JPH08211334A - 光源、三次元ディスプレイおよび方向性ディスプレイ - Google Patents

光源、三次元ディスプレイおよび方向性ディスプレイ

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JPH08211334A JP7268894A JP26889495A JPH08211334A JP H08211334 A JPH08211334 A JP H08211334A JP 7268894 A JP7268894 A JP 7268894A JP 26889495 A JP26889495 A JP 26889495A JP H08211334 A JPH08211334 A JP H08211334A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 三次元ディスプレイあるいは方向性ディスプ
レイに好適に使用することができる光源を提供する。 【解決手段】 光源１は、各々が冷陰極線蛍光管４など
の光エミッタを含む、連続的な透明ブロック２のアレイ
を備えている。ブロック２は、光学的散乱を行う透明な
表面と、各ブロック２が光ガイドとなるように薄い光学
反射層で被覆されているもう一つの面とを有している。
蛍光管４は、例えば３Ｄディスプレイの観察者の位置を
追従するように制御され得る移動光源をシミュレートす
るように、独立に制御可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源およびディス
プレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】欧州特許公開公報第0540 140号には、日
中に見る場合には高輝度照明を、夜間に見る場合には低
輝度照明を与える、実質的に一定レベルの照明を提供す
るためのバックライトが記載されている。
【０００３】欧州特許公開公報第0491 662号には、ディ
スプレイの隣接する部分の間の隙間を隠すために、ディ
スプレイの拡大画像を生成するためのフェイスプレート
を有するバックライトを備えたディスプレイが記載され
ている。拡大画像を生成するために、フェイスプレート
はファイバー光ガイドを用いている。
【０００４】米国特許第5057 974号には、液晶ディスプ
レイを均一に照明するバックライトが記載されている。
バックライトは、平坦なアクリル板内に配置されている
蛍光管のアレイを備え、そのアレイの背面には、微小な
凸部および凹部を有する反射板が設けられている。凸部
および凹部の配置は、蛍光管からの距離に応じて変化す
る。
【０００５】米国特許第4954 891号に平坦な光ガイドが
記載されており、この平坦な光ガイドは蛍光管からの光
を導くように構成され、帯状の照明（イルミネータ）を
形成する。
【０００６】米国特許第4948 214号には、光学スキャナ
ーのための照明構成が記載されており、その構成は光ガ
イドと結合した光源のアレイを備えている。光ガイドの
端部は連続的ではなく、レンズのアレイは交差し得る光
線を生成するように設けられ、配置されている。
【０００７】欧州特許公開公報第0372 568号にはプロジ
ェクタが記載されており、このプロジェクタは湾曲した
反射板を用いている。また、米国特許第5121 983号に
は、プロジェクタの光コンデンサにおいて湾曲した反射
板が用いられている立体プロジェクタが記載されてい
る。これらのプロジェクタにおける湾曲した反射板は、
見る人の位置で光源を結像するためには用いられない。
【０００８】英国特許公開公報第2284 487号および第22
73 577号には、ともにビームコンバイナを有する方向性
ディスプレイ構成が記載されている。欧州特許公開公報
第0316 465号には、自動立体ディスプレイの構成が記載
されている。英国特許公開公報第2273 577号は、２つ以
上の空間光変調器に対する非対称コントラストおよび視
角のマッチングを開示していない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】三次元ディスプレイ、
あるいは方向性ディスプレイにおいては、異なる複数の
方向から捉えられた二次元イメージビューを観察者に与
え、それにより観察者は擬似的な三次元イメージを見る
ことができる。このため、このようなディスプレイで
は、イメージビューを提示するパネルを異なる複数の方
向から照明する必要がある。ところが、上述した従来の
光源は、このような照明を行うことができなかった。例
えば、欧州特許公開公報第0540 140号や米国特許第5057
974号に開示されている光源は、複数の光放射手段を有
しているが、これらは個別に制御することはできないた
め、パネルを一様に表示することしかできない。
【００１０】また、三次元ディスプレイ、あるいは方向
性ディスプレイでは、観察者に擬似的な三次元イメージ
あるいは方向性を有するイメージを与えるために、それ
ぞれの眼に対して異なる二次元イメージビューを提示す
る構成をとっている。このため、ディスプレイ全体のサ
イズは大きくなってしまう。
【００１１】さらに、従来知られている三次元ディスプ
レイあるいは方向性ディスプレイでは、観察者が移動す
ると、観察者の左眼に提示されるべきイメージビューが
右眼に、右眼に提示されるべきイメージビューが左眼に
見える領域ができてしまう。また、視差を与えるために
レンティキュラスクリーン、あるいはパララックスバリ
ア等の反復的な光学構造を有する素子を用いると、ディ
スプレイ内の他の光学部品、例えば空間光変調器ととも
にモアレ縞を発生させてしまう。これは、観察者に与え
られるイメージの質を劣化させる。光源からの光を観察
者の位置で結像させるためにレンズを用いた場合には、
レンズの収差によってもイメージの質は劣化する。さら
に、それぞれの眼に提示されるイメージビューの間でコ
ントラストに著しい差があると、これもイメージの質の
劣化につながる。
【００１２】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、三次元ディスプレイあるいは
方向性ディスプレイに好適に使用することができる光源
を提供すること、サイズの小さいディスプレイを提供す
ること、観察者が移動しても、観察者が適切なイメージ
を受け取ることのできるディスプレイを提供すること、
モアレ縞、両眼に対して提示されるイメージビューのコ
ントラストの差、あるいはレンズの収差によるイメージ
の質の劣化を防ぐことのできるディスプレイを提供する
ことである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の光源は、複数の
個別に制御可能な光放射手段と、光放射手段から各々光
を受け取るように構成された複数の光導波路とを備えて
おり、該複数の光導波路は、隣接する光導波路の間での
光の通過を実質的に妨げるように配置され、かつ隣接す
る光出力が連続しているアレイとして配置された複数の
光出力を有しており、該光放射手段のそれぞれは少なく
とも１つの光エミッタを有しており、そのことにより上
記目的を達成する。
【００１４】前記複数の光出力は一次元アレイとして配
置されていてもよい。
【００１５】前記複数の光出力は二次元アレイとして配
置されていてもよい。
【００１６】前記複数の光導波路のそれぞれは、前記光
エミッタを１つずつ含むキャビティを有する光透過性材
料のブロックを備えていてもよい。
【００１７】前記ブロックは、前記複数の光出力のうち
の対応する１つの光出力を構成する第１の面と少なくと
も一つの他の面とを有しており、該少なくとも１つの他
の面は、該ブロックの内部に光を反射するか、あるいは
光を吸収してもよい。
【００１８】前記少なくとも１つの他の面は反射層によ
って覆われていてもよい。
【００１９】前記第１の面は光を散乱させてもよい。
【００２０】前記ブロックは立方体であり、該ブロック
の前記第１の面は、隣接するブロックの第１の面と共通
する平面に配置されていてもよい。
【００２１】前記ブロックは楔形であり、該ブロックの
前記第１の面は、実質的に弓型の表面に配置されていて
もよい。
【００２２】前記光導波路のそれぞれは、少なくとも一
つの不透明バリアによって規定されるキャビティを備え
ていてもよい。
【００２３】前記不透明バリアは光反射性であってもよ
い。
【００２４】前記光源は、前記複数の光出力の前方に配
置されたディフューザをさらに備えていてもよい。
【００２５】前記光エミッタは蛍光管を備えていてもよ
い。
【００２６】前記光源は、前記蛍光管を実質的に通常動
作温度に維持するヒータをさらに備えていてもよい。
【００２７】本発明の三次元ディスプレイは、前記光源
を有しており、そのことにより上記目的を達成する。
【００２８】本発明の方向性ディスプレイは、少なくと
も一つの光源と、少なくとも一つの空間光変調器と、該
光源からの光を該少なくとも一つの空間光変調器を介し
て偏向し、観察位置で該少なくとも一つの光源のイメー
ジを形成するように配置された少なくとも一つの湾曲し
た反射板とを備えており、そのことにより上記目的を達
成する。
【００２９】前記光源は、複数の個別に制御可能な光エ
ミッタを備えていてもよい。
【００３０】前記光源は、上述した本発明の光源であっ
てもよい。
【００３１】前記少なくとも一つの空間光変調器は第１
および第２の空間光変調器を備えており、前記少なくと
も一つの湾曲した反射板は第１および第２の空間光変調
器をぞれぞれ介して光を偏向する第１および第２の湾曲
した反射板を備えており、該第１および第２の空間光変
調器からの光を結合させるビームコンバイナがさらに設
けられていてもよい。
【００３２】前記少なくとも一つの光源は、単一の光源
と、該単一の光源からの光を前記第１および第２の湾曲
した反射板に導くビームスピリッタとを備えていてもよ
い。
【００３３】前記少なくとも一つの光源は、前記第１お
よび第２の湾曲した反射板に向けてそれぞれ光を与える
第１および第２の光源を備えていてもよい。
【００３４】前記少なくとも１つの湾曲した反射板は、
前記少なくとも一つの光源からの光を集光するための、
湾曲した反射板上に形成された回折パターンをそれぞれ
有していてもよい。
【００３５】本発明の他の方向性ディスプレイは、第１
のディスプレイ手段と、第２のディスプレイ手段と、該
第１のディスプレイ手段と該第２のディスプレイ手段と
を結合するための光コンバイナとを備えた方向性ディス
プレイであって、該第１のディスプレイ手段および該第
２のディスプレイ手段のそれぞれは、空間光変調器と、
延ばされた光源と、複数のアパーチャを有するアパーチ
ャアレイであって、該複数のアパーチャのピッチは該ア
パーチャのそれぞれの幅の２倍よりも大きいアパーチャ
アレイと、該複数のアパーチャからの光によって該空間
光変調器の照明方向を制御するパララックススクリーン
とを備えており、そのことにより上記目的を達成する。
【００３６】前記パララックススクリーンは、複数のレ
ンズを有するアレイを備えていてもよい。
【００３７】前記複数のアパーチャのピッチは、該複数
のアパーチャのそれぞれの幅の３倍よりも大きくてもよ
い。
【００３８】前記複数のアパーチャのピッチは、該複数
のアパーチャのそれぞれの幅の４倍に実質的に等しくて
もよい。
【００３９】前記アパーチャアレイは、観察者の位置を
追従するパララックススクリーンに対して移動可能であ
ってもよい。
【００４０】本発明の他の方向性ディスプレイは、反復
的光学構造を介して照明されるように配置された少なく
とも一つの空間光変調器と、モアレ縞を見えなくする手
段とを備えており、そのことにより上記目的を達成す
る。
【００４１】前記少なくとも１つの空間光変調器のそれ
ぞれは、前記反復的光学構造の複数のエレメントが該空
間光変調器のそれぞれの画素によって解像されるのに十
分な距離だけ該反復的光学構造から離れていてもよい。
【００４２】前記空間光変調器のそれぞれの画素のピッ
チは、前記反復的光学構造のエレメントのピッチとは実
質的に異なっていてもよい。
【００４３】前記モアレ縞を見えなくする手段は、前記
少なくとも１つの空間光変調器のそれぞれと前記反復的
光学構造との間で相対的な振動を生成する手段を備えて
いてもよい。
【００４４】前記反復的光学構造は、フレネルレンズを
備えていてもよい。
【００４５】前記反復的光学構造は、レンズアレイを備
えていてもよい。
【００４６】前記レンズアレイは、レンティキュラスク
リーンを備えていてもよい。
【００４７】本発明の他の方向性ディスプレイは、第１
のイメージビューおよび第２のイメージビューにそれぞ
れ合わせて光を変調する第１の空間光変調器および第２
の空間光変調器と、該第１のイメージビューおよび該第
２のイメージビューをそれぞれ第１の方向および第２の
方向で見えるようにする手段とを備えた方向性ディスプ
レイであって、該第１の空間光変調器および該第２の空
間光変調器のそれぞれは、鉛直方向にある視角について
非対称に変化するコントラストを有しており、該手段と
協同して、該鉛直方向にある視角に対する該第１および
第２の方向において同じように変化するコントラストを
提供し、そのことにより上記目的を達成する。
【００４８】前記手段は、前記第１の空間光変調器から
の光を透過し、前記第２の空間光変調器からの光を反射
するビームコンバイナを備えており、該第１の空間光変
調器および該第２の空間光変調器は同一タイプであり、
該第２の空間光変調器は、該第１の空間光変調器が該第
１のイメージビューを提示する方位とは反転された方位
を有するイメージビューを該第２のイメージビューとし
て提示してもよい。
【００４９】本発明のさらに他の方向性ディスプレイ
は、光源と、該光源から照射された光を変調する空間光
変調器と、第１の観察位置で該光源を結像するレンズと
を備えており、該レンズの角度は調整可能であってもよ
い。
【００５０】前記方向性ディスプレイは、前記第１の観
察位置が前記レンズの光軸上に実質的にあるように該レ
ンズを移動させる手段をさらに備えていてもよい。
【００５１】前記光源は、前記レンズの移動と協同して
移動してもよい。
【００５２】前記光源は、回転するように構成されてい
てもよい。
【００５３】前記光源は、縦方向に移動するように構成
されていてもよい。
【００５４】前記方向性ディスプレイは、前記レンズに
よって第２の観察位置で結像される他の光源と、前記第
１の観察位置および該第２の観察位置でのイメージの質
が最大化される位置に該レンズを移動させる手段とをさ
らに備えていてもよい。
【００５５】本発明の第１の局面によると、個別に制御
可能な複数の光放射手段と複数の光導波路とを備えた光
源が提供される。各光導波路は光放射手段のうちの１つ
からの光を受け取るように、かつ、隣接する導波路への
光の通過を実質的に妨げるように配置されており、隣接
する光出力が切れ目なく連続した状態にあるアレイとし
て構成される光出力を有している。各光放射手段は少な
くとも一つの光エミッタを有している。
【００５６】このような構成は、導波路間に残存する隙
間の大きさを最小にすることができ、それによって見る
人に隙間を見えにくくするようにできる点で有利であ
る。
【００５７】本発明の第２の局面によると、少なくとも
１つの光源と、少なくとも１つの空間光変調器と、少な
くとも１つの空間光変調器を介して光源からの光を偏向
させ、見る人の位置で少なくとも一つの光源のイメージ
を形成するように配置された少なくとも１つの湾曲した
反射板とを備えた方向性ディスプレイが提供される。
【００５８】そのような湾曲した反射板、例えば湾曲ミ
ラーを用いることによって、ディスプレイの大きさ、特
に、ディスプレイの後方作動距離を小さくすることが可
能になる。
【００５９】本発明の第３の局面によると、第１および
第２のディスプレイ手段と、第１および第２のディスプ
レイ手段からの光を組み合わせる光コンバイナとを備え
た方向性ディスプレイが提供される。第１および第２の
ディスプレイ手段は、空間光変調器と、延ばされた光源
と、アパーチャのピッチがアパーチャの幅の２倍よりも
大きいアパーチャのアレイと、アパーチャからの光によ
って空間光変調器の照明方向を制御するパララックス
（視差）スクリーンとを各々備えている。
【００６０】このような構成によって、偽スコピックビ
ューイング領域、つまり右眼に対する像と左眼に対する
像とが入れ替わってしまっている領域が生成されるのを
防ぐことができる。
【００６１】本発明の第４の局面によると、反復的光学
構造を介して照明されるように構成された少なくとも１
つの空間光変調器と備え、モアレ縞を見えなくする手段
によって特徴づけられているディスプレイが提供され
る。
【００６２】モアレ縞の影響を少なくすることによっ
て、表示されたイメージの質が向上する。
【００６３】本発明の第５の局面によると、第１および
第２のイメージビューで各々光を変調する第１および第
２の空間光変調器と、第１および第２のイメージビュー
が第１および第２の方向で見えるようにする手段とを有
する方向性ディスプレイが提供される。第１および第２
の空間光変調器のそれぞれは、鉛直方向にある視角に関
して非対称に変化するコントラストを有し、第１および
第２の方向で第１および第２のイメージビューを見える
ようにする手段と協同して、鉛直方向にある視角につい
て第１および第２の方向で同様に変化するコントラスト
を提供する。
【００６４】このような構成によって、選択された見る
位置とは無関係に、第１および第２のイメージを実質的
に均一のコントラストにすることができる。
【００６５】本発明の別の局面によると、光源と、光源
から出射された光を変調する空間光変調器と、見る位置
で光源を結像するレンズとを備え、レンズの角度が調整
可能であることを特徴とする方向性ディスプレイが提供
される。
【００６６】そのようなディスプレイは、レンズの収差
に起因するイメージの劣化が低減されるという点におい
て、有利である。
【００６７】
【発明の実施の形態】図１は、例えば自動立体型の、三
次元（３Ｄ）ディスプレイの一部として用いられ得る光
源を示している。光源１は複数の光導波路２を備えてお
り、そのうちの１つを図２により詳細に示している。各
光導波路２は、光学的に透過性の物質からなる立方体の
ブロックを備えている。この物質は、ガラスあるいはパ
ースペックス（ＲＴＭ）のような透明プラスチックを含
むことができる。各ブロック２には、ドリルあるいは成
形により円筒形のキャビティ３が形成されている。この
キャビティ３には、冷陰極蛍光管４などの細長い光源が
入っている。他に用いることができる光源としては、発
光ダイオード、レーザーダイオードおよび白熱光源など
のレーザー、発光ポリマー、発光源およびプラズマ源が
含まれる。
【００６８】各ブロック２は、例えば、サンドブラスチ
ングによってこのブロックの表面を粗くすることによっ
て形成された発光面５（光拡散面）を有しているが、薄
い光拡散層によって被覆された平滑な表面を有していて
もよい。ブロック２の残りの表面６は、例えば反射性材
料の薄膜で被覆されており、光学的な反射性を有してい
る。この膜の厚さは、好ましくは１００ミクロン未満で
あり、このため、図１に示すように、ブロック２は、表
面５と表面５との間の隙間を最小とした状態で互いに隣
接するブロック対を何対も有している線状のアレイとし
て配列され得る。従って、光源１は、切れ目なくつなが
った発光面からなる線状のアレイを有する。
【００６９】図１の矢印７は、２つのブロック２の蛍光
管４によって発せられた光の様々な光路を示している。
反射面６は各ブロック２内の光を閉じこめ、各ブロック
２は導波路として作用する。光は表面５のみから出射さ
れる。従って、反射面６は、各ブロックの光出力を最大
化し、光が各ブロック２から隣接するブロックに通過す
るのを妨げ、例えば、光源１が自動立体型３Ｄディスプ
レイで用いられるときには不都合である「光学的クロス
トーク」を防止する。
【００７０】各ブロック２の光出力の変動は、最小限に
とどめることが望ましい。冷陰極蛍光管は輝度・効率と
もに高く、切り替え速度も速いが、ウォームアップ時間
が長いためにその輝度が変動する。ウォームアップ時間
は数分にまで至ることもある。その結果、スイッチをオ
ンにしたばかりの冷陰極蛍光管と、スイッチをオフにし
たばかりの冷陰極蛍光管との間に輝度の差が生じること
になる。このため、適切な温度制御器（図示せず）を備
えたヒータパッド８が蛍光管４に隣接して配置され、す
べての冷陰極蛍光管４の温度を通常の動作温度（典型的
には５５℃である）に維持する。従って、かなりの時
間、スイッチを切っていた冷陰極蛍光管も、スイッチを
オンとした直後に実質的にその全強度の光を発すること
になる。
【００７１】図３および図４は、光源アレイ１の変形例
を示しており、ここでは、立方体のブロック２の代わり
に楔型のブロック１２が用いられる。表面１５は、ブロ
ック２１の拡散面５に相当し、ブロック１２の光が発せ
られる面となる。残りの表面は、ブロック２の場合と同
様に反射材料で覆われる。従って、楔型のブロック１２
の表面１５が円筒、球、あるいはそれらに近い形状のも
のの表面の一部を形成する、湾曲した一次元光源を提供
することができる。表面１５の幅を管４の幅よりも狭く
すれば、光源の空間的な解像度を増すことができる。こ
のような湾曲した光源は、例えば３Ｄ表示システムに用
いられるフレネルレンズの軸外れに関連した像面湾曲収
差を克服するのに役立ち、それによってこのようなディ
スプレイの視野を広げることができる。
【００７２】自動立体３Ｄディスプレイなどの多くの用
途において、ブロックの隣接する表面５あるいは１５の
間に残存する隙間が観察者の眼に実質的に見えないよう
にすることが重要である。これは、隣接するブロック同
士を隔てている薄い反射膜のみを挟んで圧着されている
表面５あるいは１５の縁が鋭くなるようにブロックを慎
重に切削することにより少なくとも部分的に達成でき
る。しかしながら、これらの隙間をさらに見えにくくす
るためには、図５に示すように、隣接するブロック同士
の間での光の交差拡散の程度を少なくするように、薄い
ディフューザ２０をさらにブロック５の表面を横切って
配置してもよい。さらに、３Ｍ社の輝度強化膜（ＢＥ
Ｆ）をディフューザ２０の表面に用いて、法線方向にお
ける光源の輝度を強めることもできる。
【００７３】図６は、二次元の切れ目なくつながったア
レイとして配列された複数のブロック２を備えた二次元
光源１を示している。個々のブロックの光源は個別に制
御可能であり、それにより、どのようなパターンの照明
も実現することができる。例えば、すべてのブロックが
一連の反復動作で照明されるように、１度に１つのブロ
ックを照射するように連関する制御回路が配置され得
る。そのような光源は、例えば、鉛直方向および水平方
向の視差を生じさせるように、例えば、３Ｄディスプレ
イにおいて用いられ得る。
【００７４】図７は、ブロック２の変形例を示してお
り、このブロックでは、図２に示した円筒形のキャビテ
ィ３の代わりに、ブロック２の背面から内側に伸びてい
るスロット３’が設けられており、その内側に蛍光管４
が配置されている。スロット３’を規定する面は光透過
性を有しており、このために蛍光管４から発した光はブ
ロック２により形成された導波路内に結合される。
【００７５】図８は、複数のブロック２から形成された
光源を示しており、これらのブロック２は、各ブロック
背面が湾曲しているという点で図２に示したタイプとは
異なる。このような配列は、導波路エレメントの出力輝
度の均一性を改善するのに用い得る。
【００７６】図９に示す光源は、図８に示す光源と類似
した形状を有しているが、本質的に固体のパースペック
ス（ＲＴＭ）ブロック２の代わりにキャビティ１６を内
包する「空気充填導波路」が用いられている点で図８に
示す光源アレイとは異なる。これらのキャビティは、デ
ィフューザ２０側の縁がナイフ状である不透明のバリア
１７と、不透明のエンドバリア（図示せず）とにより規
定される。これらのバリアは反射面を有しており、各キ
ャビティ１６の背面は円筒状あるいは放物線状に湾曲し
た反射材料１８によって規定される。
【００７７】図１〜図５に示したパースペックスブロッ
ク２および１２も同様に、空気充填導波路で置き換える
ことができる。
【００７８】図１０は、図３および図４の光源１を、英
国特許出願第9324703.9号の図３に開示されているタイ
プの３Ｄ自動立体型のディスプレイに用いた例を示して
いる。光源１は、光をビームスプリッタ２２へ与え、ビ
ームスプリッタ２２はその光の実質的に半分をミラー２
３へと透過し、残りの実質的に半分の光をミラー２４へ
と反射する。ミラー２３および２４は、それぞれ、フレ
ネルレンズ２５および２６を通して、ＳＬＭ２７および
２８に光を反射する。ＳＬＭ２７および２８によって変
調された光線は、ＳＬＭ２７上に形成されたイメージが
観察者の右眼に見え、ＳＬＭ２８上に形成されたイメー
ジが観察者の左眼に見えるように、ビームコンバイナ２
９により結合される。フレネルレンズ２５および２６
は、光源１のイメージを観察者の右眼および左眼の位置
にそれぞれ形成する。
【００７９】光源１の各蛍光管は、イルミネータ制御器
３０により制御され、イルミネータ制御器３０はオブザ
ーバトラッキングシステム３１により制御される。オブ
ザーバトラッキングシステム３１は観察者の位置を追従
できるように配置されており、イルミネータ制御器３０
を制御してこれらの蛍光管のスイッチをオンにさせる。
その結果、対応するブロック１２の表面１５のイメージ
が観察者の眼のそれぞれの位置に形成される。例えば、
位置３２にいる観察者に対しては蛍光管４ａが明るくさ
れ、対応するブロックから発する光の典型的な光路は実
線で示されている。観察者が位置３３に移動すると、オ
ブザーバトラッキングシステム３１はこの位置の変化を
検出し、イルミネータ制御器３０を制御して管４ａを消
灯させ、管４ｂを点灯させる。典型的な光路は図１０の
一点鎖線で示されている。
【００８０】あるいは、二人の観察者が、例えば位置３
２および３３において、同時に自動立体イメージを見る
ことができるようにするためには、両方の管の組４ａお
よび４ｂを同時に明るくしてもよい。さらに、オブザー
バトラッキングシステム３１を両方の観察者の位置を追
従し、かつイルミネータ制御器３０を制御してこれらの
管４を明るくさせるように配置してもよい。これによ
り、このディスプレイによって可能な移動範囲内で、自
動立体イメージが両方の観察者により観察できるように
することができる。
【００８１】図１１は別の自動立体３Ｄディスプレイを
示しているが、これは自動立体イメージを構成する２つ
のビューが時間多重化によって与えられるという点にお
いて図１０の自動立体３Ｄディスプレイと異なってい
る。位置３２にいる観察者に対しては、管４ｃから発し
た光は、フレネルレンズ３５によって、高速液晶装置
（ＬＣＤ）パネル３６であるＳＬＭを通り、観察者の左
眼に結像され（実線で示す）、一方、管４ｄから発した
光は、右眼に結像される（一点鎖線で示している）。観
察者が位置３３にいるときには、管４ｅおよび４ｆが明
るくされる。位置３２にいる観察者に対しては、管４ｃ
が最初に明るくされ、他の管のスイッチはオフにされ
る。左眼用のイメージはＬＣＤパネル３６に示され、観
察者の左眼によって見られる。その後、管４ｃは消灯さ
れ、管４ｄが明るくされる。このとき、イメージデータ
は、位置３２にいる観察者の右眼によって見られる右眼
用のイメージを示すように変更されている。このような
一連の動作は、フリッカが見えなくなるような高い反復
率で反復され、これにより観察者は自動立体３Ｄイメー
ジを見ることができる。
【００８２】観察者が、例えば位置３２から位置３３へ
と移動するにつれて、明るくなっている管４は、４ｃお
よび４ｄから、４ｅおよび４ｆへと継続的に変化する。
これにより、観察可能な位置の範囲内で、観察者は同一
の自動立体３Ｄイメージを見ることができる。
【００８３】あるいは、図１０の場合は、二対の管４ｃ
および４ｄ、ならびに４ｅおよび４ｆを同時に明るく
し、二人の観察者が同一の自動立体３Ｄイメージを異な
る位置で見ることができるようにしてもよい。例えば、
観察者達が位置３２および３３にいる場合、管４ｃおよ
び４ｅのスイッチを同期させて入れ、かつ、管４ｄおよ
び４ｆのスイッチを同期させて入れる。両方の観察者を
別個に追従することができ、また、適切な管４をＬＣＤ
パネル３６に示されるイメージデータと同期して明るく
することができる。
【００８４】図１２は、図１１に示したものと類似した
タイプであるが、観察者の追従（トラッキング）が必要
ではないという点で図１１のものとは異なる自動立体３
Ｄディスプレイを示している。図１２のディスプレイに
おいて、パネル３６は、非常に高い反復率で新しいイメ
ージデータを更新できる超高速空間光変調器（ＳＬＭ）
ディスプレイパネルである。光源１の個々のチューブ４
は、各チューブ４が照明されるのと同期してパネル３６
に提示される異なるビューに対応するイメージデータと
共に、連続して１度に１つずつ照明される。従って、デ
ィスプレイは、観察者にフリッカを見えなくするのに十
分な速度で異なる方向に多数のビューを表示し、これに
よって観察者は自動立体３Ｄイメージを見ることができ
る状態で、かなりの程度に移動することができるように
なる。
【００８５】図１３は、図１０に示されているものと類
似したタイプであるが、２つの光源１ａおよび１ｂが設
けられている点で図１０のディスプレイとは異なる自動
立体３Ｄディスプレイを示している。光源１ａおよび１
ｂから発せられた光はビームスプリッタ２２により分割
される。ここで光源アレイ１ａから発せられた光の光路
を実線で示し、光源アレイ１ｂから発せられた光の光路
を破線で示している。光源アレイ１ａおよび１ｂは、位
置３８に示されているイメージ同士が、光源のブロック
２または１２の半分のピッチだけ重なり合うような位置
に配置される。従って、このような配置を取ることによ
り、ディスプレイに対する光の強度はより強くなり、光
源の個々の照明エレメントの有効解像度は倍増する。さ
らに、光源アレイ１ａ、１ｂの一方の隣接する表面２ま
たは１２の間のどのような隙間も、他方の表面２または
１２の一つからの光によって埋め合わせることができ、
それによってこのような隙間を見えにくくすることがで
きる。
【００８６】光源の管４は、個別に制御可能であり、ま
た、所望のどのようなタイプの光源でも表すことができ
るようにスイッチのオン／オフを切り替えてもよい。単
独の観察者を追従する場合は、いつも、隣接する複数の
ブロックの管４が同時に明るくされる。観察者が、例え
ば図１０の矢印３９で示す方向、即ち左方に移動する
と、それにつれて光源も矢印４０の方向に事実上移動す
る必要が生ずる。これは、明るくなっている一群の管の
うちの一方の端にある管のスイッチをオフにし、他方の
端に隣接する管のスイッチをオンにすることにより達成
できる。従って、観察者が動いたときでも、自動立体３
Ｄイメージを継続的に見ることができる。ゆえに、光源
１は事実上可動式の光源の動きをシミュレートするが、
可動部は必要ではない。前述したように、二人以上の観
察者が同時に３Ｄイメージを見るためには、二つ以上の
グループの管４を同時に明るくするか、または、観察者
を個別に追従する、明るくなっている管のグループと共
に制御することができる。
【００８７】図１に示したようなタイプの光源の典型例
においては、蛍光管４は直径４ｍｍであり、ブロック２
は幅８ｍｍである。従って、２４個のブロックからアレ
イを構成すると、全体の幅が１９２ｍｍの光源が得られ
る。この光源を図１０に示したタイプのビームコンバイ
ナディスプレイに用いる場合には、観察者の位置で６４
ｍｍ離れた、幅６４ｍｍの光源の二つのイメージを生成
する必要がある。フレネルレンズ２５および２６が倍率
が２：１となるように配置されていれば、光源における
照明の幅が３２ｍｍとなるように、４つの管を明るくす
ることができる。従って、観察者の最大移動範囲は従っ
て３８４ｍｍとなり、観察者がイメージを観察すること
ができる領域が観察者の移動を滑らかに追従するように
するためには、観察者がおよそ１６ｍｍ移動するごとに
管のスイッチを段階的に切り替えねばならない。
【００８８】図１４は、図１０に示したものと類似する
タイプの自動立体３Ｄディスプレイを示している。しか
しながら、ここではミラー２３および２４、ならびにレ
ンズ２５および２６の代わりにミラー４０および４１が
用いられる。ミラー４０および４１はそれぞれ、球面ミ
ラーまたは非球面ミラーであり、光源１から発せられた
光はこれらのミラーによって偏向され、対応するＳＬＭ
２７または２８を通って、観察者の位置４２において光
源１のイメージを形成する。また、ミラー４０および４
１の反射面には回折パターンを設けることもでき、この
場合には反射と回折との間で共有される焦点力を有する
ハイブリッド反射／回折素子を生成することができる。
このことによって、有効アパーチャを拡大できると同時
に、光学特性の改善も可能になる。それに加えて、ディ
スプレイの背面作動距離を縮小して、ディスプレイをよ
り小型のものにできる。
【００８９】図１５は、図１４に示したものと類似する
が、光源アレイ１およびビームスプリッタ２２の代わり
に二つの光源アレイ１ａおよび１ｂが用いられている点
で異なる自動立体３Ｄディスプレイを示している。
【００９０】図１６は、欧州特許出願第93310071.1号の
図１４に示されている自動立体３Ｄディスプレイに類似
のタイプの自動立体３Ｄディスプレイを示している。こ
のディスプレイは、観察者の左眼に見えるイメージで光
源４６から発せられた光を変調する液晶空間光変調器４
５を有している。同様に、液晶空間光変調器４７は光源
４８によって照明され、観察者の右眼に見えるイメージ
を表示する。光源４６および空間光変調器４５から発せ
られた光を反射し、一方光源４８および空間光変調器４
７から発せられた光を通過するようなビームコンバイナ
４９によって結合される。
【００９１】各光源４６および４８はレンティキュラス
クリーンを有し、レンティキュラスクリーンの後ろには
スリットのアレイおよび延ばされた照明光源が配置され
ている。あるいは、レンティキュラスクリーンをパララ
ックスバリアに置き換えてもよい。各レンティキュラス
クリーンの各レンティキュールは各スリットと位置合わ
せされており、それにより、ディスプレイのビューイン
グ領域に位置する観察者の左眼および右眼が左のイメー
ジおよび右のイメージをそれぞれ見ることができるよう
に空間光変調器４５あるいは４７の照明方向が制御され
る。この領域を正スコピックビューイング領域と称す
る。
【００９２】偽スコピックビューイング領域、すなわ
ち、観察者の左眼に右のイメージが見え、右眼に左のイ
メージが見える領域が生成されるのを防ぐためには、ス
リットのピッチをスリット幅の二倍よりも大きくする。
すなわち、スリット幅をレンティキュラピッチの３分の
１未満にする。図１２に示されるような好ましい実施の
形態では、各スリット幅はスリットのピッチの４分の１
と実質的に等しい。左側のイメージを、メインビームが
形成する扇形の領域５０内で見ることができ、スリット
の間の空間によって扇形領域５０の側に扇形領域５０の
３倍に等しい角度で広がる暗い領域が生じるように、各
レンティキュールは各々のスリットと位置合わせされ
る。これらの暗い領域の両側には、符号５１で示される
ような二次ビームによる扇形領域が生成される。
【００９３】図１７は、ビームコンバイナ４９によって
ビームが結合された後の、図１６に示されるディスプレ
イの出力を示している。ディスプレイの前には、暗い領
域、すなわち「イメージが無い」領域５４によって副次
的な正スコピックビューイング領域５３から分離された
状態で、メインビームによる正スコピックビューイング
領域５２がある。従って、観察者の位置とは無関係に、
図１６に示されるディスプレイによる偽スコピックビュ
ーイング領域は生成されない。
【００９４】図１６に示されるディスプレイは、ディス
プレイ内の「クロストーク」を低減させるという利点を
さらに有している。図１８（ａ）から図１８（c）は、
欧州特許出願第93310071.1号の図１４に示されているも
のに類似のタイプのディスプレイにおけるクロストーク
の影響を示している。図１４に示されるディスプレイは
添付図面の図１６のディスプレイに類似しているが、ス
リット幅がスリットのピッチの実質的に半分である。す
なわち、スリット幅がスリットとスリットの間の空間に
実質的に等しい。図１８（ａ）および図１８（ｂ）に各
々示されるように、例えば図１８（ａ）の符号５５で示
されるような量の光が実質的に流出している。図１８
（ｃ）は結合された出力を示す。これによって、光が実
質的に流出し、それ故に観察者が見る左のイメージと右
のイメージの間にクロストークが存在することがわか
る。
【００９５】図１９（ａ）から図１９（ｃ）は、スリッ
トのピッチがスリット幅の４倍に実質的に等しい図１６
のディスプレイに関する図面であり、図１８（ａ）から
図１８（ｃ）に各々対応する。スリットとスリットの間
の距離が事実上より大きくなり、それによって光のロー
ブが生成されるために、光の流出量は大幅に減少する。
特に、図１８（ｃ）に示される場合では、光は両側から
ウインドウに流出するが、図１９（ｃ）に示される場合
では、光は片側のみからウインドウに流出する。従っ
て、イメージとイメージの間のクロストークは大幅に減
少する。
【００９６】このクロストークを生じさせる重要なメカ
ニズムは、図２０に示されるように、軸外れをおこした
光が、レンズ表面によってレンズ内側に全反射されると
いうことが考えられる。スリット５６からの光は、位置
合わせされたレンティキュール５７およびそれに隣接す
るレンティキュール５８および５９を通過する。しか
し、スリット５６から隣のレンティキュール６０および
６１に導かれる光は、レンティキュールの表面から内側
に全反射され、スリットを規定するシャッター６２に戻
る。次に、光の一部はシャッターの不透明領域により反
射され、その結果光が図１８および図１９に示されるよ
うに流出する。
【００９７】内側への全反射（ＴＩＲ）の影響は様々な
技術によって減少させることができる。例えば、シャッ
ター６２の不透明領域の反射性を減少させてもよい。ま
た、軸外れをおこした光を防止あるいは減少させるよう
に、シャッター６２に照射される光が広がる角度を小さ
くしてもよい。これは、例えばランバートのディフュー
ザの出力を、より角度的に急峻にピークに達する出力に
変換する輝度強化フィルム（３Ｍ社から入手可能）を用
いることによって達成される。あるいは、日よけ用ブラ
インドの材料を用いてもよい。
【００９８】ＴＩＲを減少させる別の技術は、レンズ表
面とシャッター６２との間にニュートラルデンシティフ
ィルター（中性フィルター）を配置することである。そ
して、必要とされる透過光はニュートラルデンシティフ
ィルターを一度通過するが、望ましくない光はニュート
ラルデンシティフィルターを一度以上通過し、必要とさ
れる透過光より減衰されなければならない。ニュートラ
ルデンシティフィルターは単一の層であってもよいし、
例えばレンティキュラシートで拡散されてもよい。さら
に、ＴＩＲが生じる角度の範囲を縮小するように、反射
防止コーティングをレンティキュールの表面に設けても
よい。
【００９９】図２１は、観察者の見る位置を追従し得る
ようにする、図１６に示されるディスプレイのタイプを
改変したものを示している。図２１はディスプレイの片
方の「腕部」、つまり一方の眼にイメージを示すように
構成された部分を示しており、もう一方の腕部はこの腕
部と実質的に同一である。シャッター６２は延ばされた
光源６３とレンズアレイ６４との間に設けられ、機械式
アクチュエータ６５に接続されている。観察者６６の位
置を追従する手段（図示せず）が設けられ、この手段か
らアクチュエータ６５に制御信号が与えられ、それによ
って観察者が３Ｄイメージを見ることができるように、
レンズアレイ６４に対してシャッター６２が配置され
る。
【０１００】図２２は、矢印６７および６８の方向に観
察者を追従するようにシャッター６２を移動させること
で得られる効果を示している。
【０１０１】図２３は観察者を追従する別の構成を示す
図であり、ディスプレイの片方の腕部を示している。も
う一方の腕部もこの腕部と実質的に同一である。このデ
ィスプレイにおいて、機械的に可動なシャッター６２お
よびアクチュエータ６５に代えてプログラム可能なシャ
ッター６９が用いられている。プログラム可能なシャッ
ター６９は、例えば液晶空間光変調器を有していてもよ
く、この液晶空間光変調器は、観察者６６の動きに追従
するように位置が移動可能である透明スリットを与える
ように制御される。
【０１０２】図２４は、透明ガラスあるいはパースペッ
クス（ＲＴＭ）などのプラスチック材料製の延ばされた
光源６３の一例を示している。例えば直径４ｍｍの冷陰
極蛍光管を配置するための溝７０がブロックに形成され
る。ブロック６３の上部表面は、例えば厚さ３ｍｍの、
ランバートのディフューザ７１で被覆されている。例え
ば光学的に反射性の材料で被覆することによって、ブロ
ック６３の残りの表面は光学的に反射性にされ、それに
よってブロックは光導波路になる。
【０１０３】図２５に示される延ばされた光源は、蛍光
管の数を増加させるように円筒形の穿孔７２が形成され
ている点で、図２４に示されている延ばされた光源とは
異なっている。さらに、ディフューザ７１の厚さも１ｍ
ｍと薄くなっている。従って、光源の光出力を増加させ
ることができる。図２６に示されるように、３Ｍ社製の
ＢＥＦ（輝度強化膜）７３をディフューザ７１の上に配
置することによって、さらに光源の光出力を大きくする
ことができる。光学的ゲインは膜７３によって一方の軸
方向のみに与えられ、その結果、視角の変化と共に輝度
も変化し得る。しかし、光学的ゲインは水平軸方向に与
えられ得る。水平軸方向においては、観察者の動きに伴
う輝度の変化が実質的に観察できないように、観察者の
移動角度の自由度は比較的小さい。
【０１０４】図４１に示されている３Ｄ自動立体ディス
プレイは、図１０に示されている構成と類似のディスプ
レイ構成に図２４から図２６に示されているタイプのイ
ルミネータをイルミネータ１６３として利用したもので
ある。従って、図１０のオブザーバトラッキングシステ
ム、イルミネータ制御器および光源に代わって２つの固
定イルミネータ１６３が用いられており、この２つのイ
ルミネータ１６３は観察者１９０および１９２がディス
プレイを同時に見ることができるように継続的に照明さ
れる。同様に、３番目の観察者がディスプレイを見るこ
とができるように、第３の固定光源を付加してもよい。
さらに光源を設けてもよいが、小ささ、配置、光学的性
能などを考慮すると、光源の全体数は制限される。
【０１０５】固定されたイルミネータ１６３は継続的に
照明されてもよいが、例えば手動で操作されるスイッチ
によって、固定されたイルミネータ１６３のうち照明さ
れているものを制御することも可能である。従って、デ
ィスプレイを見ることが可能な位置、あるいは同時にデ
ィスプレイを見ることができる見る人の数に対して、デ
ィスプレイは切り換えられてもよい。
【０１０６】例えば図１０の符号１で示されるタイプの
プログラム可能な光源は、固定イルミネータ１６３を与
えるように用いられ得るが、光の漏れおよび反射の問題
によって望ましくない視覚的アーチファクトが生じるこ
とになり得る。個別固定イルミネータ１６３を用いるこ
とによって、イルミネータを光学的に分離するために有
効なスクリーニングを用いることができるようになり、
それによってそのような問題が回避あるいは減少され
る。
【０１０７】ディスプレイ内の空間光変調器から反射さ
れた光によって生じるコントラスト損失を減少させるた
めに、ニュートラルデンシティフィルターを空間光変調
器の前に配置してもよい。ディスプレイによって発せら
れた光はフィルターを一度通過し、反射された光はフィ
ルターを二度通過する。すなわち、反射された光は、外
部からフィルターを通過して空間光変調器に達し、再び
フィルターを通って戻る。従って、ディスプレイからの
光はフィルタのみによって減衰されるのに対して、反射
された光はフィルターによって二度、空間光変調器での
反射によって一度減衰される。照明の背景レベルが比較
的低い用途に対しては、ディスプレイを直接見ることが
できるようにニュートラルデンシティフィルターは光路
から外れたところで移動可能であってもよい。
【０１０８】人間の眼と眼の距離は、約４８ｍｍから約
７８ｍｍの間にある。これを補償するために、眼間を調
整することが３Ｄディスプレイに必要となることがあ
る。例えば、図１０に示されるディスプレイの場合は、
眼間を調整するようにミラー２３および２４のいずれか
あるいは両方を傾斜させてもよい。２つ以上の光源が設
けられているディスプレイの場合は、眼間を調整するよ
うに光源の大きさおよび位置を変化させてもよい。延ば
された光源およびプログラム可能なシャッターを用いた
ディスプレイの場合は、例えば図２３に示されるよう
に、一方の光源のプログラムシャッターにおけるスリッ
トの位置を他の光源に対して調整することによって眼間
調整が行われ得る。
【０１０９】一般的に、眼間調整を行うために、左側お
よび右側のビューが見える角度を変更するいかなる技術
を用いてもよい。
【０１１０】３Ｄディスプレイは、１つ以上の空間光変
調器を通過する光を集光あるいは導くためのレンズを一
般的に有している。そのようなレンズは、大型化、軽量
化および低コスト化を行い、高い開口数および軸外れ収
差の補償度合いを与える能力を有するフレネル屈折レン
ズでもよい。あるいは、レンズアレイまたはレンティキ
ュラスクリーンがこの目的のために用いられ得る。これ
らのタイプの装置は、「反復的光学構造」とよぶことが
できる。
【０１１１】典型的な反復的光学構造は、空間光変調器
を形成する液晶装置の絵素と同じオーダーのピッチを有
し得る。そのような反復的な光学構造がＳＬＭの表面に
隣接して配置されると、規則的に配置された画素と同じ
間隔を有するレンズの溝に対応する様々な角度でモアレ
縞が観察できる。このモアレ縞によって望ましくない視
覚的アーチファクトが生じ得る。
【０１１２】フレネルレンズは、溝パターンが形成され
た基板を有している。散乱および非連続的な屈折変化が
溝の境界で起こり、その結果、特定の方向から見るとレ
ンズ内で強度が変化する。一般的にこのような変化は、
通常の距離で見ている観察者の解像度の限界よりも小さ
い。しかし、そのようなレンズがブラックマスク構造を
有し得る液晶装置ＬＣＤなどのＳＬＭに近接していると
き、観察可能な空間周波数でモアレビーティングが生じ
得る。オブザーバトラッキングを備えた３Ｄディスプレ
イの場合、観察者の動きおよびそれに続くトラッキング
が縞の外観を変化させることになり、それによって縞が
ハイライトとなって現れるので、モアレ効果を除去する
ことが重要である。
【０１１３】図２７は、空間光変調器２７および２８に
よって与えられたビューがビームコンバイナ２９によっ
て組み合わせられ、観察者に３Ｄイメージを与える自動
立体３Ｄディスプレイを示している。例えば図１３に示
されている、１ａおよび１ｂタイプの光源は、フレネル
レンズ２５および２６を介してＳＬＭを照明する。
【０１１４】モアレ縞効果を減少あるいは除去するため
には、ＳＬＭに対してフレネルレンズによって生じる強
度変化を減少あるいは除去するために十分な距離だけ、
レンズ２５および２６をそれぞれＳＬＭ２７および２８
から離す。特に、それぞれのＳＬＭの各画素によって一
部のレンズ溝が解像されるように、レンズがＳＬＭから
離される。観察者が軸から外れて移動しても、各レンズ
の一部を各ＳＬＭを介して見ることができるように、レ
ンズ２５および２６はＳＬＭ２７および２８よりも大き
い。
【０１１５】図２８は、図１６に示したタイプの自動立
体３Ｄディスプレイを示している。この場合、光源４６
および４８のレンズアレイあるいはレンティキュラスク
リーンは、モアレ縞効果を減少させるあるいは除くため
に十分な分だけそれぞれＳＬＭ４５および４７とは間隔
をあけて配置されている。
【０１１６】モアレ縞を減少あるいは除去する他の手段
を設けてもよい。例えば、ＳＬＭの画素ピッチとフレネ
ルレンズの溝ピッチとの間の差を大きくしてもよい。し
かし、例えば、多数の角度においてモアレ縞が除去され
なければならない球形レンズにおいては、これを実行す
るのは困難であり得る。
【０１１７】あるいは、ＳＬＭの画素ピッチと実質的に
同じ水平方向の溝ピッチを有する円筒形のフレネルレン
ズを用いてもよい。しかし、レンズの製造に要求される
ピッチ許容度のために、実施は困難である。
【０１１８】さらに、対応するＳＬＭに対して各光学構
造を振動させ、縞を実質的に見えなくなるようにするよ
うに縞を一時的にぼやけさせることが可能である。しか
し、これを実行するのは困難であり、観察者に見えるク
ロストークの劣化が生じ得る。
【０１１９】多くの空間光変調器は、変調器の平面の法
線のまわりの視角に対して非対称に変化するコントラス
ト特性を有している。例えば、ツイスティッドネマチッ
ク液晶ディスプレイの形の空間光変調器は、鉛直方向
（空間光変調器に対して近づいたり、遠ざかったりする
方向）にある視角について非対称なコントラスト特性を
示す。これは図２９に示されている。図２９はツイステ
ィッドネマチック液晶装置のノーマリホワイトモードに
ついての等コントラスト視角図であり、T. Schefferお
よびJ.Nehring著「Liquid Crystals, Applications and
Uses」編集B.Brahadur、Pub. World Scientific 199
0、第１巻、第１０章「Twisted Nematic andSupertwist
ed Nematic Mode LCDs」の中の図に基づくものである。
暗く影をつけられた領域は最大コントラストが１００：
１あるいはそれ以上である視角を表し、それよりも薄く
影をつけられた領域はコントラストが２０：１と１０
０：１との間である視角を表している。鉛直方向におけ
る最良の視角領域が法線あるいは水平軸上にある場合、
パネルは図３０（ａ）に示されるように「１２時方向パ
ネル」として記載され、最良の視角領域が水平軸下にあ
る場合、装置は図３０（ｂ）に示されるように「６時方
向パネル」として記載される。通常、この方向は、１２
時方向パネルについては図３１（ａ）に、６時方向パネ
ルについては図３１（ｂ）に示されている、装置の出力
偏光子の方向に対応する。
【０１２０】例えば図１０に示されているタイプの、ビ
ーム結合ディスプレイの一部が図３２に示される。液晶
空間光変調器２７および２８の出力は、ビームコンバイ
ナ２９によって組み合わせられる。ＳＬＭ２８は右のビ
ューを形成し、ＳＬＭ２７は左のビューを形成する。図
３２は、ビームコンバイナ２９と対向するＳＬＭ２７お
よび２８の偏光子の偏光方向を示している。ＳＬＭ上の
イメージの配向は液晶装置の通常の動作と同じである
が、光はＳＬＭ２８を正方向に透過するのに対して、Ｓ
ＬＭ２７は正方向とは逆方向に透過する。この結果、Ｓ
ＬＭ２８は１２時方向パネルとなり、ＳＬＭ２７は６時
方向パネルとなる。
【０１２１】図３３（ａ）はＳＬＭ２７および２８のコ
ントラスト特性を示す図であり、縦列で示されている階
調は、ＳＬＭに対して鉛直方向における観察者の位置に
対するコントラストレベルを表している。従って、コン
トラストレベルは、符号１５０で示される比較的限られ
た鉛直方向の範囲内においては同様の値を有している。
これによって、誤った場所に位置する観察者に対して視
覚的応力が生じ、プルフリヒ効果が誘発され得るので、
このコントスト性能は不利である。
【０１２２】ＳＬＭ２７からの光はビームコンバイナ２
９によって反射されるので、光が担持しているイメージ
は、ＳＬＭ２８が担持しているイメージに対して横方向
に反転される必要がある。図３２に示される構成におい
て、この横方向の反転は反対方向にＳＬＭを照明するこ
とによって達成され得るが、これによって調和しないコ
ントラスト性能が生じてしまう。
【０１２３】図３４は図３２に示されているタイプのデ
ィスプレイを示しているが、図３４においてＳＬＭ２７
は通常方向に照明されている点で異なっている。ＳＬＭ
２７によって表示されているイメージは、ＳＬＭ２７お
よび２８の両方が見る者に対して１２時方向パネルとな
るように電気的に横方向に反転される。図３２に示され
ている構成の欠点を克服するように、図３３（ｂ）に示
されるようにパネルに対して鉛直方向にある視角に関す
るパネルのコントラスト性能が実質的に調和される。
【０１２４】英国特許出願第9324703.9号において、観
察者の位置は追従され、ディスプレイは容認される範囲
内の位置で自動立体３Ｄイメージを観察者に提示するよ
うに調整されている。この英国特許出願第9324703.9号
に記載されるように、１つ以上の光源とレンズなどの撮
像装置との相対位置は観察者を追従するように変化させ
られる。観察者が移動するときの輝度の変動は５％未満
に制限されることが望ましいと考えられる。実際に可動
である光源を設けることによってこれを実現することが
可能になり、このような光源を設けるためには様々な技
術が既存である。例えば、光源を単数あるいは複数のレ
ンズに対して機械的に移動させてもよい。しかし、この
ような構成には応答速度の問題があり、比較的大きい照
明光源に対して実行するのは困難であることがある。
【０１２５】別の利用可能な技術として、可動発光領域
をスクリーンに設けるように制御された陰極線管を用い
ることが挙げられる。しかし、このような構成は、特に
高輝度陰極線管に対して、比較的大型でなければならな
い。さらに、このような陰極線管は、光学的性能に影響
を与える湾曲した出力スクリーンを一般的に有してい
る。
【０１２６】図３５（ａ）および図３５（ｂ）は、英国
特許出願第9324703.9号の図５に示されているタイプの
自動立体３Ｄオブザーバトラッキングディスプレイを示
している。このディスプレイは、収束フレネルレンズの
ようなレンズ１６１と連関されている液晶装置１６０の
形をしたＳＬＭを備えている。照明光源１６２はバック
ライトの形をした延ばされた光源（図示せず）を備え、
このバックライトの正面には低解像度の液晶空間光変調
器であるシャッターアレイ１６３が配置されている。シ
ャッターアレイ１６３は、観察者の位置を追従する手段
（図示せず）によって制御される。
【０１２７】使用時には、シャッターアレイ１６３は、
エレメント１６４および１６５が透明でアレイ１６３の
他のエレメントが不透明になるように制御される。従っ
て、バックライトを伴う透明なエレメント１６４および
１６５は、レンズ１６１によって観察者の左眼１６７が
位置する領域１６６に結像される１つの光源を備えてい
る。エレメント１６４および１６５からの光は、液晶装
置１６０によって変調され、３Ｄイメージの左側のイメ
ージを観察者の左眼１６７に提示する。
【０１２８】その後、エレメント１６４および１６５は
不透明になるように制御され、エレメント１６８および
１６９は透明にされ、別の光源として作用する。エレメ
ント１６８および１６９からの光は、レンズ１６１によ
って観察者の右眼１７１が位置する領域１７０に結像さ
れる。この光は、右眼１７１によって観察される３Ｄイ
メージの第２のイメージに応じて液晶表示装置１６０に
よって変調される。そして、観察者がフリッカを知覚で
きないようにするためにこの一サイクルの動作は十分に
速い速度で反復され、この結果、ディスプレイは時間多
重化によって自動立体３Ｄイメージを示す。
【０１２９】図３５（ｂ）は、観察者が矢印１７２の方
向に移動したときのディスプレイの動作を示している。
観察者の動きに平滑に追従し、観察者が確実に自動立体
３Ｄイメージを見続けることができるようにするため
に、シャッターアレイエレメント１７３および１６４は
左眼１６７に対して結像され、シャッターエレメント１
６５および１６８は右眼１７１で結像される。従って、
シャッターエレメント１７３および１６４からの光は左
眼用イメージを伴って装置１６０によって変調され、シ
ャッターエレメント１６５および１６８からの光は右眼
用イメージを伴って装置１６０によって変調される。シ
ャッターアレイ１６３およびバックライトは、従って矢
印１７４の方向への照明光源の移動をシミュレートし、
それによって観察者の移動を追従する。
【０１３０】図３６（ａ）および図３６（ｂ）に示され
るディスプレイは、図３５（ａ）および図３５（ｂ）に
示されるディスプレイと類似するが、解像度がより低い
シャッターアレイ１６３を用いている。この場合、観察
者の両眼１６７および１７１が図に示すような位置にあ
る図３６（ａ）において、シャッターエレメント１７５
のみがレンズ１６１によって左眼１６７で結像されるの
に対して、シャッターエレメント１７６および１７７は
右眼１７１で結像される。図３６（ｂ）に示されるよう
に矢印１７２の方向に観察者が移動すると、左眼１６７
で結像される光を発するようにシャッターエレメント１
７６および１７８が制御されるのに対して、右眼１７１
で結像される光を発するようにエレメント１７６のみが
制御される。
【０１３１】図３７（ａ）および図３７（ｂ）は、図３
５（ａ）および図３５（ｂ）に示されるディスプレイと
類似するディスプレイを示しているが、すべてのシャッ
ターエレメントが連続して閃光を発するような異なる動
作をするシャッターアレイ１６３を伴う。特に、図３７
（ａ）に示される位置にある観察者に対しては、シャッ
ターエレメント１７３および１８０はシャッターエレメ
ント１６８および１６９と同期して動作させられ、シャ
ッターエレメント１８１および１８２はシャッターエレ
メント１６４および１６５と同期して動作させられる。
このような配置は、ある状態に長時間切換えておいた場
合にある種の液晶装置で見られ得る蓄積効果を低減する
助けとなる。そのような効果は、ディスプレイの軸から
遠く離れて配置されたシャッターエレメントには起こり
やすいものである。図１から図５に示したような光源自
体が切換えられるディスプレイにおいては、すべての光
源を連続的に切換えて動作させることは、寿命による光
源の輝度の劣化を低減する助けとなる。１人以上の観察
者が存在する場合、各観察者に対してシャッターアレイ
１６３のそれぞれ異なる部分を同様に制御してもよい。
【０１３２】図３７（ｂ）は、観察者が矢印１７２の方
向に移動したときの動作を示している。この場合、シャ
ッターエレメント１８０、１６５、１６８および１８２
は同期するように制御され、残りのシャッター１７３、
１６４、１６９および１８１は同期するように動作させ
られる。
【０１３３】図３８（ａ）および図３８（ｂ）は、図３
６（ａ）および図３６（ｂ）に示されるタイプの低解像
度のシャッターアレイ１６３の、図３７（ａ）および図
３７（ｂ）に示したような動作モードを示している。特
に、図３８（ａ）および図３８（ｂ）は、レンズのアレ
イを用い、かつ図３５（ａ）から図３７（ｂ）に示した
ものよりも高い解像度のシャッターエレメントを用いて
いる小型の時間多重化ディスプレイを示しており、各レ
ンズに対して一群の「イルミネータ」を伴う。図３６
（ａ）および図３６（ｂ）に示されるディスプレイの場
合と同様に、有効照明エレメントは、左眼１６７に対し
てと右眼１７１に対してでは異なる大きさを有してい
る。
【０１３４】図３９（ａ）および図３９（ｂ）は、英国
特許出願第9324703.9号の図１に示されているものと類
似のタイプの自動立体３Ｄディスプレイを示している
が、図３８（ａ）および図３８（ｂ）に示したタイプ
の、延ばされた光源（図示せず）ならびにシャッター１
６３ａおよび１６３ｂを備えている点で異なっている。
この場合、右側のイメージに対して光はシャッター１６
３ａを通過し、左側のイメージに対して光はシャッター
１６３ｂを通過する。光は連続的にシャッター１６３ａ
および１６３ｂを通じて与えられ、その結果、それらか
らの光路は、液晶空間光変調器１６０ａおよび１６０ｂ
に与えられる右側および左側のイメージによりそれぞれ
変調される。２つの収束レンズアレイ１６１ａおよび１
６１ｂが設けられており、それぞれ右眼１７１および左
眼１６７において有効な光源を結像する。左側および右
側のイメージは、ビームコンバイナ１８５によって結合
される。
【０１３５】図３９（ｂ）は、矢印１７２の方向への観
察者の移動に応じ、ディスプレイが観察者の動きを追従
できるようにするための、シャッター１６３ａおよび１
６３ｂの動作の変化を示している。
【０１３６】図４０（ａ）および図４０（ｂ）は、英国
特許出願第9324703.9号の図３に示されているものと類
似のタイプの自動立体３Ｄディスプレイを示している。
このディスプレイは、２つの光源の代わりに、図３５
（ａ）および図３５（ｂ）に示されているタイプの単一
の光源１６２と共にビームスピリッタ１８６および反射
部材１８７および１８８を備えた光分割構造が用いられ
ている点で図３９（ａ）および図３９（ｂ）に示されて
いるディスプレイとは異なっている。照明光源１６２か
らの光は、それぞれ左眼１６７および右眼１７１の位置
で結像される２つの光源をまねするように分割される。
図４０（ｂ）は、矢印１７２の方向へ観察者が移動した
結果の動作をここでも示すものである。
【０１３７】図３９（ａ）および図３９（ｂ）に示した
タイプのディスプレイにおいては、光源およびシャッタ
ー１６３ａからの光はビームコンバイナー１８５によっ
て透過されるが、光源およびシャッター１６３ｂからの
光はビームコンバイナ１８５によって反射される。この
ため、色差に混乱が生じ得る。これは、ビームコンバイ
ナー１８５の反射特性および透過特性は、色に対して様
々に変化するからである。しかし、図４０（ａ）および
図４０（ｂ）に示されるタイプのディスプレイはこの現
象を示さない。特に、ビームスプリッタ１８６およびビ
ームコンバイナ１８５を実質的に同一にすることによ
り、ビームスピリッタ１８６を通り、ミラー１８７を介
してビームコンバイナ１８５により反射される光路が１
度の透過と２度の反射を受けるのに対して、ビームスプ
リッタ１８６により反射される光はミラー１８８によっ
て反射されビームコンバイナ１８５によって透過される
ので、同様に２度の反射と１度の透過を受けることにな
る。従って、２つの光路に沿って通過する光において
は、同じように色がマッピングされるので色差は低減も
しくは排除される。
【０１３８】図３５（ａ）から図４０（ｂ）に示される
実施態様の照明光源は、上記のようにシャッターと連関
された延ばされた光源、あるいは個別光源の連続したア
レイを備え得る。いずれの場合においても、これらの実
施態様によって、オブザーバトラッキングを行う構成に
おいて、比較的低い空間解像度のシャッターあるいは光
源アレイを用いることが可能になる。例えば、図１から
図５のタイプの光源は、蛍光管の大きさによって解像度
が制限されているにもかかわらずオブザーバトラッキン
グディスプレイにおいて用いられ得る。
【０１３９】図４２（ａ）および図４２（ｂ）は図１０
の実施例に類似した実施例を示しているが、レンズ２５
および２６がディスプレイの残りの部分に対して角度が
調整可能であるように配置されている。
【０１４０】観察者がレンズ２５および２６の光軸上に
位置していない図１０の実施例においては、レンズ２５
および２６の収差性能によって観察者「ウィンドウ」で
結像される光源のイメージの質が劣化され得る危険があ
る。これは増加したクロストークおよびレンズアパーチ
ャのアンダフィリングによりディスプレイイメージを劣
化させ、見る人の動きの自由度を制限する結果になる。
図４２（ａ）および図４２（ｂ）の実施態様において、
角度が調整可能なレンズ２５および２６によって、レン
ズは観察者の眼を各々レンズ２５および２６の光軸上あ
るいは光軸の近くに配置するようにレンズ２５および２
６を移動させることが可能になる。
【０１４１】観察者が図４２（ａ）に示した位置から出
発し、矢印２００によって示される方向に向かって図４
２（ｂ）に示す位置まで移動すると、立体イメージを新
しい場所に与えるために、光源１の以前に照明されてい
た部分の照明は消され、違う部分が照明される。上記の
ように、観察者の位置のビューイング「ウインドウ」の
質の劣化を最小化するためには、光軸を新しい観察者の
位置に実質的に合わせるようにレンズ２５および２６を
回転させる。
【０１４２】レンズ２５および２６は同時に同一量だけ
動かされるので、レンズ２５および２６を移動させるた
めに適した伝動装置を用いてレンズ２５および２６を共
通の回転ステージ上に配置することが好都合である。レ
ンズの移動は高速スイッチング光源と比較すると遅くな
りやすいことが理解されるであろう。従って、立体イメ
ージはトラッキングの間維持されてもレンズ２５および
２６が所望の位置に達するまではイメージは劣化してい
る可能性がある。
【０１４３】本実施態様は、比較的速い観察者の動作お
よび広い視角が与えられ得るという利点を有しているこ
とが理解されるであろう。２人以上の観察者が存在する
場合、レンズ２５および２６は観察者のうちの一人を追
従するように構成され、観察者は質が向上したイメージ
を見ることができる。あるいは、観察者がそれぞれほぼ
等質のイメージを見ることができるようにレンズを移動
させてもよい。この場合、観察者の眼はある距離だけ軸
から外れ、観察者はそれぞれほぼ等質のイメージを見る
ことができる。
【０１４４】レンズ２５および２６は、観察者の鉛直方
向の移動（前後の移動）を補償して移動するように配置
される。それによりディスプレイは、より大きい鉛直方
向のビューイング自由度を与えられる。レンズ２５およ
び２６はＳＬＭ２７および２８の後方に設けられるの
で、観察者にはレンズの動きはほぼあるいは全くわから
ない。
【０１４５】図４３は図１１に示されている実施態様と
類似の実施態様を示しているが、イメージの劣化を低減
し移動の比較的広い自由度を得るために、レンズ３３が
上記のように角度によって調整可能である。また、光源
はレンズの回転と共同して移動し、それによってより大
きなビューイング自由度が与えられる。
【０１４６】図４４（ａ）および図４４（ｂ）に示され
る実施態様は図２８に示される実施態様と類似している
が、レンティキュラスクリーン４６および４８は連関さ
れたパララックスバリアと共に角度的に調整可能であ
る。本実施態様においては、例えば矢印２０２によって
示される方向への観察者の移動は、上記のように連関さ
れたレンティキュラスクリーンに対するパララックスバ
リアの平行移動によって、あるいはレンティキュラスク
リーン／パララックスバリア間の角度的位置を調整する
ことによって追従され得ることが理解されるであろう。
図４５は、連関されたレンティキュラスクリーンに対し
てパララックスバリアが相対的に移動すると、そこから
イメージを見るウインドウが平行移動し、レンティキュ
ラスクリーン構成が回転すると、ビューイングウインド
ウも回転して移動することを示している。もちろん、ト
ラッキング自由度および速度を同時に向上させるため
に、これらの技術を組み合わせてもよい。
【０１４７】このような小型イルミネータ構成を高速パ
ネルディスプレイと関連して用いてもよい。各ＳＬＭの
後方にイルミネータが提供されることによって、観察者
に移動部が見えにくくなる。
【０１４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光源は、
複数の光放射部と、これらのそれぞれからの光を受け取
り出力する光導波路を備えており、各導波路の出力は切
れ目なく連続して配置されている。このため、このよう
な光源を例えば表示装置の照明として用いた場合には、
隣接する光放射部間の隙間を表示を見る人に視認しにく
くすることができる。また、複数の光放射部は個別に制
御可能であるので、これらを順に点灯することにより、
可動式の光源の移動をなめらかにシミュレートすること
ができる。
【０１４９】本発明の方向性ディスプレイでは、湾曲し
た反射板によって、光源からの光を偏向し、光源の像を
観察者の位置で結ばせる。これにより、ディスプレイの
大きさを小さくすることが可能となり、特にディスプレ
イの後方作動距離を小さくすることができる。
【０１５０】本発明の他の方向性ディスプレイは、空間
光変調器と、それを照明する光源と、ピッチが各アパー
チャの幅の２倍よりも大きいアパーチャアレイと、パラ
ラックススクリーンとを有している。それにより、右眼
に対して提示されるべきイメージと左眼に対して提示さ
れるべきイメージとが入れ替わってしまう領域がディス
プレイの前方に生成されるのを防ぐことができる。した
がって、観察者が移動した場合であっても、観察者の両
眼は、それぞれに対して提示された適切なイメージを受
け取ることができる。
【０１５１】本発明のさらに他の方向性ディスプレイ
は、例えばレンティキュラスクリーンのような光学素子
が複数個反復的に形成されている反復的光学構造と、こ
の反復的光学構造を介して照明される空間光変調器とを
備えており、さらにこのような構成において生じてしま
うモアレ縞を見えなくする手段を備えている。したがっ
て、表示されるイメージの質を向上させることができ
る。
【０１５２】本発明のさらに他の方向性ディスプレイで
は、鉛直方向にある視角に関して非対称に変化するコン
トラストを有する一対の空間光変調器を用いて、第１の
イメージビューおよび第２のイメージビューによって光
を変調している。さらに、空間光光変調器は、第１のイ
メージビューは第１の方向で、第２のイメージビューは
第２の方向で見られるようにするための手段と協同し
て、第１の方向において、鉛直方向にある視角について
第２の方向におけるそれと同じように変化するコントラ
ストを提供する。これにより、観察者の位置とは無関係
に、第１および第２のイメージビューを実質的に均一な
コントラストで与えることができる。
【０１５３】また、本発明のさらに他の方向性ディスプ
レイは、光源の像を、空間光変調器によって提示された
イメージで変調した後に観察者の位置で結ばせるための
レンズを角度的に調整可能にしている。これにより、レ
ンズの収差に起因するイメージの劣化を低減することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を構成する光源を示す図
である。
【図２】図１に示される光源の一部をより詳細に示す図
である。
【図３】本発明の第２の実施例を構成する光源を示す図
である。
【図４】図３に示される光源の一部をより詳細に示す図
である。
【図５】さらに光学ディフューザを有する、図１の光源
の一部を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例を構成する光源を示す図
である。
【図７】例えば、図６に示されるタイプの光源の一部を
示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例を構成する光源を示す図
である。
【図９】本発明の第５の実施例を構成する光源を示す図
である。
【図１０】本発明の第６の実施例を構成し、図３に示さ
れる光源を有する３Ｄディスプレイを示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施例を構成し、図３に示さ
れる光源を有する３Ｄディスプレイを示す図である。
【図１２】本発明の第８の実施例を構成し、図３に示さ
れる光源を有する３Ｄディスプレイを示す図である。
【図１３】本発明の第９の実施例を構成し、図１に示さ
れる２つの光源を有する３Ｄディスプレイを示す図であ
る。
【図１４】本発明の第１０の実施例を構成し、図１に示
される光源を有する３Ｄディスプレイを示す図である。
【図１５】本発明の第１１の実施例を構成し、図１に示
される光源を有する３Ｄディスプレイを示す図である。
【図１６】本発明の第１２の実施例を構成する３Ｄディ
スプレイを示す図である。
【図１７】図１６のディスプレイの動作を示す図であ
る。
【図１８】（ａ）から（ｃ）は古いタイプの３Ｄディス
プレイの動作を示す位置に対する光強度を示すグラフで
ある。
【図１９】（ａ）から（ｃ）は図１６のディスプレイの
動作を示す位置に対する光強度を示すグラフである。
【図２０】３Ｄディスプレイにおけるクロストークの原
因の少なくとも一部であると考えられるメカニズムを示
す図である。
【図２１】本発明の第１３の実施例を構成する３Ｄディ
スプレイの一部を示す図である。
【図２２】観察者を追従するための図２１のディスプレ
イの動作を示す図である。
【図２３】本発明の第１４の実施例を構成する３Ｄディ
スプレイの一部を示す図である。
【図２４】図１６、図１７および図２１から図２３に示
されるタイプのディスプレイに用いられるのに適した、
延ばされた光源の例を示す図である。
【図２５】図１６、図１７および図２１から図２３に示
されるタイプのディスプレイに用いられるのに適した、
延ばされた光源の例を示す図である。
【図２６】図１６、図１７および図２１から図２３に示
されるタイプのディスプレイに用いられるのに適した、
延ばされた光源の例を示す図である。
【図２７】本発明の第１５の実施例を構成し、図１に図
示するように２つの光源を有する３Ｄディスプレイを示
す図である。
【図２８】本発明の第１６の実施例を構成する３Ｄディ
スプレイを示す図である。
【図２９】ツイスティッドネマチック液晶ディスプレイ
の「ノーマリホワイト」モードの等コントラストビュー
を示す図である。
【図３０】（ａ）および（ｂ）は１２時方向液晶ディス
プレイパネルおよび６時方向液晶ディスプレイパネルに
対する鉛直方向にある視角をそれぞれ示す図である。
【図３１】（ａ）および（ｂ）は１２時方向液晶ディス
プレイパネルおよび６時方向液晶ディスプレイパネルに
対する出力偏光子の構成をそれぞれ示す図である。
【図３２】調和しないディスプレイパネルを有する３Ｄ
ディスプレイを示す図である。
【図３３】（ａ）および（ｂ）は図３２に示すような調
和しないディスプレイパネルおよび調和したディスプレ
イパネルについての鉛直方向にある視角に対するコント
ラストをそれぞれ示す図である。
【図３４】本発明の第１７の実施例を構成する３Ｄディ
スプレイを示す図である。
【図３５】（ａ）および（ｂ）は本発明の第１８の実施
例を構成する３Ｄディスプレイおよびオブザーバトラッ
キングを示す図である。
【図３６】（ａ）および（ｂ）は本発明の第１９の実施
例を構成する３Ｄディスプレイおよびオブザーバトラッ
キングを示す図である。
【図３７】（ａ）および（ｂ）は本発明の第２０の実施
例を構成する３Ｄディスプレイおよびオブザーバトラッ
キングを示す図である。
【図３８】（ａ）および（ｂ）は本発明の第２１の実施
例を構成する３Ｄディスプレイおよびオブザーバトラッ
キングを示す図である。
【図３９】（ａ）および（ｂ）は本発明の第２２の実施
例を構成する３Ｄディスプレイおよびオブザーバトラッ
キングを示す図である。
【図４０】（ａ）および（ｂ）は本発明の第２３の実施
例を構成する３Ｄディスプレイおよびオブザーバトラッ
キングを示す図である。
【図４１】本発明の第２４の実施例を構成する３Ｄディ
スプレイを示す図である。
【図４２】（ａ）および（ｂ）は図１０の実施態様の改
変例を示す図である。
【図４３】図１１の実施態様の改変例を示す図である。
【図４４】（ａ）および（ｂ）は図２８の実施態様の改
変例を示す図である。
【図４５】図４４（ａ）および図４４（ｂ）の構成の動
作を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源 ２、１２ ブロック ３ キャビティ ４ 蛍光管 ５ 拡散面 ７ 光路 ８ ヒーターパッド １８ 反射板 ２０ ディフューザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バジル アーサー オマール イギリス国 オックスフォードシャー エ スエヌ７ ８エルジー，スタンフォード− イン−ザ−ベイル，フロッグモア レーン ２，ジ オールド フォージ

Claims (42)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の個別に制御可能な光放射手段と、 光放射手段から各々光を受け取るように構成された複数
    の光導波路と、を備えており、該複数の光導波路は、隣
    接する光導波路の間での光の通過を実質的に妨げるよう
    に配置され、かつ隣接する光出力が連続しているアレイ
    として配置された複数の光出力を有しており、該光放射
    手段のそれぞれは少なくとも１つの光エミッタを有して
    いる、光源。
  2. 【請求項２】 前記複数の光出力は一次元アレイとして
    配置されている、請求項１に記載の光源。
  3. 【請求項３】 前記複数の光出力は二次元アレイとして
    配置されている、請求項１に記載の光源。
  4. 【請求項４】 前記複数の光導波路のそれぞれは、前記
    光エミッタを１つずつ含むキャビティを有する光透過性
    材料のブロックを備えている、請求項１から３のいずれ
    か１つに記載の光源。
  5. 【請求項５】 前記ブロックは、前記複数の光出力のう
    ちの対応する１つの光出力を構成する第１の面と少なく
    とも一つの他の面とを有しており、該少なくとも１つの
    他の面は、該ブロックの内部に光を反射するか、あるい
    は光を吸収する、請求項４に記載の光源。
  6. 【請求項６】 前記少なくとも１つの他の面は反射層に
    よって覆われている、請求項５に記載の光源。
  7. 【請求項７】 前記第１の面は光を散乱させる、請求項
    ５または６に記載の光源。
  8. 【請求項８】 前記ブロックは立方体であり、該ブロッ
    クの前記第１の面は、隣接するブロックの第１の面と共
    通する平面に配置されている、請求項５から７のいずれ
    かに記載の光源。
  9. 【請求項９】 前記ブロックは楔形であり、該ブロック
    の前記第１の面は、実質的に弓型の表面に配置されてい
    る、請求項５から７のいずれかに記載の光源。
  10. 【請求項１０】 前記光導波路のそれぞれは、少なくと
    も一つの不透明バリアによって規定されるキャビティを
    備えている、請求項１から３のいずれかに記載の光源。
  11. 【請求項１１】 前記不透明バリアは光反射性である、
    請求項１０に記載の光源。
  12. 【請求項１２】 前記複数の光出力の前方に配置された
    ディフューザをさらに備えている、請求項１から１１の
    いずれかに記載の光源。
  13. 【請求項１３】 前記光エミッタは蛍光管を備えてい
    る、請求項１から１２のいずれかに記載の光源。
  14. 【請求項１４】 前記蛍光管を実質的に通常動作温度に
    維持するヒータをさらに備えている、請求項１３に記載
    の光源。
  15. 【請求項１５】 請求項１から１４のいずれか１つに記
    載の光源を有している三次元ディスプレイ。
  16. 【請求項１６】 少なくとも一つの光源と、少なくとも
    一つの空間光変調器と、該光源からの光を該少なくとも
    一つの空間光変調器を介して偏向し、観察位置で該少な
    くとも一つの光源のイメージを形成するように配置され
    た少なくとも一つの湾曲した反射板とを備えている方向
    性ディスプレイ。
  17. 【請求項１７】 前記光源は、複数の個別に制御可能な
    光エミッタを備えている、請求項１６に記載の方向性デ
    ィスプレイ。
  18. 【請求項１８】 前記光源は、クレーム１から１４のい
    ずれか１つに記載の光源を備えている、請求項１７に記
    載の方向性ディスプレイ。
  19. 【請求項１９】 前記少なくとも一つの空間光変調器は
    第１および第２の空間光変調器を備えており、前記少な
    くとも一つの湾曲した反射板は第１および第２の空間光
    変調器をぞれぞれ介して光を偏向する第１および第２の
    湾曲した反射板を備えているディスプレイであって、 該第１および第２の空間光変調器からの光を結合させる
    ビームコンバイナをさらに備えている、請求項１６から
    １８のいずれかに記載の方向性ディスプレイ。
  20. 【請求項２０】 前記少なくとも一つの光源は、単一の
    光源と、該単一の光源からの光を前記第１および第２の
    湾曲した反射板に導くビームスピリッタとを備えてい
    る、請求項１９に記載の方向性ディスプレイ。
  21. 【請求項２１】 前記少なくとも一つの光源は、前記第
    １および第２の湾曲した反射板に向けてそれぞれ光を与
    える第１および第２の光源を備えている、請求項１９に
    記載の方向性ディスプレイ。
  22. 【請求項２２】 前記少なくとも１つの湾曲した反射板
    は、前記少なくとも一つの光源からの光を集光するため
    の、湾曲した反射板上に形成された回折パターンをそれ
    ぞれ有している、請求項１６から２１のいずれかに記載
    の方向性ディスプレイ。
  23. 【請求項２３】 第１のディスプレイ手段と、第２のデ
    ィスプレイ手段と、該第１のディスプレイ手段と該第２
    のディスプレイ手段とを結合するための光コンバイナと
    を備えた方向性ディスプレイであって、該第１のディス
    プレイ手段および該第２のディスプレイ手段のそれぞれ
    は、 空間光変調器と、 延ばされた光源と、 複数のアパーチャを有するアパーチャアレイであって、
    該複数のアパーチャのピッチは該アパーチャのそれぞれ
    の幅の２倍よりも大きいアパーチャアレイと、 該複数のアパーチャからの光によって該空間光変調器の
    照明方向を制御するパララックススクリーンとを備えて
    いる、方向性ディスプレイ。
  24. 【請求項２４】 前記パララックススクリーンは、複数
    のレンズを有するアレイを備えている、請求項２３に記
    載の方向性ディスプレイ。
  25. 【請求項２５】 前記複数のアパーチャのピッチは、該
    複数のアパーチャのそれぞれの幅の３倍よりも大きい、
    請求項２３あるいは２４に記載の方向性ディスプレイ。
  26. 【請求項２６】 前記複数のアパーチャのピッチは、該
    複数のアパーチャのそれぞれの幅の４倍に実質的に等し
    い、請求項２５に記載の方向性ディスプレイ。
  27. 【請求項２７】 前記アパーチャアレイは、観察者の位
    置を追従するパララックススクリーンに対して移動可能
    である、請求項２３から２６のいずれか１つに記載の方
    向性ディスプレイ。
  28. 【請求項２８】 反復的光学構造を介して照明されるよ
    うに配置された少なくとも一つの空間光変調器と、モア
    レ縞を見えなくする手段とを備えている方向性ディスプ
    レイ。
  29. 【請求項２９】 前記少なくとも１つの空間光変調器の
    それぞれは、前記反復的光学構造の複数のエレメントが
    該空間光変調器のそれぞれの画素によって解像されるの
    に十分な距離だけ該反復的光学構造から離れている、請
    求項２８に記載の方向性ディスプレイ。
  30. 【請求項３０】 前記空間光変調器のそれぞれの画素の
    ピッチは、前記反復的光学構造のエレメントのピッチと
    は実質的に異なっている、請求項２８に記載の方向性デ
    ィスプレイ。
  31. 【請求項３１】 前記モアレ縞を見えなくする手段は、
    前記少なくとも１つの空間光変調器のそれぞれと前記反
    復的光学構造との間で相対的な振動を生成する手段を備
    えている、請求項２８に記載の方向性ディスプレイ。
  32. 【請求項３２】 前記反復的光学構造は、フレネルレン
    ズを備えている、請求項２８から３１のいずれか１つに
    記載の方向性ディスプレイ。
  33. 【請求項３３】 前記反復的光学構造は、レンズアレイ
    を備えている、請求項２８から３１のいずれか１つに記
    載の方向性ディスプレイ。
  34. 【請求項３４】 前記レンズアレイは、レンティキュラ
    スクリーンを備えている、請求項３３に記載の方向性デ
    ィスプレイ。
  35. 【請求項３５】 第１のイメージビューおよび第２のイ
    メージビューにそれぞれ合わせて光を変調する第１の空
    間光変調器および第２の空間光変調器と、該第１のイメ
    ージビューおよび該第２のイメージビューをそれぞれ第
    １の方向および第２の方向で見えるようにする手段とを
    備えた方向性ディスプレイであって、該第１の空間光変
    調器および該第２の空間光変調器のそれぞれは、鉛直方
    向にある視角について非対称に変化するコントラストを
    有しており、該手段と協同して、該鉛直方向にある視角
    に対する該第１および第２の方向において同じように変
    化するコントラストを提供する、方向性ディスプレイ。
  36. 【請求項３６】 前記手段は、前記第１の空間光変調器
    からの光を透過し、前記第２の空間光変調器からの光を
    反射するビームコンバイナを備えており、該第１の空間
    光変調器および該第２の空間光変調器は同一タイプであ
    り、該第２の空間光変調器は、該第１の空間光変調器が
    該第１のイメージビューを提示する方位とは反転された
    方位を有するイメージビューを該第２のイメージビュー
    として提示する、請求項３５に記載の方向性ディスプレ
    イ。
  37. 【請求項３７】 光源と、該光源から照射された光を変
    調する空間光変調器と、第１の観察位置で該光源を結像
    するレンズとを備えており、該レンズの角度は調整可能
    である、方向性ディスプレイ。
  38. 【請求項３８】 前記第１の観察位置が前記レンズの光
    軸上に実質的にあるように該レンズを移動させる手段を
    さらに備えている、請求項３７に記載の方向性ディスプ
    レイ。
  39. 【請求項３９】 前記光源は、前記レンズの移動と協同
    して移動する、請求項３７あるいは３８に記載の方向性
    ディスプレイ。
  40. 【請求項４０】 前記光源は、回転するように構成され
    ている、請求項３９に記載の方向性ディスプレイ。
  41. 【請求項４１】 前記光源は、縦方向に移動するように
    構成されている、請求項３９あるいは４０に記載の方向
    性ディスプレイ。
  42. 【請求項４２】 前記レンズによって第２の観察位置で
    結像される他の光源と、前記第１の観察位置および該第
    ２の観察位置でのイメージの質が最大化される位置に該
    レンズを移動させる手段とをさらに備えている、請求項
    ３７に記載の方向性ディスプレイ。
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