプティックおよび出力パララックスオプティックを有する
空間光変調器を含む。入力パララックスオプティックは、サンドイッチ内のディ
フューザにおいて光源を効果的にイメージングし、したがって、指向性照明シス
テムとしては機能しない。
【００１６】 ＥＰ ０ ５７０ １７９は、ハイブリッドサンドイッチが指向性光源と関連
する、同様の構成を開示している。しかし、指向性光源は、単に、入力照明の方
向をハイブリッドサンドイッチへと変えるために使用される。
【００１７】 （発明の開示） 本発明によると、空間光変調器と、上記変調器を介して光を指向する指向性照
明システムと、上記変調器に関連するパララックスオプティックとを含む指向性
ディスプレイであって、上記照明システムは、光を、複数の第１の概念上の観察
ウィンドウに向かう方向に指向し、上記複数の第１の概念上の観察ウィンドウの
各々は、第１の横方向の範囲を有し、上記パララックスオプティックは上記変調
器と協働して、上記変調器の無指向性照明は、第２の概念上の観察ウィンドウを
形成し、上記第２の概念上の観察ウィンドウの各々は、第２の横方向の範囲を有
し、上記変調器、上記照明システム、および上記パララックスオプティックが協
働して、現実の観察ウィンドウを形成し、上記現実の観察ウィンドウの各々は、
上記第１および第２の横方向の範囲の積に等しく、且つ、上記第１および第２の
横方向の範囲の各々よりも小さい横方向の範囲を有する、指向性ディスプレイが
提供される。
【００１８】 「観察ウィンドウの横方向の範囲」という文言は、（最も白いイメージについ
ての）光強度が、ウィンドウのピーク強度のｘ％（ｘは１００未満）よりも大き
い、横方向の幅を意味する。理論上は、ｘは、１００未満の任意の数を有し得る
が、実際には、迷光、クロストーク等による影響を受けるような低いｘの値は避
ける必要がある。
【００１９】 上記照明システムは、少なくとも１つの照明源およびイメージングシステムを
含んでもよい。
【００２０】 上記照明システムは複数の個別の光源を含んでもよい。
【００２１】 上記イメージングシステムはフィールドレンズを含んでもよい。
【００２２】 上記照明システムは、上記照明源を規定する、バックライトと複数のスリット
を有するマスクとを含んでもよい。上記スリット間の上記マスクの領域が、上記
バックライトに向かって反射を行ってもよい。上記イメージングシステムは、レ
ンチキュラースクリーンを含んでもよい。上記レンチキュラースクリーンの各レ
ンチキュールは、１群のスリットと協働して、それぞれの観察ウィンドウにおけ
る、複数のローブ内で、上記スリットをイメージングしてもよい。
【００２３】 上記イメージングシステムは、少なくとも１つのホログラフィー光学素子を含
んでもよい。上記照明源は、平行光を生成する光源を含んでもよい。
【００２４】 上記観察ウィンドウは横方向に隣接してもよい。
【００２５】 上記観察ウィンドウは、横方向に隣接する観察ウィンドウの、横方向に間隔を
空けた対を含んでもよい。
【００２６】 上記パララックスオプティックは、パララックスバリアを含んでもよい。
【００２７】 上記空間光変調器が、第１および第２の空間光変調器を含んでもよく、上記パ
ララックスオプティックが、上記第１および第２の空間光変調器と協働する第１
および第２のパララックスオプティックをそれぞれ含んでもよく、上記ディスプ
レイが、上記第１および第２の空間光変調器からの出力光を合わせるビーム結合
器を含んでもよい。上記照明システムは、複数の個別の光源と、上記光源からの
光を上記第１および第２の空間光変調器に向かって指向するビームスプリッタと
を含んでもよい。
【００２８】 上記ディスプレイは、上記空間光変調器と協働し、且つ、指向性表示モードを
提供する非拡散状態と、無指向性表示モードを提供する拡散状態との間で切り換
え可能な、切り換え可能ディフューザをさらに含んでもよい。
【００２９】 したがって、指向性照明が、指向性ディスプレイパネルの領域全体を通過する
ような光で照明ゾーンを形成する、指向性ディスプレイを提供することが可能で
ある。指向性ディスプレイパネルは、照明ゾーンの全体または一部において可視
であるイメージ情報内容を規定する。イメージング光学素子を用いて指向性照明
を提供することにより、照明ゾーンの中央部分において均一な照明が提供され、
ゾーンがシャープなエッジを有する、改良された照明ゾーンプロフィールが達成
され得る。パララックスバリア等のパララックスオプティックを使用して、ゾー
ンの情報内容を規定することにより、低レベルのクロストークが提供される。
【００３０】 ビーム結合器型で、電子トラッキング型のオートステレオスコピック３Ｄディ
スプレイを提供することがさらに可能である。このような構成は、可動部品を要
求せず、オブザーバトラッキングの間に、視覚的ちらつきアーティファクトがほ
とんどまたは全く形成されない。例えばＥＰ ０ ７２６ ４８２、ＥＰ ０
７２１ １３１、ＧＢ ２ ２９７ ８７６、およびＧＢ ２ ２９６ ６１７
に開示された３視野像システムと比較して、向上した、トラッキングの間の許容
範囲のために、４ウィンドウシステムが提供され得る。視野像スライシングによ
る縦方向のトラッキングが提供され得、ビデオ入力速度での高速オブザーバトラ
ッキングが達成され得る。空間光変調器の空間解像度の２分の１に等しいイメー
ジ解像度が提供され得る。空間光変調器は、標準的な液晶ディスプレイによって
、いかなる修正も要求することなく実現し得る。このような構成は、他のフラッ
トパネル２視野像インターレース型ディスプレイと同じディスプレイインターフ
ェーシングを利用し得る。パララックスオプティックとしてのパララックスバリ
アの場合、幅広のスリットを採用して、光効率を向上し、回折の影響を低減し得
る。製造中、全てのエレメントを適所に固定して、頑丈なディスプレイを提供し
得る。いくつかの実施形態において、立体モードおよび２Ｄモードの動作を、容
易に提供し得る。
【００３１】 例えば、２視野像オートステレオスコピックディスプレイに固定された観察者
位置について、偽視観察領域を除去することができる。このような構成は、低減
されたクロストークを有し得、且つ、２Ｄモードに電子的に切り換え可能である
。さらに、不慣れな観察者であっても、観察領域に対して自分を正確に位置づけ
る際に実質的な困難を有さないので、さらなる観察者位置表示を提供する必要が
ない。
【００３２】 （発明を実施するための最良の形態） 添付の図面を参照しつつ、例示によって、本発明をさらに説明する。図中、同
じ参照符号は同じ部分を示す。
【００３３】 図１に示すオートステレオスコピック３Ｄディスプレイは、小型の照明システ
ムを用いるビーム結合器型である。このディスプレイは、マスクセット２の背後
に配置されたバックライト１を含む。マスクセット２は、個々の光源として機能
する垂直方向に延びる平行スリットが内部に形成された不透明層の形態をしてい
る。レンチキュラーシート３は、マスクセット２の前面に配置され、複数の垂直
方向に延びる平行円筒形集光レンズエレメントまたはレンチキュールを含む。レ
ンチキュールの各々は、マスクセット２のスリットのうちの２つのスリットから
なる群の上に配置される（これは図１およびそれ以降の図面には明示せず、この
点については概略的である）。デバイス１、２、および３は、小型照明器を構成
する。
【００３４】 空間光変調器（ＳＬＭ）４は、小型照明器（１、２、３）の前面に配置され、
例えば、画素が列状に配置された液晶デバイス（ＬＣＤ）を含む。画像情報が、
２つの立体視野像が、ＳＬＭ４上に空間的に多重化されるように、ＳＬＭ４に供
給される。詳細には、画素列が交互に、立体視野像の交互の視野の垂直方向のス
トリップを表示する。パララックスバリアの形態のパララックスエレメント５が
、ＳＬＭ４の前面に配置される。パララックスバリア５は、平行であり且つ横方
向に均一な間隔を空けた、垂直方向に延びるスリットを含む。パララックスバリ
ア５の各スリットは、ＳＬＭ４の２つの画素列に対応する。
【００３５】 上記ディスプレイは、それぞれ同じタイプであり且つデバイス１〜５と同じ構
成の、第２のバックライト１１、第２のマスクセット１２、第２のレンチキュラ
ーシート１３、第２のＳＬＭ１４、および第２のパララックスエレメント１５を
さらに含む。ビーム結合器６は、デバイス１〜５からの光が透過され、デバイス
１１〜１５からの光が観察ウィンドウ７に向かって反射されるように構成される
。ビーム結合器６は、例えば、透過された光の色が反射された光の色と適合する
ような色特性を有する、部分的に銀コーティングされたミラーを含む。このこと
は、適切な光学的コーティングをビーム結合器６に施すこと、および／または、
色バランスまたはＳＬＭ４および１４を形成するＬＣＤの「ガンマ」を調節する
ことにより達成され得る。さらに、小型照明器の強度は、観察ウィンドウの照明
が適合するように適合される。
【００３６】 図２は、小型照明器（１、２、３）を、この照明器が生成する光路と共に示す
。照明領域または「第１の概念上の観察ウィンドウ」８によって示されるように
、レンチキュラーシート３のレンチキュールの各々が、マスクセット２の２つの
関連するスリットのイメージを形成する。レンチキュラーシート３のレンチキュ
ールのピッチは、マスクセット２のスリットのピッチの２倍よりもわずかに小さ
く、２つのスリットからなる群のイメージが第１の概念上の観察ウィンドウ８に
おいて一致するような視点の補償が提供される。ウィンドウ８の横方向の幅また
は範囲は、平均的な両目間の間隔の２分の１に実質的に等しく、したがって、約
３２ｍｍである。ウィンドウ８は、同じ量だけ横方向に間隔が空けられている。
【００３７】 観察ウィンドウの横方向の幅または範囲は、横方向の幅ｗ（ｘ）として規定さ
れ、この規定された幅について、ウィンドウ内の光強度は、ウィンドウ内の光強
度のピークまたは最大値のｘ％よりも大きい（なお、ここで、ｘは１００未満で
ある）。ｘは任意に選択され得るが、ウィンドウとウィンドウとの間のクロスト
ーク、光の散乱等の効果によって、強度が変形され得るので、非常に低い値は避
ける必要がある。
【００３８】 小型照明器（１１、１２、１３）も同じ様態で動作するが、ビーム結合器６に
おける反射によって光路は曲げられる。小型照明器およびビーム結合器の相対的
位置および配向は、小型照明器からの照明領域が、共通の面内で横方向に互いに
交互に生じ、実際の観察ウィンドウ７を形成するように構成される。小型照明器
（１、２、３）からの第１のウィンドウ８ａおよび８ｂを図１に示し、小型照明
器（１１、１２、１３）によって形成される第１のウィンドウを８ｃおよび８ｄ
に示す。
【００３９】 図３は、第１の概念上の観察ウィンドウ８上に、光集束型のフィールドレンズ
１０によってイメージングされる、規定された空間範囲の拡散光源９を含む照明
システムの異なる形態を示す。フィールドレンズ１０は、例えば、フレネルレン
ズであり得、円筒形集光型または球形集光型である。
【００４０】 図４ａは、別のタイプの指向性照明システムを示す。このシステムは、平行光
を生成する光源等の適切な光源から入力照明１７を提供されるホログラフィー光
学素子１６を含む。ホログラフィー光学素子１６は、均一型であり、第１の概念
上の観察ウィンドウ８を生成する。
【００４１】 図４ｂは、同様ではあるが、デュアル空間多重ホログラフィー光学素子１６を
有する指向性照明システムを示す。素子１６の各サブセクションは２つのウィン
ドウ８のうち、一方のウィンドウを生成する。
【００４２】 図５ａは、１、２、３のような照明システムによって観察ウィンドウ７の面に
生成された第１の概念上の観察ウィンドウの輝度プロフィールを示す。これは、
例えば、ＳＬＭ４およびパララックスバリア５が省略された場合に、図１の照明
システム（１、２、３）によって生成される輝度プロフィールである。観察ウィ
ンドウ７上に光源をイメージングする指向性照明システムは、シャープなエッジ
を有する中央の均一性の良好な各ウィンドウの輝度プロフィールを生成する。し
かし、例えば、光の散乱または不完全な表面品質のために、ウィンドウ間の望ま
しくない高さのクロストークレベルが生成され得る。このようなクロストークは
５％よりも小さくなり得るが、しかし依然観察者に対してかなり可視であり、観
察時の不快感および目の疲れの大きな原因である。
【００４３】 図５ｂは、ＬＣＤ４およびパララックスバリア５の光学的性能を示す。詳細に
は、図５ｂは、例えば、指向性照明システム（１、２、３）が無指向性照明源と
交換され、ＳＬＭ４の全ての画素が最大に透過を行う光学的状態にある場合に、
ＳＬＭ４およびパララックスバリア５によって生成される強度プロフィールの形
態の、第２の概念上の観察ウィンドウ８’を示す。このプロフィールは、２組の
イメージデータを表示するＳＬＭ４の画素のセットのウィンドウ面における視認
度に直接対応する。各画素セットは、ＳＬＭ４の別の列に配置される。
【００４４】 図示のように、ＬＣＤ４の前面（またはＬＣＤ４の背後）に配置され得るパラ
ラックスバリア５は、隣接する画素列からの光が隣接する第２の概念上の観察ウ
ィンドウ８’に制限されるように、観察ウィンドウ７の面からの視認性を制限す
る。観察者の目が、１つの、３２ｍｍの幅のウィンドウ８’内にある場合、この
目は、全ての第２の画素列からの光を受光するのに対し、隣接するウィンドウ８
’内の目は、他の画素列からの光を受光する。指向性照明器（１、２、３）およ
び（１１、１２、１３）は照明を分散させるのに対して、パララックスエレメン
ト５および１５は、ＳＬＭ４および１４と協働して、画像情報へのアクセスを制
限する。パララックスエレメント５および１５は、第１の概念上の観察ウィンド
ウ８を形成せず、単に、各概念上のウィンドウ８内で可視となるＳＬＭ４および
１４の画素を制限する。
【００４５】 図５ｃは、例えば、ＳＬＭの全ての画素が最大に透過を行う光学的状態にある
、図１の指向性照明システム（１、２、３）、ＳＬＭ４、およびパララックスバ
リア５によって生成される強度プロフィールの形態で、実際の観察ウィンドウ７
を示す。パララックスバリアは、（適切に幅広なスリット幅を選択することによ
り強い回折が回避される場合）非常に高いコントラスト比および優れた表面品質
のために、良好なクロストーク性能を提供する。図５ｂに示すように、このよう
なパララックスエレメントは、シャープなエッジの観察領域を生成することがで
きない。したがって、指向性照明システムとパララックスオプティックとの組み
合わせは、均一に照明された観察ウィンドウ７に、シャープなエッジおよび低い
クロストークを提供しない。
【００４６】 実際の観察ウィンドウ７の横方向の範囲Ｗ1-5（ｘ）（以下に規定する）は、
次式によって与えられる。
【００４７】 Ｗ1-5（ｘ） ＝ Ｗ1-3（ｘ）．Ｗ4,5（ｘ） ここで、Ｗ1-3（ｘ）は、第１の概念上の観察ウィンドウ８の横方向の範囲であ
り、Ｗ4,5（ｘ）は、第２の概念上の観察ウィンドウ８’の横方向の範囲である
。この式は、１００未満であり、且つ、例えばクロストークの影響によって悪影
響を受けたウィンドウプロフィールの「ベース領域」についてよりも大きなｘの
全ての値について有効である。例えば、ｘは、５より大きいかもしれない。また
、そのようなｘの値全てについて、Ｗ1-5（ｘ）は、Ｗ1-3（ｘ）よりも小さく、
且つ、Ｗ4,5（ｘ）よりも小さい。
【００４８】 図６は、図１のディスプレイがどのようにより多くの観察ウィンドウを生成し
得るかを示す。ＳＬＭ４は、画素セットＡおよびＣを提供するように示されるの
に対して、ＳＬＭ１４は、画素セットＢおよびＤを提供するように示される。こ
れらの画素セットが可視である観察ウィンドウを、同様にＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤ
で示す。
【００４９】 レンチキュラーシート３および１３の各レンチキュールとマスクセット２およ
び１２のセットの対応する群とによって形成されたイメージに加えて、各レンチ
キュールは、図６の１９および２０に示すように、オーダー＋１および−１の隣
接するローブにおける、スリットの隣接する群のイメージを形成する。したがっ
て、ウィンドウおよびそれらウィンドウに含まれる視野像情報は、観察ウィンド
ウＡ〜Ｄの両サイドで、横方向に繰り返される。ディスプレイによって生成され
る観察ウィンドウの幅およびピッチは、観察ウィンドウが各ローブ内で実質的に
横方向に隣接し、且つ、ローブ自体が実質的に横方向に隣接するように構成され
る。したがって、均一な照明により、観察者は、望ましくない視覚的アーティフ
ァクトを視認することなく、観察領域間およびローブ間を移動することができる
。例えば、ＳＬＭ４およびＳＬＭ１４が、観察ウィンドウ７の全てに同じイメー
ジ情報を表示する場合、実質的にちらつきを視認することなく、観察ウィンドウ
７間を移動することができる。
【００５０】 図１および図６に示すマスクセットおよびレンチキュラーシートを用いる指向
性照明システムの場合、複数のローブの生成は自然に起こる。同様に、図４ａお
よび図４ｂに示すホログラフィー光学素子１６は、繰り返しパターンを生成する
ように構成され得る。図３に示した照明システムの場合、複数のローブの生成は
、均一な横方向のピッチを有する光源９のパターンを繰り返すことによって達成
され得る。
【００５１】 ＥＰ ０ ７２６ ４８２、ＧＢ ２ ２９７ ８７６、ＥＰ ０ ７２１
１３１、およびＧＢ ２ ２９６ ６１７に開示されているように、観察者が拡
大された観察領域にわたって３Ｄイメージを視認し得るように観察自由度を増大
させるために、電子オブザーバトラッキングが提供され得る。図７は、観察者の
位置の横方向のトラッキングをどのように行い得るかを示す。２つのローブにお
ける観察ウィンドウをＡ〜Ｄに示す。ここでは、観察者の目の相対的な横方向の
位置を、４つの観察者の位置について示す。「画素セットＡは観察ウィンドウＡ
内で可視である」等のように、各観察ウィンドウにおいて可視である画素セット
も同じ文字で示す。
【００５２】 第１の観察者位置において、観察者の左目は一方のローブの観察窓Ｄ内にあり
、観察者の右目は同じローブの観察窓Ｂ内にある。左イメージ情報は、画素セッ
トＣおよびＤによって表示され、右イメージ情報は、画素セットＡおよびＢによ
って表示される。次の位置では、左目は観察ウィンドウＣへと移動し、右目は観
察ウィンドウＡへと移動したところである。したがって、画素セットによって表
示されたイメージ情報を変更する必要はない。
【００５３】 次の観察者位置において、左目は観察ウィンドウＣの真ん中にあり、右目は観
察ウィンドウＡの真ん中にある。左イメージ情報が画素セットＢおよびＣによっ
て表示され、右イメージ情報が画素セットＡおよびＤによって表示されるように
イメージデータが変更される。最後に示した観察者位置では、左目が第１のロー
ブの観察ウィンドウＢと観察ウィンドウＣとの間の境界上にあり、右目が第１の
ローブの観察ウィンドウＡと第２のローブの観察ウィンドウＤとの間の境界上に
ある。したがって、観察者がさらに右側へ移動する場合、観察者の左右の目は、
画素セットによって表示されるイメージデータを変更する必要なく、それぞれ左
右の視野像を見続る。
【００５４】 観察者の各目によって観察されるイメージの解像度は、ＳＬＭ４および１４の
各々の空間解像度の半分である。したがって視認される解像度は、１つのＳＬＭ
を用いるディスプレイ上に表示される解像度の２倍である。さらに、３ウィンド
ウトラッキングシステムに関して、観察自由度トラッキング許容範囲が向上する
。このようなシステムにおいて、通常の動作時に、目がウィンドウの境界に理論
上最も近いものは１１ｍｍであり、図８に示した４ウィンドウシステムについて
、これは、１６ｍｍに増大する。したがって、トラッキングシステムの精度およ
び速度が緩和され、かつ／または、既存の構成要素および制御で性能の向上が達
成され得る。
【００５５】 図８は、図１に示したディスプレイと同様のタイプであるが、１セットの光源
９を用いてＳＬＭ４および１４を照明するタイプの、ビーム結合器ディスプレイ
を示す。光源９からの光は、ビームスプリッタ２１に向かって指向される。ビー
ムスプリッタ２１は、約半分の光を反射し、残りの光を透過する。反射された光
はミラー２２によって、大型フレネルレンズ１０ａの形態のフィールドレンズへ
と反射される。フレネルレンズ１０ａは、ＳＬＭ４、パララックスバリア５、お
よびビーム結合器６を介して、観察ウィンドウ７上に光をイメージングする。ビ
ーム結合器２１を透過した光は、ミラー２３によって、同様のフレネルレンズ１
０ｂへと反射される。フレネルレンズ１０ｂは、ＳＬＭ１４およびパララックス
バリア５を介し、ビーム結合器６からの反射によって、観察ウィンドウ７上にイ
メージを映す。
【００５６】 スイッチ可能ランプを含むものとして光源９を示す。以下に説明するように、
複数のローブを提供するために、光源９が繰り返される必要があり、図８に示す
ランプはスイッチ可能であり、それにより、オブザーバトラッキング動作の間は
必要でないランプはスイッチオフされ得る。
【００５７】 図９ａは、図１に示すタイプであるが、パララックスバリア５および１５を、
ＥＰ ０ ８２９ ７４４、ＧＢ ２ ３１７ ２９５、ＥＰ ０ ８８７ ６
６６、およびＧＢ ２ ３２６ ７２８に開示されたタイプのパララックスバリ
アと置き換えたディスプレイを示す。ＳＬＭ４のためのパララックスバリアは、
偏光バリア２５および脱着可能偏光子２６を含む。偏光バリア２５は、偏光を変
化させないバリア領域によって分離された、ＳＬＭ４からの光の偏光を９０°回
転させるスリット領域を含む。例えば、ＳＬＭ４は、偏光バリア２５上に入射し
た光が規定された直線偏光を有するように、線形の出力偏光子を有するＬＣＤを
含み得る。脱着可能偏光子２６は、バリア２５のスリット領域からの光が透過さ
れ、バリア領域からの光が消去されるような偏光方向を有する。あるいは、偏光
子２６および２８は、ディスプレイの出力に配置され、ビーム結合器６の後方に
配置された、１つの偏光子へと組み合わされ得る。
【００５８】 同様に、ＳＬＭ１４に関連するパララックスバリアは、バリア２５および偏光
子２６とそれぞれ同じタイプの偏光バリア２７および脱着可能偏光子２６を含む
。
【００５９】 このディスプレイは、レンチキュラーシート３とＳＬＭ４との間に配置された
切り換え可能ディフューザ２９およびレンチキュラーシート１３とＳＬＭ１４と
の間に配置された切り換え可能ディフューザ３０をさらに含む。ディフューザ２
９および３０は、例えば、ディスプレイを通る光路に物理的に挿入し得、且つこ
の光路から物理的に除去し得る拡散シートを含み得る。あるいは、ディフューザ
は、低拡散状態と高拡散状態との間で切り換え可能なように電子的に制御され得
る。このようなデバイスの例として、ポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）が挙げら
れる。
【００６０】 図９ａは、オートステレオスコピック３Ｄモードでのディスプレイの動作を示
す。ディフューザ２９および３０は、低拡散状態またはクリア状態にあり、偏光
子２６および２７は適所に配置される。したがって、ディフューザ２９および３
０が、ディスプレイの動作に実質的な影響を及ぼさないのに対して、偏光バリア
２５および２７ならびに脱着可能偏光子２６および２８は、ＳＬＭ４および１４
の前面において、パララックスバリアとして機能する。したがって、ディスプレ
イは、以下に説明するように動作する。
【００６１】 図９ｂは、立体３Ｄモードまたは高解像度２Ｄモードでのディスプレイの動作
を示す。脱着可能偏光子２６および２８が除去され、ディフューザ２９および３
０が拡散状態に切り換えられている。
【００６２】 偏光子２６および２８の除去により、パララックスバリアが無機能化され、拡
散状態でのディフューザ２９および３０の動作が、照明システムを無指向性にす
る。したがって、３０に示す観察領域全体にわたって、ＳＬＭ４および１４の両
方の画素の全てが可視である。観察補助機具なしで観察した場合、観察者の両眼
は、ＳＬＭ４および１４の全体を観察し、ＳＬＭ４および１４の各々の空間解像
度の２倍の２Ｄイメージが表示され得る。あるいは、ＳＬＭ４および１４の出力
偏光子が、直交偏光を提供するように構成される場合、広範囲の観察領域にわた
って、適切な偏光ガラスを介して立体視的に使用され得る。
【００６３】 図９ａおよび図９ｂに示すディスプレイがフロントパララックスバリア型であ
るのに対して、図１０ａおよび図１０ｂに示すディスプレイはリアパララックス
バリア型である。したがって、偏光バリア２５は、ＳＬＭ４と切り換え可能ディ
フューザ２９との間に配置されるのに対して、偏光バリア２７は、ＳＬＭ１４と
切り換え可能ディフューザ３０との間に配置される。偏光子２６は固定され、バ
ックライト１とマスクセット２との間に配置される。それに対して、偏光子２８
は、固定されるか、または永続的に光路内に存在し、且つ、バックライト１１と
マスクセット１２との間に配置される。
【００６４】 図１０ａは、ディフューザ２９および３０がクリア状態にある、オートステレ
オスコピック３Ｄモードの動作を示す。以下に、動作を十分に説明する。
【００６５】 図１０ｂは、立体３Ｄモードまたは２Ｄモードでの動作を示す。切り換え可能
ディフューザ２９および３０は、拡散状態にある。これは２つの影響を有する。
第１に、小型照明器の指向性が損なわれる。第２に、偏光子２６および２７から
の偏光された光の偏光が解消され、偏光バリア２５および２７がパララックスバ
リアとして機能しなくなる。したがって、このモードでの動作は、図９ｂを参照
して上で説明した動作と実質的に同じである。
【００６６】 図１１に示すディスプレイは、平行光を生成する光源１ａおよび１ｂと共に、
小型照明器をホログラフィー光学素子１６ａおよび１６ｂと置き換えて、図４ａ
および図４ｂに示したタイプの指向性照明器を提供する点で、図１に示したディ
スプレイとは異なる。従来の光学よりもホログラフィー光学素子が優れている点
は、従来の光学システムからの軸のずれたイメージングに関連する収差を増大さ
せることなく、軸のずれた観察ゾーンを生成し得る点にある。光源１ａおよび１
ｂは、平行光を提供するものとして示したが、素子１６ａおよび１６ｂのリア照
明が、ホログラムの記録波面に対応するような、他のタイプの光源も使用し得る
。
【００６７】 図１２は、公知のタイプの、フロントパララックスバリア型の、シングルパネ
ルオートステレオスコピック３Ｄディスプレイを示す。このディスプレイによっ
て生成される観察ウィンドウを７に示す。ここで、Ｌは、左目の視野像が可視で
あるウィンドウを示し、Ｒは、右目の視野像が可視であるウィンドウを示す。観
察者Ａについて示すように、観察者の左目および右目が、それぞれ左および右の
観察ウィンドウに配置される場合、観察者は、３Ｄイメージが表示されているの
を正確に視認する（整像観察）。しかし、観察者は、観察者Ｂについて示すよう
に、左目が右ウィンドウ内に、且つ右目が左ウィンドウ内にあるように配置され
得る。これは偽視観察と呼ばれ、不快な混乱した印象を与え、誤った奥行き情報
へと導き得る。不慣れな観察者にとって、整像観察と偽視観察とを区別するのは
困難であり得る。
【００６８】 図１３は、別個の間隔を空けた３組の観察ウィンドウ７ａ、７ｂ、および７ｃ
を形成する、図１に示したタイプの小型照明器（１、２、３）を有するシングル
パネルオートステレオスコピック３Ｄディスプレイを示す。このディスプレイは
、図１に示したタイプの、１つのＳＬＭ４および１つのパララックスバリア５を
さらに含み、２視野像ディスプレイを提供する。マスク２のリア表面は、光を再
使用できるように反射性を有するように形成され、ディスプレイの照明効率を向
上させる。
【００６９】 図１３に、隣接する観察ウィンドウ間の平均的な両目間の間隔に実質的に等し
い照明されないギャップが存在するように、観察ウィンドウ７ａ、７ｂ、および
７ｃを生成するものとして、ディスプレイを示す。したがって、観察者が、観察
ウィンドウの面内の偽視観察位置に存在することができなくなり、偽視観察が不
可能になる。
【００７０】 図１４に、ＳＬＭ４およびパララックスバリア５の組み合わせによって生成さ
れるウィンドウのパターン３２を示す。小型照明器によって生成された照明プロ
フィールを３３に示し、得られた情報分布を３４に示す。観察ウィンドウの逆の
対が抑制されるので、偽視観察が防がれ、不慣れな観察者によるディスプレイの
使用が簡単になる。さらに、ディスプレイは、図１２に示したタイプの従来のデ
ィスプレイについてよりも低いクロストークを示す。詳細には、有効な観察ウィ
ンドウはそれぞれ、隣接する照明されたウィンドウを１つだけ有し、反対側のウ
ィンドウは照明不足により抑制されるので、所望のウィンドウの両側に隣接する
ウィンドウから広がり、それによりクロストークを引き起こす光が減少される。
光は、一方の側部からのみ拡がり得、クロストークの量は実質的に半減される。
したがって、クロストークの結果の結果として生成される望ましくない視覚的ア
ーティファクトが、実質的に低減される。
【００７１】 上で説明した指向性照明システムのいずれかが使用されてもよく、図１５は、
小型照明器を、図１１に示したタイプのホログラフィー照明システムと置き換え
た、平行光を生成する光源１およびホログラフィー光学素子１６を有する、図１
３に示したタイプのディスプレイを示す。
【００７２】 図１６は、図１３に示したタイプであるが、パララックスバリアが図９ａ〜図
１０ｂを参照して説明したのと同じタイプの偏光バリア２５によって形成される
、リアパララックスバリアタイプのディスプレイを示す。偏光バリア２５は、小
型照明器（１、２、３）からの偏光された光を受光する場合、ＳＬＭ４の入力偏
光子と協働して、パララックスバリアとして機能する。この小型照明器は、マス
クが不透明ストリップによって分離された偏光子シートのストリップを含むよう
に、偏光子がマスク２と組み合わされている点で、図１０ａに示した照明器とは
異なる。上記ディスプレイは、非拡散モードの切り換え可能ディフューザエレメ
ント２９を用いて、図１３を参照してこれまでに説明した３Ｄオートステレオス
コピックモードで動作する。
【００７３】 図１７は、２Ｄモードで動作する図１６のディスプレイを示す。ディフューザ
２９は拡散モードに切り換えられ、偏光されたマスク２によって生成された偏光
を消去し、照明器（１、２、３）の指向性を消去する。したがって、パララック
スバリアが無効にされ、照明器（１、２、３）が、近ランバート光源として機能
して、全解像度２Ｄイメージが、広い角度範囲にわたって観察可能となる。
【００７４】 （産業上の利用可能性） 上記の本発明によると、指向性照明は、指向性ディスプレイパネルの全領域を
通過する光で照明ゾーンを形成する、指向性ディスプレイを提供することができ
る。指向性ディスプレイパネルは、照明ゾーンの全体または一部において可視で
あるイメージ情報内容を規定する。イメージング光学素子を使用して、指向性照
明を提供することにより、照明ゾーンの中央部分に均一な照明が提供され、この
ゾーンがシャープなエッジを有するような、向上した照明ゾーンプロフィールが
達成される。パララックスバリア等のパララックスオプティックを使用して、上
記ゾーンの情報内容を規定することにより、低レベルのクロストークが提供され
る。
【００７５】 ビーム結合器型で、電子トラッキング型のオートステレオスコピック３Ｄディ
スプレイを提供することがさらに可能である。このような構成は、可動部品を要
求せず、オブザーバトラッキングの間に、視覚的ちらつきアーティファクトがほ
とんどまたは全く形成されない。トラッキングの間の許容範囲の向上のために、
４ウィンドウシステムが提供され得る。視野像スライシングによる縦方向のトラ
ッキングが提供され得、ビデオ入力速度での高速オブザーバトラッキングが達成
され得る。空間光変調器の空間解像度の２分の１に等しいイメージ解像度が提供
され得る。空間光変調器は、標準的な液晶ディスプレイによって、いかなる修正
も要求することなく実現し得る。このような構成は、他のフラットパネル２視野
像インターレース型ディスプレイと同じディスプレイインターフェーシングを利
用し得る。パララックスオプティックとしてのパララックスバリアの場合、幅広
のスリットを採用して、光効率を向上し、回折の影響を低減し得る。製造中、全
てのエレメントを適所に固定して、頑丈なディスプレイを提供し得る。いくつか
の実施形態において、立体モードおよび２Ｄモードの動作を、容易に提供し得る
。
【００７６】 例えば、２視野像オートステレオスコピックディスプレイに固定された観察者
位置について、偽視観察領域を除去することができる。このような構成は、低減
されたクロストークを有し得、且つ、２Ｄモードに電子的に切り換え可能である
。
【００７７】 さらに、不慣れな観察者であっても、観察領域に対して自分を正確に位置づけ
る際に実質的な困難を有さないので、さらなる観察者位置表示を提供する必要が
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１の実施形態を構成する、オートステレオスコピック３Ｄ
ディスプレイの概略平面図である。
【図２】 図１のディスプレイの指向性照明システムの概略平面図である。
【図３】 図１のディスプレイにおいて使用し得る、別のタイプの指向性照明システムの
概略平面図である。
【図４ａ】 図４ａは、図１のディスプレイにおいて使用し得る、ホログラフィー型指向性
照明システムの概略平面図である。
【図４ｂ】 図４ｂは、図１のディスプレイにおいて使用し得る、ホログラフィー型指向性
照明システムの概略平面図である。
【図５ａ】 図５ａは、図２に示したタイプの指向性照明システムによって生成される、観
察ウィンドウ照明プロフィールを示す。
【図５ｂ】 図５ｂは、空間光変調器およびパララックスバリアによって生成される、隣接
する画素セットの観察ウィンドウにおける、視認度プロフィールを示す。
【図５ｃ】 図５ｃは、図５ａおよび図５ｂのプロフィールを組み合わせることにより達成
される観察ウィンドウ性能を示す。
【図６】 図６は、隣接するローブにおける、隣接する観察ウィンドウの形成を示す、図
１のディスプレイの概略平面図である。
【図７】 図７は、図６に示した観察者ウィンドウについての、横方向のオブザーバトラ
ッキングを示す図である。
【図８】 図８は、本発明の第２の実施形態を構成する、オートステレオスコピック３Ｄ
ディスプレイの概略平面図である。
【図９ａ】 図９ａは、本発明の第３の実施形態を構成する、オートステレオスコピック３
Ｄディスプレイの概略平面図である。
【図９ｂ】 図９ｂは、２Ｄまたは立体モードでの、図９ａのディスプレイの動作を示す。
【図１０ａ】 図１０ａは、本発明の第４の実施形態を構成する、オートステレオスコピック
３Ｄディスプレイの概略平面図である。
【図１０ｂ】 図１０ｂは、２Ｄまたは立体モードでの、図１０ａのディスプレイの動作を示
す。
【図１１】 図１１は、本発明の第５の実施形態を構成する、オートステレオスコピック３
Ｄディスプレイの概略平面図である。
【図１２】 偽視観察ゾーンの存在を示す、公知のタイプのオートステレオスコピック３Ｄ
ディスプレイの概略平面図である。
【図１３】 図１３は、本発明の第６の実施形態を構成する、オートステレオスコピック３
Ｄディスプレイの概略平面図である。
【図１４】 図１４は、図１３のディスプレイの光学的性能を示す。
【図１５】 図１５は、本発明の第７の実施形態を構成する、オートステレオスコピック３
Ｄディスプレイの概略平面図である。
【図１６】 図１６は、本発明の第８の実施形態を構成する、オートステレオスコピック３
Ｄディスプレイの概略平面図である。
【図１７】 図１７は、２Ｄモードでの、図１６のディスプレイの動作を示す。
【符号の説明】
１、１１ バックライト ２、１２ マスクセット ３、１３ レンチキュラーシート ５、１５ パララックスエレメント ６ ビーム結合器 ７ 観察ウィンドウ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エズラ， デイビット イギリス国 オーエックス10 ０アールエ ル オックスフォードシャー， ウォーリ ングフォード， ブライトウェル−カム− ソットウェル， モンクス ミード 19

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空間光変調器と、 該変調器を介して光を指向する指向性照明システムと、 該変調器に関連するパララックスオプティックと、 を含む指向性ディスプレイであって、 該照明システムは、光を、複数の第１の概念上の観察ウィンドウに向かう方向
    に指向し、該複数の第１の概念上の観察ウィンドウの各々は、第１の横方向の範
    囲を有し、 該パララックスオプティックは該変調器と協働して、該変調器の無指向性照明
    は、第２の概念上の観察ウィンドウを形成し、該第２の概念上の観察ウィンドウ
    の各々は、第２の横方向の範囲を有し、 該変調器、該照明システム、および該パララックスオプティックが協働して、
    現実の観察ウィンドウを形成し、該現実の観察ウィンドウの各々は、該第１およ
    び第２の横方向の範囲の積に等しく、且つ、該第１および第２の横方向の範囲の
    各々よりも小さい横方向の範囲を有する、 指向性ディスプレイ。
  2. 【請求項２】 前記照明システムが、少なくとも１つの照明源およびイメー
    ジングシステムを含む、請求項１に記載のディスプレイ。
  3. 【請求項３】 前記照明システムが複数の個別の光源を含む、請求項２に記
    載のディスプレイ。
  4. 【請求項４】 前記イメージングシステムがフィールドレンズを含む、請求
    項３に記載のディスプレイ。
  5. 【請求項５】 前記照明システムが、前記照明源を規定する、バックライト
    と複数のスリットを有するマスクとを含む、請求項２に記載のディスプレイ。
  6. 【請求項６】 前記スリット間の前記マスクの領域が、前記バックライトに
    向かって反射を行う、請求項５に記載のディスプレイ。
  7. 【請求項７】 前記イメージングシステムがレンチキュラースクリーンを含
    む、請求項５に記載のディスプレイ。
  8. 【請求項８】 前記レンチキュラースクリーンの各レンチキュールが１群の
    スリットと協働して、それぞれの観察ウィンドウにおける、複数のローブ内で、
    該スリットをイメージングする、請求項７に記載のディスプレイ。
  9. 【請求項９】 前記イメージングシステムは少なくとも１つのホログラフィ
    ー光学素子を含む、請求項２に記載のディスプレイ。
  10. 【請求項１０】 前記照明源は平行光を生成する光源を含む、請求項９に記
    載のディスプレイ。
  11. 【請求項１１】 前記観察ウィンドウは横方向に隣接している、請求項２に
    記載のディスプレイ。
  12. 【請求項１２】 前記観察ウィンドウは、横方向に隣接する観察ウィンドウ
    の、横方向に間隔を空けた対を含む、請求項２に記載のディスプレイ。
  13. 【請求項１３】 前記パララックスオプティックは、パララックスバリアを
    含む、請求項１に記載のディスプレイ。
  14. 【請求項１４】 前記空間光変調器が、第１および第２の空間光変調器を含
    み、前記パララックスオプティックが、該第１および第２の空間光変調器と協働
    する第１および第２のパララックスオプティックをそれぞれ含み、前記ディスプ
    レイが、該第１および第２の空間光変調器からの出力光を合わせるビーム結合器
    を含む、請求項１に記載のディスプレイ。
  15. 【請求項１５】 前記照明システムは、複数の個別の光源と、該光源からの
    光を前記第１および第２の空間光変調器に向かって指向するビームスプリッタと
    を含む、請求項１４に記載のディスプレイ。
  16. 【請求項１６】 前記空間光変調器と協働し、且つ、指向性表示モードを提
    供する非拡散状態と、無指向性表示モードを提供する拡散状態との間で切り換え
    可能な、切り換え可能ディフューザをさらに含む、請求項１に記載のディスプレ
    イ。
JP2000548766A 1998-05-12 1999-05-11 指向性ディスプレイ Expired - Fee Related JP3642736B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9810034A GB2337388A (en) 1998-05-12 1998-05-12 Directional autereoscopic 3D display having directional illumination system
GB9810034.0 1998-05-12
PCT/JP1999/002434 WO1999059021A1 (en) 1998-05-12 1999-05-11 Directional display

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002514788A true JP2002514788A (ja) 2002-05-21
JP3642736B2 JP3642736B2 (ja) 2005-04-27

Family

ID=10831818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000548766A Expired - Fee Related JP3642736B2 (ja) 1998-05-12 1999-05-11 指向性ディスプレイ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6611243B1 (ja)
EP (1) EP1078294B1 (ja)
JP (1) JP3642736B2 (ja)
KR (1) KR100395858B1 (ja)
DE (1) DE69903536T2 (ja)
GB (1) GB2337388A (ja)
WO (1) WO1999059021A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005054930A1 (ja) * 2003-12-05 2005-06-16 Sharp Kabushiki Kaisha 表示パネルおよび表示装置
JP2015528234A (ja) * 2013-03-22 2015-09-24 深▲せん▼市云立方信息科技有限公司 ホログラフィーの３ｄシーンを模倣した表示装置及び視覚表示方法

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0017008D0 (en) * 2000-07-12 2000-08-30 Street Graham S B Structured light source
JP2004241962A (ja) * 2003-02-05 2004-08-26 Pioneer Electronic Corp 表示装置及び方法
US7245430B2 (en) * 2003-04-21 2007-07-17 Ricoh Company, Ltd. Method and apparatus for displaying three-dimensional stereo image using light deflector
WO2005010593A1 (en) * 2003-07-25 2005-02-03 Maxsoft Co., Ltd Optical module for multiple view 3-dimensional image display, display apparatus and mthod using the same
GB2406731A (en) * 2003-08-30 2005-04-06 Sharp Kk Multiple view display having directional backlight
JP4845893B2 (ja) 2004-01-20 2011-12-28 シャープ株式会社 方向性バックライトおよびマルチビューディスプレイデバイス
US20070247590A1 (en) * 2004-08-10 2007-10-25 Seereal Technologies Gmbh Autostereoscopic Multi-User Display with Directed Illumination
GB2418315A (en) * 2004-09-21 2006-03-22 Sharp Kk Multiple view display
DE102004054771B4 (de) * 2004-11-12 2017-05-24 Volkswagen Ag Einbau-Kombinationsinstrument für ein Kraftfahrzeug
KR100730404B1 (ko) * 2005-06-30 2007-06-19 광운대학교 산학협력단 입체 영상 표시 장치
KR100739829B1 (ko) 2005-10-19 2007-07-13 (주)세븐데이타 입체 게임 시뮬레이터
WO2007046622A1 (en) * 2005-10-19 2007-04-26 Seven Data Co., Ltd Game emulator using stereographic monitor
JP4597871B2 (ja) * 2006-01-05 2010-12-15 富士フイルム株式会社 デジタルカメラ
KR101255210B1 (ko) * 2006-05-04 2013-04-23 삼성전자주식회사 다시점 입체 영상 디스플레이 장치
GB2441367A (en) * 2006-09-04 2008-03-05 Christopher John Ralp Strevens Autostereoscopic display
KR101259011B1 (ko) 2006-09-15 2013-04-29 삼성전자주식회사 고해상도 다시점 입체 영상 디스플레이 장치
US8248462B2 (en) * 2006-12-15 2012-08-21 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Dynamic parallax barrier autosteroscopic display system and method
US8704651B2 (en) * 2007-02-01 2014-04-22 Hella Kgaa Hueck & Co. Method for attributing equipment operation to a specific operator
US8648792B2 (en) 2007-11-02 2014-02-11 Koninklijke Philips N.V. Autostereoscopic display device
US8284234B2 (en) 2009-03-20 2012-10-09 Absolute Imaging LLC Endoscopic imaging using reflection holographic optical element for autostereoscopic 3-D viewing
US9001194B2 (en) * 2009-05-14 2015-04-07 Eizo Corporation Stereo image display device that is capable of making a stereo image recognized based on a right-eye image and a left-eye image
US7978407B1 (en) 2009-06-27 2011-07-12 Holovisions LLC Holovision (TM) 3D imaging with rotating light-emitting members
KR101174075B1 (ko) * 2010-08-31 2012-08-16 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 입체영상 상영 시스템과 이를 위한 입체영상 플레이어 및 입체영상용 프로젝터
KR20120100821A (ko) * 2011-03-04 2012-09-12 삼성전자주식회사 다시점 영상 디스플레이 장치
KR101371772B1 (ko) * 2013-01-28 2014-03-10 가톨릭대학교 산학협력단 입체시 검안 장치
JP6260006B2 (ja) * 2013-07-30 2018-01-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置、並びにそれを用いた撮像システム、電子ミラーシステムおよび測距装置
US9967538B2 (en) * 2013-11-04 2018-05-08 Massachussetts Institute Of Technology Reducing view transitions artifacts in automultiscopic displays

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2267579A (en) * 1992-05-15 1993-12-08 Sharp Kk Optical device comprising facing lenticular or parallax screens of different pitch
GB2272555A (en) * 1992-11-11 1994-05-18 Sharp Kk Stereoscopic display using a light modulator
DE69323846T2 (de) * 1992-12-17 1999-08-26 Sharp K.K. Autostereoskopisches Wiedergabegerät
DE69434108T2 (de) * 1993-12-01 2006-02-02 Sharp K.K. Display für dreidimensionale Bilder
DE19506648C2 (de) * 1995-02-25 1998-08-06 Lueder Ernst Verfahren und Vorrichtung zur autostereoskopischen Darstellung von dreidimensionalen Strukturen
GB2309609A (en) * 1996-01-26 1997-07-30 Sharp Kk Observer tracking autostereoscopic directional display
GB2320156A (en) * 1996-12-07 1998-06-10 Sharp Kk Directional display and method of making a mask for a directional display
GB2317295A (en) * 1996-09-12 1998-03-18 Sharp Kk Parallax barrier and display
GB2317291A (en) * 1996-09-12 1998-03-18 Sharp Kk Observer tracking directional display
GB2317710A (en) * 1996-09-27 1998-04-01 Sharp Kk Spatial light modulator and directional display
GB2317771A (en) * 1996-09-27 1998-04-01 Sharp Kk Observer tracking directional display
GB9811477D0 (en) * 1998-05-29 1998-07-29 Sharp Kk Liquid crystal device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005054930A1 (ja) * 2003-12-05 2005-06-16 Sharp Kabushiki Kaisha 表示パネルおよび表示装置
JP2005172848A (ja) * 2003-12-05 2005-06-30 Sharp Corp 表示パネルおよび表示装置
US8068130B2 (en) 2003-12-05 2011-11-29 Sharp Kabushiki Kaisha Display panel and display apparatus
JP2015528234A (ja) * 2013-03-22 2015-09-24 深▲せん▼市云立方信息科技有限公司 ホログラフィーの３ｄシーンを模倣した表示装置及び視覚表示方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1078294B1 (en) 2002-10-16
EP1078294A1 (en) 2001-02-28
DE69903536D1 (de) 2002-11-21
DE69903536T2 (de) 2009-10-01
US6611243B1 (en) 2003-08-26
GB9810034D0 (en) 1998-07-08
GB2337388A (en) 1999-11-17
JP3642736B2 (ja) 2005-04-27
KR100395858B1 (ko) 2003-08-27
WO1999059021A1 (en) 1999-11-18
KR20010043527A (ko) 2001-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3642736B2 (ja) 指向性ディスプレイ
JP5122061B2 (ja) 自動立体ディスプレイ
EP0721131B1 (en) Observer tracking autostereoscopic display and method of tracking an observer
US9182604B2 (en) Minimized-thickness angular scanner of electromagnetic radiation
US5465175A (en) Autostereoscopic display device
KR100840818B1 (ko) 멀티 뷰 방향 디스플레이 장치
EP0726482B1 (en) Autostereoscopic display and method of controlling an autostereoscopic display
JPH11285030A (ja) 立体画像表示方法及び立体画像表示装置
Woodgate et al. Observer-tracking autostereoscopic 3D display systems
EP0764869A2 (en) Autostereoscopic directional display apparatus
GB2284068A (en) Three-dimensional projection display apparatus
GB2297389A (en) Three dimensional display having autostereoscopic and stereoscopic modes
Woodgate et al. Autostereoscopic 3D display systems with observer tracking
JP2010224129A (ja) 立体画像表示装置
US6433930B1 (en) Multiview three-dimensional image display apparatus
Kakeya et al. Time-division quadruplexing parallax barrier with subpixel-based slit control
US20070139767A1 (en) Stereoscopic image display apparatus
US6727866B2 (en) Parallax barrier type autostereoscopic display device
JP4045347B2 (ja) 立体ディスプレイ装置
JPH08334730A (ja) 立体像再生装置
KR20050016344A (ko) 자동 입체 디스플레이
GB2428129A (en) A multiple-view directional display
Eichenlaub et al. Autostereoscopic-projection displays
日瑪蓋 et al. High resolution autostereoscopic displays with time-multiplexed directional backlight for multiple viewers

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050125

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees