JPH09205661A - 視点補正自動立体表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視覚的アーチファクトが少ない自動立体表示
装置を提供する。 【解決手段】 少なくとも１つのディスプレイ装置およ
び光学系を備えた視点補正自動立体表示装置において、
該光学系が該ディスプレイ装置と協働し、それにより、
ウィンドウ平面に複数の視覚ウィンドウを形成し、該視
覚ウィンドウの隣接する対は横方向にオーバーラップす
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、自動立体表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】物を見る通常の動作において、人間の２
つの目は、外界の景色(view)をそれぞれの眺め（perspe
ctives）で知覚する。これは、目と目の間の間隔(眼間
間隔)によるものである。次に、脳がこれら２つの眺め
を用いて、ある光景(scene)の中の様々な物体の距離を
見積もる。三次元(３Ｄ)画像を効果的に表示する表示装
置を得るためには、この状況を再現して、いわゆる画像
の「立体対」を片方ずつ観測者のそれぞれの目に供給す
る必要がある。

【０００３】異なるビューをそれぞれの目に供給する方
法によって、３Ｄ表示装置は、立体表示装置および自動
立体表示装置の２つの型に分類される。典型的に、立体
表示装置は両画像を広い視覚エリアにわたって表示す
る。ある公知の型の構成においては、観測者は、ヘッド
マウント式表示装置(head mounted displays)のよう
な、２つのヘッドマウント式セパレートチャネル(head
mounted separate channels)を装着する。各チャネル
は、画像の自動立体対のそれぞれを、関連する目に与え
る。他の型の立体表示装置の場合、典型的に、幅広い視
覚エリアにわたって両画像が表示される。図１は、この
ような表示装置１、および表示装置１によって得られる
幅広い出力光コーン２を示す。色(余色実体方式(anagly
ph systems)の場合)、偏光状態、または時間(シャッタ
眼鏡方式(shutter glasses systems)の場合)について、
各ビューがコード化される。ビューを分離してそれぞれ
の目に意図されたビューのみが見えるように、観測者は
フィルタ３および４のような視覚補助具を右目Ｒおよび
左目Ｌの前に装着する。図１に示されるように、左右の
ビューは、それぞれコードＡおよびＢにコード化され
る。カラーフィルタ、偏光フィルタ、あるいはシャッタ
ー等のフィルタ３は、コードＡを有する光を遮断し、コ
ードＢを有する光を透過するので、右目Ｒには右目用ビ
ューが見える。同様に、フィルタ４は、コードＢを有す
る光を遮断し、コードＡを有する光を透過するので、左
目には左目用ビューのみが見える。

【０００４】自動立体表示装置の場合、観測者は視覚補
助具を全く装着する必要がない。その代わり、添付の図
面の図２に示されるように、２つのビューは、限られた
空間領域からしか見ることができない。自動立体表示装
置１は、６および７のような「視覚領域」を創り出す。
視覚領域とは、表示装置１のアクティブエリア全体にわ
たって単一の二次元(２Ｄ)画像が一方の目に見える空間
領域である。右目Ｒが右視覚領域７内にあり、かつ左目
Ｌが左視覚領域６内にあるような状況に観測者があると
き、画像の自動立体対が見えて３Ｄ画像が知覚される。

【０００５】フラットパネル自動立体表示装置の場合、
典型的に、表示装置の絵素(画素)構造と視差光学系(par
allax optic)と呼ばれる光学素子との協働によって視覚
領域が形成される。視差光学系としては、パララックス
バリア、レンティキュラースクリーン、およびホログラ
ム等がある。パララックスバリアは、不透明領域によっ
て隔てられた透光性を有する垂直スリットを備えたスク
リーンである。図３は、前方パララックスバリア型の自
動立体表示装置を示す。パララックスバリア８は、ガラ
ス基板10、および画素11の縦列（以下、カラム）を備え
た空間光変調器（ＳＬＭ）９の前方に配置される。隣接
する画素11のカラムの間には、ギャップ12がある。ＳＬ
Ｍ９は、画素化されたエレクトロルミネッセンス表示装
置等の発光型装置であっても良いが、図３に示されるよ
うに、ＳＬＭ９は液晶装置(ＬＣＤ)等の光バルブ型であ
り、バックライト13を備えている。

【０００６】スリット14のピッチは、画素11のカラムの
ピッチの整数倍に近くなるように選択される。これによ
り、画素カラム群がバリア８の各スリットに関連づけら
れる。図３に示されるように、スリット14は、それぞれ
３つのカラム１、２、および３に関連づけられる。

【０００７】視差光学系（パララックスバリア）８の機
能は、各画素を光が透過する方向を、所定の出力角度範
囲に制限することである。１次の光については、各画素
のビューの角度範囲は、画素の幅、および、画素平面と
視差光学系８平面との間隔によって決まる。

【０００８】添付の図面の図４は、ＳＬＭ９およびパラ
ラックスバリア８によって創り出される光の角度帯を示
す。ここでは、パララックスバリア８のピッチは画素11
のカラムのピッチのちょうど整数倍である。表示装置表
面上の異なる位置から射出された光の角度帯Ｚ１および
Ｚ２は互いに混ざり合う。したがって、表示装置表面の
全体にわたって、単一の画像が観測者の一方の目に見え
るような領域は、表示装置の前方には存在しない。

【０００９】この問題を克服するためには、図５に示さ
れるように、表示装置の前方の所定の平面上に、角度帯
Ｚ１およびＺ２が集束するように、視差光学系８のピッ
チを若干小さくする。この平面を「ウィンドウ」平面15
とする。視差光学系８のピッチの変化を「視点補正」と
表記する。「視点補正」より、視覚領域６および７が得
られる。視覚領域６および７内では、全ての角度帯のＺ
２およびＺ１がそれぞれ互いにオーバーラップする(重
なり合う)。一般に、視覚領域６および７は垂直方向に
延びており、横平面においては「カイト」の形状を有す
る。

【００１０】ウィンドウ平面15は、表示装置の最良視覚
距離を規定する。ウィンドウ平面15に観測者の目がある
場合に、表示装置の最高性能が得られる。観測者の目の
それぞれが、ウィンドウ平面15内で横方向に動く際、視
覚領域６または７の辺に目が達するまでは知覚画像に変
化はない。隣接する視覚領域に目が移動すると、表示装
置全体にわたって知覚される画像が(例えば次の画像に)
変わる。ウィンドウ平面15の各視覚領域６および７部分
は、一般に「視覚ウィンドウ」と呼ばれる。

【００１１】薄膜トランジスタ液晶表示装置(ＴＦＴ Ｌ
ＣＤ)のような典型的なＳＬＭの場合、電気的な接続の
経路を得るために、画素11のカラムはギャップ12によっ
て隔てられている。垂直なストリップを形成するギャッ
プ12は、そのギャップから漏れる光を遮断するために、
不透明材料によって覆われる。ＴＦＴ ＬＣＤの場合、
この不透明層は「ブラックマスク」あるいは「ブラック
マトリクス」と呼ばれる。しかし、添付の図面の図６に
示されるように、画素11のカラム間の垂直ストリップも
ウィンドウ平面に結像し、これにより視覚領域６および
７の間に低輝度領域16が形成される。低輝度領域16の形
成を防ぐため、つまり、視覚領域６および７が互いに接
するようにするためには、視差光学系（パララックスバ
リア）８の各視差素子に関連する画素カラムの隣接組が
水平方向において切れ目なく繋がる(つまり、画素カラ
ムの隣接組の間に連続する垂直ブラックマスクストリッ
プが存在しない)ように、画素11を規定するブラックマ
スクの開口部を形成しなければならない。

【００１２】各視覚領域６および７内における照明プロ
ファイル(視覚位置による光強度のばらつき)は、画素11
を規定する開口部の形状によって決まる。視差光学系
（パララックスバリア）８は円筒形の光学素子であるの
で、各画素カラムの垂直な開口部が集積して、各視覚領
域６および７内に垂直方向に延びる照明が得られる。し
たがって、図７の17に示されるように、画素の垂直な開
口部の幅が変化(varies)する場合、視覚ウィンドウの幅
に沿って、照明の強度が変化する。これは、視覚領域７
について図７に示されている。視覚領域７は、高輝度帯
18と、低輝度帯(dull zone)19と、混合帯20とに分かれ
ている。高輝度帯18と低輝度帯19とを目が移動する場合
には、視覚的フリッカ作用として、観測者は５％以上の
オーダーの強度変化を知覚する。この作用は、知覚され
る表示の質を劣化させる不快なものである。したがっ
て、このような表示装置においては、矩形の画素開口部
などを用いて垂直な開口部の比を一定に保つことが望ま
しい。

【００１３】観測者の目がウィンドウ平面15に位置して
いない場合、視点補正上の欠陥があると、表示装置表面
上の異なる場所で異なる情報が目に見える。例えば、観
測者の目が表示装置に近い混合帯20にある場合、観測者
の目には表示装置の左側が表示装置の右側よりも実質的
に明るく見える。観測者が視覚領域６および７の外に出
てしまう程ウィンドウ平面から離れている場合には、そ
れぞれの目に異なる画像のスライス片が表示装置表面上
に見える。このため３Ｄ効果が失われる。視覚領域６お
よび７の、表示装置に最も近い端部、および表示装置か
ら最も遠い端部において、この状態が起こり始める。画
素間の垂直ストリップによる低輝度バンドは、より輝度
が低いバンドとして表示装置上に見える。

【００１４】図３のカラム１、２、および３によって示
されるように、各視差素子は主として各画素カラム群に
関連付けられるが、隣りの画素カラム群もこの素子によ
って結像する。ビューＶ１およびＶ２を表示する２ビュ
ー表示装置について図８に示されているように、カラム
群が結像することによって、中央(即ち、０次)ローブの
両側に繰り返された視覚領域からなるローブが創り出さ
れる。これらのローブは、それぞれ、中央ローブの特性
を全て繰り返しているが、光学系の欠陥および収差の影
響をより多く受ける。したがって、高次のローブは使用
できない場合がある。

【００１５】一般に、フルカラー表示装置を得るには、
三原色(赤、緑、青)の１つに関連するフィルタに、各画
素11を光学的に整合する。三原色のカラーフィルタに関
連する３つの画素からなる群を適切に制御すれば、目に
見える色のほぼ全てが生成、あるいは疑似できる。自動
立体表示装置を用いて、バランスのとれたカラー出力を
得るためには、各立体画像チャネルが十分なカラーフィ
ルタを含んでいなければならない。製造を簡単にするた
めに、多くのＳＬＭは垂直なカラム状に配列されたカラ
ーフィルタ有する。したがって、各カラムの全ての画素
は、それに関連する同じカラーフィルタを有する。この
ようなＳＬＭに視差光学系を配置して、各視差素子に３
つの画素カラムを関連付けた場合、各視覚領域に結像す
る光は単色となる。したがって、カラーフィルタの構成
は、この状況を回避するものでなければならない（EP07
52610）。

【００１６】図３〜図７に示される自動立体表示装置
は、表示装置の前方(即ち、ＳＬＭ９と、視覚領域６お
よび７との間)に、視差光学系８としてパララックスバ
リアを有している。しかし、他の構成の視差光学系も実
質的に同様の作用を有する。例えば、図９に示されるよ
うに、前方パララックスバリアの代わりに、円筒状に光
を収束させるレンズ片(即ち、レンティキュール)のアレ
イを備えた前方レンティキュラースクリーンを用いても
良い。レンティキュラースクリーンによって、ＳＬＭ９
からの光がウィンドウ平面に焦点が合い、軸上に輪郭の
はっきりした境界領域を有する視覚領域が得られる。レ
ンティキュールは、パララックスバリアの場合のよう
に、光の処理量を制限するのではなく、光を再指向する
ので、レンティキュラースクリーンの方がウィンドウ平
面における照明度が高い。しかし、パララックスバリア
では問題とならないが、レンティキュラースクリーンに
よって生じる光収差の影響が問題となる。

【００１７】添付の図面の図10に示される自動立体表示
装置は、バックライト13とＳＬＭ９との間にパララック
スバリア８を配置して、後方パララックスバリア表示装
置を形成しており、この点において図３に示されるもの
とは異なる。この構成の場合、パララックスバリア８が
損傷を受けにくいという利点がある。パララックスバリ
ア８がＳＬＭ９の後ろに保持されるからである。また、
パララックスバリア８の後方面を、光が反射するように
して、スリット上に入射しない光を(吸収するのではな
く)再利用できるようにすれば、光効率を改善できる。
切り換え可能なディフューザ21は、ＳＬＭ９とパララッ
クスバリア８との間に配置され、ポリマー拡散液晶(pol
ymer-dispersed liquid crystal)などを備え得る。この
表示装置は、低拡散状態に切り換えられると、これまで
の記載のように自動立体３Ｄ表示装置として動作する。
ディフューザ21が高拡散状態に切り換えられると、ディ
フューザを通過するときに光線が偏向されて均等(ある
いは「ランベルト」)分布を形成する。均等分布は、視
覚帯の生成を防ぐ。したがって、表示装置は２Ｄ表示装
置として機能し、ＳＬＭ９の空間解像度を全て用いた２
Ｄ画像の表示が可能になる。

【００１８】図11は、公知の型の空間光変調器(ＳＬＭ)
９を示す。このＳＬＭ９は、規則的なパターンまたはア
レイをなして縦横に配列された複数の絵素(画素)を備え
る液晶表示装置(ＬＣＤ)である。このＬＣＤ（ＳＬＭ）
９は、赤画素32、青画素33、および緑画素34を備え、カ
ラー表示を行う。ＬＣＤ９は薄膜トランジスタツイステ
ッドネマティック型であり、画素と画素とはブラックマ
スク35により隔てられている。したがって、画素の各カ
ラムは、切れずにつながった垂直な不透明なブラックマ
スク35ストリップによって、隣のカラムから隔てられて
いる。ブラックマスク35は、光がＬＣＤ（ＳＬＭ）９の
薄膜トランジスタを通過することを防ぐ。

【００１９】３Ｄ表示を行うために、ＬＣＤ９の画素の
前方にレンティキュラースクリーン８が配置されてい
る。レンティキュラースクリーン８は、垂直方向に延び
る複数のレンティキュールを有し、各レンティキュール
は、円筒状に光を収束させる。レンティキュールは垂直
方向に延び、例えば平凸円柱レンズあるいはグレーデッ
ドインデックス(ＧＲＩＮ)円柱レンズとして形成され得
る。各レンティキュールは、複数の画素カラム（図11で
は４つのカラム）の上方に配置され、画素の各カラムは
垂直方向にスライスされた２Ｄビュー片を提供する。各
画素の形状は、矩形に、各画素の右側から突出した小さ
な矩形の延長部を合わせた形状である。

【００２０】図12に示すように、画素の各カラムが垂直
に細くスライスされた２Ｄ画像片を表示するように、３
Ｄ表示装置を後方から適切に照明する。この場合、画像
データがＬＣＤ９の画素に与えられれば、レンティキュ
ラースクリーン８の各レンティキュールは、そのレンテ
ィキュールに関連する４つの画素カラムから、それぞれ
視覚帯37〜40を形成する。視覚帯37〜40の広がる方向
は、画像を撮像していた期間に、各２Ｄビューが記録さ
れた方向に対応する。観測者の目のそれぞれが隣接する
視覚帯37〜40内にあるときに、３Ｄ画像が知覚される。

【００２１】図13は、ＬＣＤ９およびレンティキュラー
スクリーン８を備えた、EP0625861に開示される型の３
Ｄ表示装置を示す。ＬＣＤ９は、水平方向の横列（以
下、ロウ）および垂直方向のカラムからなるパターンに
画素が配列されている点で、図11に示すＬＣＤとは異な
る。特に、各画素は、赤画素32、青画素33及び緑画素34
を有する複合画素であり得る。画素は、水平方向におい
ては切れ目なく配列される。言い換えると、画素と画素
とを隔てる垂直に連続したブラックマスク部は存在しな
い。これを達成するために、一番目のロウの各複合画素
50は、水平方向に隣接する二番目のロウの複合画素51と
は、垂直方向に間隔をあけて配置される。しかし、複合
画素50の右側の辺は、複合画素51の左側の辺と同じ垂直
な線（画素カラムが延びる方向）上にある。したがっ
て、図11と比較すると、ＬＣＤ９の垂直方向の解像度は
事実上半減するが、スクリーン８の各レンティキュール
により結像する画素カラムの数は二倍となって８とな
る。

【００２２】図14に示すように、スクリーン８の各レン
ティキュールは、８本の視覚帯52〜59を生成する。これ
らの出力光ビームは、角度的には切れ目なく続いてお
り、連続した水平方向の視差を有する８個の様々な２Ｄ
ビューを表す。したがって、図12に示した41のような
「黒色」領域、および46のような「灰色」領域はなくな
り、観測者は、実質的に一定の強度で、かつ画像ギャッ
プのない３Ｄ画像を知覚することができる。さらに、各
３Ｄ画像フレームに対する２Ｄビューの数は、垂直方向
の解像度を半減させることにより倍増する。

【００２３】EP0617549は、観測者の目ごとに別々のデ
ィスプレイ装置および光学系を有するヘッドマウント式
立体表示装置を開示している。各ディスプレイ装置は、
バックライトおよびＬＣＤを備え、各ペドカルシステム
(pedocal system)が立体対のうちの、左眼ビューまたは
右眼ビューに関するバーチャル画像を形成する。快適な
視覚のために、観測者前方の同一の領域内にバーチャル
画像が形成される。

【００２４】EP0262955は、複数のローブにおいて繰り
返される２つのビューを提供する型の自動立体表示装置
を開示している。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11お
よび図12に示した装置では、画素カラムと画素カラムと
の間にあるブラックマスク35の縦方向の部分もまた、41
〜45で表した方向に結像する。さらに視覚帯37〜40は、
46〜48のように明るさが減少した領域を含んでいる。明
るさの減少は、主となる画素部から延びる矩形の突出部
が結像するために生じる。このため、表示装置の出力
は、均一な明るさの連続した視差を有していないという
課題があった。

【００２６】図13に示されるＬＣＤ９は、切れ目のない
視覚帯を提供できる点で、図11に示されるＬＣＤ９の欠
点を克服している。しかし、望ましくない視覚的アーチ
ファクトが観測者に見えるのを防ぐためには、画素が水
平方向において正確に切れ目なく繋がっていなければな
らない。特に、水平方向において画素間にアンダーラッ
プ(隙間)またはオーバーラップ(重なり)があると、観測
者の目が各視覚帯から隣接する視覚帯に移動する際に、
強度のばらつきを引き起こす。したがって、このような
作用を回避するためには、この型のＬＣＤは非常に厳密
な公差で製造されなればならず、製造が煩雑になり、ま
た製造コストが高くなるという課題があった。

【００２７】さらに、以下に記載するように、図13のＬ
ＣＤにおいて、左右のビューの間のクロストークは、望
ましくない視覚的アーチファクトを引き起こし得る。具
体的には、それぞれの目に見えるクロストークの量が異
なったり、観測者の動きにしたがって段階的に変化する
という課題があった。

【００２８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところは、視覚的アーチ
ファクトが少ない自動立体表示装置を提供することであ
る。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明の視点補正自動立
体表示装置は、少なくとも１つのディスプレイ装置およ
び光学系を備え、該光学系が該ディスプレイ装置と協働
し、それにより、ウィンドウ平面に複数の視覚ウィンド
ウを形成し、該視覚ウィンドウの隣接する対は横方向に
オーバーラップし、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００３０】好ましくは、前記少なくとも１つのディス
プレイ装置と前記光学系とが協働し、それにより、少な
くとも３つのウィンドウを形成する。

【００３１】ある実施形態では、前記少なくとも１つの
ディスプレイ装置と前記光学系とが協働し、それによ
り、３つのウィンドウを形成する。

【００３２】他の実施形態では、前記少なくとも１つの
ディスプレイ装置と前記光学系とが協働し、それによ
り、前記ウィンドウを複数のローブに繰り返す。

【００３３】さらに他の実施形態では、前記複数のロー
ブがオーバーラップする。

【００３４】さらに他の実施形態では、前記少なくとも
１つのディスプレイ装置は、第１の方向に延びるロウ、
および該第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に延び
るカラムとして配列された複数の絵素を有する空間光変
調器を備え、該複数の絵素はＮ個の群に配置されてお
り、Ｎは１より大きい整数であり、該Ｎ個の群のそれぞ
れの該絵素は、該第１の方向において互いにオーバーラ
ップする。

【００３５】さらに他の実施形態では、前記Ｎ個の群の
それぞれの前記絵素は、隣接する２つのロウに配置され
る。

【００３６】さらに他の実施形態では、前記複数の絵素
のそれぞれは、実質的に一定の垂直な開口部を有する。

【００３７】好ましくは、前記隣接する絵素の群は、前
記第１の方向において互いにオーバーラップする。

【００３８】さらに好ましくは、前記複数の絵素のそれ
ぞれの幅は、該絵素の横方向のピッチの1.5倍にほぼ等
しい。

【００３９】ある実施形態では、前記空間光変調器は発
光型装置である。

【００４０】他の実施形態では、前記空間光変調器は光
透過型装置である。

【００４１】さらに他の実施形態では、前記空間光変調
器は液晶装置を備えている。

【００４２】さらに他の実施形態では、前記光学系は、
複数の視差発生素子を有する視差装置を備え、該複数の
視差発生素子は前記第２の方向に延び、かつ該複数の視
差発生素子のそれぞれはＮ個の絵素カラムと位置合わせ
される。

【００４３】さらに他の実施形態では、前記少なくとも
１つのディスプレイ装置は、第１の方向に延びるロウ、
および該第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に延び
るカラムとして配列された複数の絵素を有する空間光変
調器を備え、該複数の絵素はＮ個の群に配置されてお
り、Ｎは１より大きい整数であり、前記光学系は、複数
の第１の視差発生素子を有する第１の視差装置と、複数
の第２の視差発生素子を有する第２の視差装置とを備
え、該複数の第１の視差発生素子は該第２の方向に延
び、該複数の第１の視差発生素子のそれぞれはＮ個の絵
素カラムと位置合わせされ、該複数の第２の視差発生素
子は該第２の方向に延び、かつ該複数の第２の視差発生
素子のそれぞれは各絵素カラムとそれぞれ位置合わせさ
れる。

【００４４】さらに他の実施形態では、観測者の位置を
決定する観測者トラッキングシステムと、該観測者トラ
ッキングシステムに反応する画像コントローラとを備
え、該画像コントローラは前記少なくとも１つのディス
プレイ装置のそれぞれによって表示される画像を分割
し、そのことによって、観測者の左目を含むウィンドウ
が左目用ビューデータを受け取り、観測者の右目を含む
ウィンドウが右目用ビューデータを受け取り、隣接する
ウィンドウがオーバーラップする領域内に観測者の目が
ある場合に該隣接するウィンドウの一方がブラックビュ
ーデータを受け取る。

【００４５】好ましくは、前記観測者トラッキングシス
テムが複数の観測者の位置を決定するように構成され、
かつ観測者毎に少なくとも３つのウィンドウが提供され
る。

【００４６】さらに好ましくは、隣接するウィンドウが
オーバーラップする領域内に観測者の目があるときに、
該隣接するウィンドウの一方が受け取る画像データをブ
ラックから画像データに切り換え、同時に、該隣接する
ウィンドウの他方が受け取る画像データを画像データか
らブラックに切り換えるように前記画像コントローラが
構成されている。

【００４７】他の実施形態では、観測者の位置を決定す
る観測者トラッキングシステムと、該観測者トラッキン
グシステムに反応する画像コントローラとを備え、該画
像コントローラは、前記表示装置面上の領域内にある該
ウィンドウに供給される画像を分割し、そのことによっ
て、観測者の左目が左目用画像情報のみを知覚し、観測
者の右目が右目用画像情報のみを知覚し、観測者の目が
前記ウィンドウの２つで光を受け取るような領域におい
ては該２つのウィンドウの一方がブラックに切り換えら
れる。

【００４８】好ましくは、前記少なくとも１つのディス
プレイ装置と前記光学系とが協働し、それにより、ｅを
平均眼間間隔、Ｎをローブ毎のウィンドウの数として、
横方向ピッチが（２×ｅ/Ｎ）にほぼ等しいウィンドウ
を形成する。

【００４９】また、絵素は、矩形あるいは平行四辺形な
どの形状であって良い。このような構成によれば、視覚
ウィンドウ上の照明強度のばらつきを回避できる。

【００５０】空間光変調器は、エレクトロルミネッセン
ス表示装置等の発光型装置として、あるいは液晶装置等
の光透過型装置として、例えばバックライト等の照明源
と関連付けて具現化されても良い。

【００５１】視差装置としては、パララックスバリア、
レンティキュラースクリーン、およびホログラム等があ
る。

【００５２】また、絵素は、矩形あるいは平行四辺形な
どの形状であって良い。このような構成によれば、視覚
ウィンドウ上の照明強度のばらつきを回避できる。

【００５３】空間光変調器は、エレクトロルミネッセン
ス表示装置等の発光型装置として、あるいは液晶装置等
の光透過型装置として、例えばバックライト等の照明源
と関連付けて具現化されても良い。

【００５４】

【発明の実施の形態】本発明によれば、全く可動部を必
要とせず、観測者を横方向に、または横方向と装置から
の距離方向とにトラッキングする表示装置を提供でき
る。レンティキュラースクリーン、あるいは前方または
後方パララックスバリアをこの表示装置に用いても良
い。ローブ毎に３つの視覚ウィンドウを用いて、この表
示装置の３Ｄモードにおける解像度の損失を最小限に抑
えることができる。あるいは、３つまたはそれ以上のウ
ィンドウを用いて、表示性能の特定の局面を向上させる
ことができる。観測者毎に少なくとも３つのウィンドウ
を設けることにより、必要に応じて、数人の観測者を別
々にトラッキングすることが可能である。画素化された
装置において、画素の境界線では、望ましくない視覚的
アーチファクトが生じないので、製作公差に余裕ができ
る。また、公知の表示装置と比べて、表示装置のクロス
トークパフォーマンスが向上する。例えば、それぞれの
目に見えるクロストークの量はほぼ同じであり、観測者
の動きにしたがって段階的に変化することもない。

【００５５】液晶装置を用いる場合、この装置は、現存
の技術を利用して比較的小さな改変を行うだけで製造で
きる。例えば、公知の型のＬＣＤのブラックマスクを改
変するだけで、適切な装置が得られる。

【００５６】添付の図面を参照しながら実施形態を示し
て、本発明をさらに説明する。なお、図面中、同一部材
には同一の参照番号が付けられている。

【００５７】図15は、ＬＣＤ９の一部を示す。ＬＣＤ９
は、水平方向において画素50がオーバーラップする点
で、図13に示されるＬＣＤとは異なる。画素50は、辺が
ロウ方向とカラム方向とにそろえられた矩形である。各
画素の幅ｗは水平方向(即ちロウ方向)における画素のピ
ッチｐよりも大きく、これにより、隣接する画素対のそ
れぞれの間に、ｍで表されるオーバーラップが得られ
る。

【００５８】視差装置８は、レンティキュラースクリー
ンとして図示されているが、パララックスバリア等の他
のいかなる適切な装置でも良い。視差装置８のピッチＰ
は、画素のピッチｐの整数倍にほぼ等しい。しかし、こ
れまでの記載のように、視点補正表示装置(view point
corrected displays)の場合は、レンティキュラースク
リーン８のピッチＰを画素50のピッチｐの整数倍よりも
若干小さくする。

【００５９】後方照明を備えた図13および図15に示され
る３Ｄ表示装置は、リバーショナリー(reversionary)２
Ｄモードに使用できる。２Ｄモードにおいて、このよう
な表示装置に図15のＬＣＤを使用した場合、図13のＬＣ
Ｄを使用した表示装置よりも明るくなる。しかし、画素
の垂直方向の範囲および垂直なブラックマスクの幅が同
じである場合は、自動立体モードの明るさは同じであ
る。

【００６０】図15に示される型の表示装置は、投射型デ
ィスプレイシステムに使用できる。例えば、表示装置の
出力はパララックスバリアあるいはレンティキュラース
クリーンの後方に投射され得る。あるいは、オートコリ
メーションリフレクタまたはレトロリフレクタなどの方
向維持スクリーン上に、数個のプロジェクターを結像す
る場合、プロジェクターレンズの開口部をオーバーラッ
プさせることによって、オーバーラップを有するウィン
ドウが得られる。

【００６１】図15の表示装置は、カラー表示装置であり
得る。例えば、EP0625861あるいはEP0752610に開示され
ている型のカラーフィルタ配置が、図15のＬＣＤに使用
できる。

【００６２】図16は、スクリーン８のレンティキュール
の１つを通して画素50を結像することにより生成される
視覚帯を示す。ＬＣＤ９がバックライト等によって適切
に照明されると、レンティキュールによって、図示され
るように９個の視覚帯53〜61からなる扇形の組が生じ
る。53および54等の隣接する視覚帯対には、隣接する画
素のオーバーラップ領域ｍに対応する角度のオーバーラ
ップがある。図15および図16に示されるＬＣＤは、図示
されるように、３つのローブのそれぞれに３つの視覚帯
を生成する。レンティキュールのすぐ下に配置される画
素50は、０次ローブに視覚帯56〜58を生成する。これと
同じレンティキュールを介して、隣接するレンティキュ
ールの下にある３つの画素は＋１次ローブに視覚帯53〜
55を生成し、また反対側に隣接するレンティキュールの
下にある３つの画素50は−１次ローブに視覚帯59〜61を
生成する。

【００６３】図17は、図13に示される型のＬＣＤによっ
て生じ得る視覚的アーチファクトを示す。製作公差によ
り、隣接する画素50が、水平方向において厳密に切れ目
なく繋がっていない場合がある。図17は、このような公
差によって生じるアンダーラップ(即ち、隣接する画素
間のギャップ)が存在する場合を示す。観測者の目62か
らの光線路によって示されるように、レンティキュラー
スクリーン８には、軸上解像スポットサイズ(an on-axi
s resolved spot size)が存在する。この軸上解像スポ
ットサイズは、実際には数マイクロメータである。結果
的に１マイクロメータオーダーの誤差を画素の繋がりに
及ぼす製作公差が存在すると、ＬＣＤ画素平面における
目の像(「アイスポット」)が隣接する画素間の境界を横
切る際に、この製作公差がレンティキュールからの光の
強度の変化として現れる。これは、アンダーラップの場
合について図１７に示されており、目の位置に対応する
光強度の強度プロファイルが63で示されている。目62が
隣接する画素間の境界を横切る際に強度が減少する。一
方、画素間にオーバーラップがある場合には強度が増大
する。製作公差を改善することによってこのような強度
のばらつきを低減することができるが、その場合、製造
コストが高くなり、また製造がより困難になる。

【００６４】図１８に示されるように、レンティキュラ
ースクリーン８によって、アイスポットが明確な幅(fin
ite width)を有するバー64として結像する。光強度は、
バー64と画素50とのオーバーラップ面積に比例する。図
18に示されるようにアンダーラップが存在するため、隣
接する画素間の境界をバー64が横切る際にオーバーラッ
プ面積が変化する。

【００６５】隣接する画素50間にオーバーラップ領域ｍ
を設け、さらに観測者の目が隣接する視覚帯のオーバー
ラップ領域内にあるときに、隣接する画素間の切り換え
を行うことで、図15のＬＣＤ９はこの問題を克服してい
る。隣接する画素の強度パフォーマンスが同じである場
合、オーバーラップ領域ｍが確実にアイスポットよりも
幅広くなるようにし、かつアイスポットがオーバーラッ
プ領域内に完全に入っているときに画素間の切り換えが
確実に起こるようにすれば、強度の変化、またはばらつ
きによる視覚的アーチファクトを実質的に排除、あるい
は見えなくすることができる。隣接する画素間の強度の
不整合による小さな強度変化であれば、隣接する画素間
のクロスフェーディング(cross fading)によって実質的
に見えなくできるので、視覚的アーチファクトは低減ま
たは実質的に排除される。さらに、これに伴って製作公
差要件が実質的に緩和される。なぜなら、隣接する画素
間に設けられるオーバーラップ領域ｍの幅が十分である
かを確かめる必要はほとんどないからである。

【００６６】液晶表示装置のブラックマスクの製造にお
いて、非常に鋭い角を孔内に得るのは困難である。した
がって、実質的に矩形である画素の角には、それに付随
して、ある半径の曲線が存在する。これにより、垂直孔
が失われてウィンドウの辺で若干の輝度の低下が起こ
る。図15の表示装置の場合、通常のトラッキング動作中
に視覚者(viewer)がウィンドウの辺を越えなければ、こ
の輝度の低下によって起こり得る視覚的アーチファクト
は全て回避できる。

【００６７】図19は、図13に示されるレンティキュラー
表示装置を備えた、EP0726482に開示される型の自動立
体表示装置を示す。画像データがディスプレイ装置に与
えられると、それぞれ異なるビューに対応する多数の視
覚帯が生成される。同一ビューに対応する視覚帯は所定
の位置に収束し、これにより、視点補正帯を形成する。
視点補正帯において、観測者は自動立体効果を観測でき
る。各視点補正帯の中の最も幅広い部分が「ウィンド
ウ」を規定する。「ウィンドウ」はディスプレイ装置か
ら所定の距離に現れる。

【００６８】ウィンドウは互いに切れ目なく繋がり、横
方向に延びる視覚領域を規定する。各ウィンドウに表示
される画像が観測者の位置に応じて更新されれば、この
視覚領域において自動立体効果が観測される。１、２、
および３と表記された３つのウィンドウは、−１、０、
および＋１と表記された３つのローブに結像する。図示
された「３ウィンドウ」表示装置の場合、各ウィンドウ
の横方向の範囲は、観測者群の眼間間隔の平均の３分の
２である。各ウィンドウが左ビューデータもしくは右ビ
ューデータのどちらかを表示するように表示装置を構成
する。１つのウィンドウ内で左右のビューが混ざること
はない。

【００６９】観測者が図19のＡの位置にいるとき、観測
者の右目Ｒは０次ローブの第１ウィンドウ１内にあり、
観測者の左目Ｌは０次ローブの第２ウィンドウ２および
第３ウィンドウ３の境界線上にある。Ａ〜Ｇの位置は観
測者の横方向の位置を示すが、観測者の距離方向の位置
は、常に、正規(nominal）視覚距離にある。第１ウィン
ドウ１を(第１表示装置を介して)制御して右ビューデー
タを表示し、第２および第３ウィンドウを(第２および
第３表示装置を介して)制御して左ビューデータを表示
して自動立体ビューを得る。観測者がＡの位置からＢの
位置に移動すると、観測者の右目は０次ローブの第１お
よび第２ウィンドウの境界へと移動する。同様に、観測
者の左目も移動して０次ローブの第２および第３ウィン
ドウの境界から離れる。この結果、第２ウィンドウ２は
観測されなくなるので、観測者がＢの位置に到達するこ
とを予測して、第２ウィンドウ２に表示される画像デー
タを左ビューデータから右ビューデータへと更新するこ
とができる。観測者がＢの位置に来ると、観測者の右目
の位置は０次ローブの第１ウィンドウ１と第２ウィンド
ウ２との境界線上となる。第１および第２ウィンドウ
は、共に右ビューデータを表示している。一方、観測者
の左目の位置は、左ビューデータを表示している第３ウ
ィンドウ３の中央に位置する。

【００７０】観測者がＢの位置からＣの位置に移動する
と、観測者の左目が＋１次ローブの第１ウィンドウ１を
観測できる位置に来るのを予測して、＋１次ローブの第
１ウィンドウ１を更新して左ビューデータを表示する。

【００７１】図20は、図15に示したＬＣＤおよびレンテ
ィキュラースクリーンを備えた自動立体表示装置を概略
的に示す。図において、表示装置15は３つの視覚ウィン
ドウ(１〜３と表記)を２ローブ分繰り返して生成してい
る。観測者の横方向の様々な位置がＡ〜Ｇで示されてい
る。Ａ〜Ｇは、ウィンドウ平面における横方向位置を表
す。表は、観測者の各位置において３つのウィンドウに
表示される画像データを示す。観測者トラッキングシス
テムは観測者の位置を決定して、３つの画像表示装置に
供給される画像データを制御する。図15に示したレンテ
ィキュラー表示装置の構成においては、画素がどの画像
表示装置を構成するのかを示すために画素を１〜３と表
記している。この型の表示装置の場合、画素カラムによ
って形成され交互配置された画像ストリップ(interleav
ed image strips)として、画像が空間的に多重化され
る。スクリーン８の各レンティキュールの下に位置する
画素カラムは３つである。

【００７２】観測者がＡの位置にいるとき、左目の位置
はウィンドウ３内であるので、第３画像表示装置をなす
画素によって左ビューデータが表示される。右目はウィ
ンドウ１とウィンドウ２とのオーバーラップ領域内にあ
る。観測者が左に移動すると、ウィンドウ１に表示され
ていた右目用ビューデータがウィンドウ２に切り換えら
れ、ウィンドウ１に画像を供給している画素がブラック
に切り換えられる。したがって、Ｂの位置において、右
および左ビューデータは、それぞれウィンドウ２および
３に表示される。

【００７３】観測者がＣの位置を通るとき、右目はウィ
ンドウ２内に留まる。したがって、ウィンドウ２は右画
像ビューデータを表示し続ける。しかし、左目はウィン
ドウ３と、隣接ローブのウィンドウ１とのオーバーラッ
プ領域に移動する。したがって、ウィンドウ１を形成す
る画素に左画像ビューデータが供給され、ウィンドウ３
を形成する画素はブラックに切り換えられて画像を表示
しなくなる。したがって、これまでに記載したように、
図13に示される切れ目のない型の表示装置と比較して、
観測者が移動する際に強度のばらつきによって引き起こ
される視覚的アーチファクトは実質的に軽減あるいは排
除される。

【００７４】図13に示される表示装置の横方向トラッキ
ング動作はEP0726482に記載されている。この動作は、
図20を参照して説明した動作とは異なり、どのタイミン
グにおいても、隣接する２つのウィンドウが自動立体対
の一方のビューを表示し、３つ目のウィンドウが自動立
体対の他方のビューを表示している。この動作によるク
ロストークパフォーマンスが図21に示されている。図21
の上側の図は、ウィンドウ１およびウィンドウ２が左画
像データを表示している場合の、位置対強度の関係を示
す。中間の図は、右画像データを表示しているウィンド
ウ３を示す。図21の下側の図に示されるように、ウィン
ドウからの光は隣接する両側のウィンドウに漏れる。し
かし、２つのウィンドウが左ビューを表示し、１つのウ
ィンドウが右ビューを表示しているため、ウィンドウ３
からウィンドウ１および２に漏れる光の量に比べてウィ
ンドウ１および２からウィンドウ３に漏れる光の量は大
きい。したがって、右ビューは左ビューよりも大きなク
ロストークを含む。

【００７５】観測者が移動するとこの状況が反対にな
り、左ビューに起こるクロストークの方が大きくなる。
この結果、観測者が移動する際に多少の画像フリッカア
ーチファクトが見える。

【００７６】図22および図23は、図20に示される表示装
置における左右ビュー間のクロストークの作用を示す。
図22は画像データが切り換えられる直前のクロストーク
を示し、図23はその直後のクロストークを示す。この表
示装置の場合、どのタイミングにおいても照明されるウ
ィンドウはビュー毎に１つのみであるため、左右両ビュ
ーでのクロストークの量は実質的に等しい。したがっ
て、クロストークのばらつきによる画像フリッカアーチ
ファクトは実質的に排除される。

【００７７】隣接するウィンドウの最良のオーバーラッ
プ、つまり隣接する画素の最良のオーバーラップは、表
示装置のクロストークパフォーマンスと収差パフォーマ
ンスとの妥協点である。図24は、レンティキュラースク
リーンあるいはパララックスバリアによって垂直なバー
として得られるアイスポットを示す。アイスポットL1お
よびR1は、観測者が第１の位置にいる場合のアイスポッ
トの位置を示し、アイスポットL2およびR2は第２の別の
位置にいる観測者に対応する。図示されるように、アイ
スポットの幅は隣接する画素間のオーバーラップ領域の
幅よりも大きい。この場合、図24の一部分であるグラフ
に概略的に示されるように、オーバーラップ領域上を目
が通過する際に観測者には強度変化が見える。また、観
測者が表示装置の軸から離れるにつれてアイスポットは
大きくなる。したがって、観測者が中央位置から離れる
につれてこのフリッカアーチファクトが増大するため、
表示装置に対する許容可能な視覚自由度が制限される。
一方、「アクティブ」ウィンドウ間の間隔はさらに広が
るため、ビューとビューとの間でのクロストークは軽減
される。

【００７８】図25は、隣接する画素50間のオーバーラッ
プが比較的大きい場合を示す。各アイスポットの幅が隣
接する画素間のオーバーラップ領域の幅よりも実質的に
小さいため、強度の変動は実質的に軽減あるいは排除さ
れる。しかし、左右の画像ビューデータを表示している
アクティブウィンドウ間の距離は大幅に縮まる。したが
って、アクティブウィンドウ間の光漏れが実質的に増加
するため、クロストークが増大する。アイスポットの幅
が隣り合う画素間のギャップよりも小さい場合、目に見
えるクロストークは最小となる。表示装置の軸から離れ
た位置における収差の作用等によりアイスポットが大き
くなると、目に見えるクロストークの量は増加する。こ
れにより、観測者が移動する際に強度の変動を引き起こ
し、その結果、別のフリッカ型アーチファクトを生じる
可能性がある。したがって、隣接画素間のオーバーラッ
プ領域の幅の選択は、強度の変動とクロストークの変動
との許容可能な妥協点を得るように行われる。

【００７９】レンティキュラースクリーン８の各レンテ
ィキュールの下に画素50のカラムを４つ有する、図15に
示される型の表示装置を提供することにより、ローブ毎
に４つの視覚ウィンドウを生成する表示装置が得られ
る。このような構成は上述した誤差のメカニズムの影響
をずっと受けにくい(immune to the error mechanis
m)。なぜなら、どの位置においても、両アイスポットが
同じビューの画素を上にある必要がないからである。こ
れを達成するには、ビューデータの切り換えが左右の画
像ビューデータについてほぼ同時に起こるような位置に
視覚ウィンドウを配列する。図24に示される強度のばら
つきを防ぐために、隣接する画素間のオーバーラップ領
域を大きくしても良いが、観測者が表示装置に対して横
方向に移動する際にクロストークパフォーマンスのばら
つきを生じないように、控えのウィンドウは常にブラッ
クに切り換えられる。

【００８０】図26は、画像表示装置により表示されるビ
ューを制御するビデオ多重システムを概略的に示す。３
つあるいはそれ以上のウィンドウが生成されるが、必要
なのは左目用および右目用ビュー情報のみである。第
１、第２、および第３のビデオスイッチ102、104、およ
び106の左目用ビュー入力に、バッファ100を介して左目
用ビュー情報が与えられる。第１、第２、および第３の
ビデオスイッチの右目用ビュー入力に、バッファ108を
介して右目用ビュー情報が与えられる。第１、第２、お
よび第３のビデオスイッチのブラック入力に、バッファ
109を介してブラックビュー情報が与えられる。ウィン
ドウの１つに表示を行うために３つの画像表示装置の１
つに与えられるビデオビューの選択を各ビデオスイッチ
は受け持っている。各ビデオスイッチがそれぞれのディ
スプレイ装置を制御しても良く、あるいは、各ビデオス
イッチが単一の表示装置を多重方式で駆動する構成とし
ても良い。

【００８１】各ビデオスイッチはコントローラ110から
制御入力を受け取る。コントローラ110は左ビューデー
タ、右ビューデータ、もしくはブラックビューデータの
いずれを表示するかを選択する。コントローラ110は、
観測者の位置を決定するトラッキングシステム112に反
応する。コントローラ110は、観測者の位置およびディ
スプレイパラメータの情報を得て、それに基づいて適切
なビューを選択し、ビデオスイッチに命令を与えて左ビ
ューまたは右ビューの該当するものを表示させるか、も
しくはブラックとする。あるいは、コントローラ110は
マニュアル制御111に反応しても良い。マニュアル制御1
11は観測者によってマニュアル制御されてマニュアル観
測者トラッキングを行う。

【００８２】図27は、図15に示されるＬＣＤ９およびレ
ンティキュラースクリーン８を用いて横方向および距離
方向の観測者トラッキングを行う自動立体表示装置を概
略的に示す。表示装置から観測者への光線路が示されて
いる。観測者は、所定の位置よりも表示装置寄りの位置
(即ち、表示装置とウィンドウの間)にいる。ウィンドウ
の境界から観測者の目のそれぞれを通って表示装置に向
かってこの光線路をたどることにより、観測者が見る画
像を算出できる。右目には、ウィンドウ３の画像が表示
装置の領域200内に、ウィンドウ２および３の画像が表
示装置の領域201内に、ウィンドウ２の画像が領域202内
に、そしてウィンドウ１および２の画像が領域203内に
見える。左目には、ウィンドウ１および２の画像が領域
204内に、ウィンドウ１の画像が領域205内に、そしてウ
ィンドウ１および２の画像が表示装置の領域206内に見
える。

【００８３】図28は、自動立体画像の視覚を維持するよ
うにウィンドウの画像内容を選択する可能な選択例を示
す。表示装置の領域207および208のウィンドウ３および
２に右目用情報を表示する。表示装置の、領域209のウ
ィンドウ１、領域210のウィンドウ２、および領域211の
ウィンドウ３に左目用情報を表示する。このように、左
目には左目用情報のみが、右目には右目用情報のみが見
えるように、ウィンドウ１〜ウィンドウ３を形成する画
素によって表示される情報がスライスされる。このよう
な画像のスライス法は、EP0721131に開示される。

【００８４】観測者が表示装置からより離れており、表
示装置と観測者の間に視覚ウィンドウが位置する場合
は、類似のディスプレイ分析(analysis)およびディスプ
レイ制御を利用して、自動立体的な視覚を確実にするこ
とができる。観測者が３Ｄ画像を知覚できる視覚領域を
横方向および距離方向に拡大することができる。

【００８５】ローブ毎のウィンドウが３つの場合、観測
者の平均眼間間隔が最良視覚距離でのウィンドウピッチ
の1.5倍にほぼ等しくなるように表示装置を構成する。
(実際には、ローブ毎のウィンドウの数がＮ個の場合の
一般式はWp＝２ｅ/Ｎである。Wpはウィンドウのピッ
チ、ｅはユーザ群の平均眼間間隔である。)これは、画
素平面でのアイスポットの間隔に対応する。画素平面で
のアイスポットの間隔は、画素ピッチｐの1.5倍にほぼ
等しい。アイスポットの間隔は、観測者が表示装置に近
づけば広くなり、観測者が表示装置から離れれば狭くな
る。自動立体的な視覚を可能にするアイスポットの最大
間隔は２ｐ、最小間隔はｐである。レンティキュラー型
表示装置の最大および最小視覚距離は以下のように算出
できる。

【００８６】３つのウィンドウを有する表示装置におい
て、標準的にフォーカスが調整された(nominally focus
ed)レンティキュラースクリーンであり、その厚さが
ｔ、屈折率がｎ、また観測者の眼間間隔がｅである場
合、ウィンドウ位置に対応する正規視覚距離Ｚ_nomは以
下のように表される。

【００８７】Ｚ_nom＝et/(1.5np) 最大および最小視覚距離は以下のように表される。

【００８８】Ｚ_min＝et/(2np) Ｚ_max＝ｅｔ／（ｎｐ） Ｎ個のウィンドウを有する表示装置の場合、正規、最
大、および最小視覚距離は以下のように表される。

【００８９】Ｚ_ｎｏｍ＝(２^*ｅ^*ｔ)/(ｎ^*Ｎ^*ｐ) Ｚ_nim＝Ｚ_nom(１−(Ｎ−２)/(２(Ｎ−１)) Ｚ_max＝Ｚ_nom(１＋(Ｎ−２)/２) このように、視覚ウィンドウの数を増やせば、距離方向
の視覚自由度が向上する。より多くのウィンドウを用れ
ば、実際の表示装置において横方向の視覚自由度も向上
する。なぜなら、アイスポット切り換え点は画素の境界
からより離れた位置にあり、収差が画質に及ぼす作用は
切り換え点においては小さいからである。

【００９０】図29は、スライスされたビデオ画像片を生
成するビデオ多重システムを概略的に示す。３つあるい
はそれ以上のウィンドウが設けられるが、必要なのは左
目用および右目用ビュー情報のみである。第１、第２、
および第３のビデオスイッチ302、304、および306の左
目用ビュー入力に、バッファ300を介して左目用ビュー
情報が与えられる。第１、第２、および第３のビデオス
イッチの右目用ビュー入力に、バッファ308を介して右
目用ビュー情報が与えられる。第１、第２、および第３
のビデオスイッチのブラック入力に、バッファ309を介
してブラックビュー情報が与えられる。ウィンドウの１
つにビューを生成するために画像表示装置の１つに与え
られるビデオビューの生成を各ビデオスイッチは受け持
っている。各ビデオスイッチがそれぞれのディスプレイ
装置を制御しても良く、あるいは、図27に示されるよう
に、各ビデオスイッチが単一の表示装置を多重方式で駆
動する構成(arrange)としても良い。

【００９１】各ビデオスイッチはコントローラ310から
２つの制御入力を受け取る。コントローラ310は、左ビ
ューデータ、右ビューデータ、もしくはブラックビュー
データのいずれをビデオ出力のある部分に表示するかを
選択する。コントローラ310は、観測者の位置を決定す
るトラッキングシステム312に反応する。コントローラ3
10は、観測者の位置およびディスプレイパラメータの情
報を得て、それに基づいて適切なビューを選択し、ビデ
オスイッチに命令を与えて左ビュー、右ビュー、あるい
はブラックの中の該当部分を表示させる。例えば、図29
に示されるビュー表示装置は、図28に示されるような動
作に必要な画像データに対応する。

【００９２】２人以上の観測者をトラッキングして、拡
大された視覚範囲内で、各観測者に３Ｄ画像を提供する
ように表示装置を構成することが可能である。例えば、
図30に概略的に示される表示装置は２人の観測者をトラ
ッキングできる。このＬＣＤは、オーバーラップする画
素カラムとして配列された７組の画素をレンティキュラ
ースクリーンの各レンティキュール下に備える。したが
って、この表示装置によって、オーバーラップを有する
７つのウィンドウが得られる。この７つのウィンドウ
は、隣接するローブにおいて繰り返され得る。この表示
装置は、２人の観測者を同時にトラッキングして３Ｄ画
像を知覚させることができる。

【００９３】図31に示される表示装置は、小型イルミネ
ータ13を用いたビーム結合器型であり、これまでに記載
した実施形態とは異なる。小型イルミネータ13は、それ
ぞれレンティキュラースクリーンを備える。レンティキ
ュラースクリーンの後方にはパララックスバリアが配置
される。パララックスバリアは複数のスリットを備え
る。このスリットは、それぞれレンティキュラースクリ
ーンのレンティキュールの１つと位置合わせされてい
る。均等拡散バックライトがパララックスバリアの後方
に配置される。

【００９４】レンティキュラースクリーンの各レンティ
キュールは、そのレンティキュールに位置合わせされた
パララックスバリアのスリットを０次ローブのウィンド
ウに結像する。また、同スリットは、隣接レンティキュ
ールによって視覚ウィンドウの中の−１次および＋１次
ローブの同一ウィンドウに結像する。このように、図31
に示される表示装置は、これまでの記載と同様の動作で
観測者トラッキングを行う。

【００９５】図32にその一部が示されている表示装置
は、レンティキュラースクリーンの代わりにパララック
スバリア８を用いており、図16に示したものとは異な
る。バリア８は複数のスリットを備える。これらのスリ
ットは、図32に示されるようにＬＣＤ９の画素と位置合
わせされている。均等拡散バックライト(Lambertian ba
cklight)13がＬＣＤの後方に設けられる。ＬＣＤの画素
はオーバーラップを有する。明瞭さのために、画素を異
なる平面上に図示しているが、通常は単一平面に配置さ
れる。

【００９６】図32に示されるように、各スリットは、関
連する画素から０次ローブの第１、第２、および第３ウ
ィンドウに、光コーンに沿って光を指向する。さらに、
これらのスリットによって、各ローブのウィンドウが互
いにオーバーラップし、かつローブが互いにオーバーラ
ップするように、＋１次および−１次ローブのウィンド
ウが形成される。

【００９７】「前方」パララックスバリア８を有する図
32に示される型の表示装置が生成する画像は、ある照明
レベルにおいては、レンティキュラースクリーンを用い
た表示装置よりも暗い。しかし、パララックスバリア
は、レンティキュラースクリーンのように光収差の影響
を受けない。前方パララックスバリア表示装置の場合、
観測者平面において生成されるウィンドウの質(特に各
ウィンドウの境界幅)はスリット幅によって制御され
る。スリットの幅を小さくすると、各ウィンドウ辺の幾
何学的な広がりは低減される。しかし、各スリットの幅
を小さくすると、スリットでの回析量が大きくなる。し
たがって、回析作用と幾何学的な劣化作用(geometric d
egradation effects)との妥協点としてスリット幅を選
択する必要がある。

【００９８】図33にその一部が示されている表示装置
は、前方パララックスバリア８の代わりに後方パララッ
クスバリア８を用いており、図32に示したものとは異な
る。後方パララックスバリア８は、ＬＣＤ９とバックラ
イト13との間に配置される。切り換え可能なディフュー
ザ21がバリア８と表示装置９と間に設けられる。バリア
８の、バックライト13に面する側の表面は光を反射する
ように作られている。これにより、バリア８のスリット
を通過しない光が反射してバックライト13に戻り、再利
用される。したがって、表示画像の明るさが向上する。

【００９９】後方パララックスバリア８を使用した場
合、各ウィンドウ辺の幾何学的な広がりはパララックス
バリアのスリット幅によって制御され、一方、ウィンド
ウ辺の回析の広がり(diffraction spreading)はＳＬＭ
９の画素の幅によって制御される。したがって、前方パ
ララックスバリアを用いた図32に示される表示装置と比
較して、ウィンドウの結像の質を向上することができ
る。回析の作用は、英国特許出願第9625497.4号に開示
されている。

【０１００】切り換え可能なディフューザ21を切り換え
てバリア８のスリットからの光を拡散することにより、
この表示装置を２Ｄ動作に用いることが可能である。そ
の場合、ＬＣＤ９を均等拡散光源(Lambertian source)
によって照明すれば、広い視覚範囲にわたって２Ｄ画像
を見ることができる。

【０１０１】不透明マスク内に透明スリットアレイを設
けて、後方パララックスバリア８を作成しても良い。あ
るいは、限定された(defined)大きさの光源をレンティ
キュラースクリーンを介してディフューザ上に結像する
ことでバリアを形成しても良い。

【０１０２】図34は、オーバーラップを有する３つある
いはそれ以上のウィンドウをホログラム131によって生
成する別の技術を概略的に示す。ホログラム131は複数
のホログラフィック素子132を備えている。複数のホロ
グラフィック素子132は、表示装置の空間光変調器の画
素にそれぞれ関連し、かつ画素の適切な(appropriate)
カラーフィルタのために調整されている。このようなホ
ログラフィック素子132は、レンティキュラースクリー
ンまたはパララックスバリアと動作において等価であ
り、平行白色光再生ビーム133等によって適切に照明さ
れると、各ホログラフィック素子132は輪郭のはっきり
した(defined)関連する色のウィンドウを生成する。図3
4に示すような数個のローブを規定するように、各ホロ
グラフィック素子は記録され得る。ホログラフィック素
子132はグループ単位に配列され、これにより、各画素
グループからの光が図35に示される３つあるいはそれ以
上のウィンドウグループの１つに結像する。ホログラム
131によって属性および方向性(directionality)が切り
換わる画素によって光強度が制御される。ホログラムを
使用する利点の１つは、軸から離れた位置における表示
装置の性能(behaviour)が大幅に改善されることであ
る。なぜなら、軸から離れた位置における収差は、ホロ
グラムを記録する際にほぼ打ち消されるからである。

【０１０３】図36に示されるように、液晶層136および
カラーフィルタ137と共に、ＳＬＭ９の内部にホログラ
ム131が配置されても良い。したがって、画素孔内にブ
ラックマスクパターンを制御する等の方法で、ホログラ
ムは、実質的に、ＳＬＭ９を形成する液晶装置の平面上
に配置される。各画素のホログラムを調整して、その画
素のカラーフィルタに関連する特定色の光を適切なウィ
ンドウに指向することが可能である。これは、図36に省
略形で示されている。「Ｗ」はウィンドウ、「Ｒ」、
「Ｇ」、「Ｂ」はそれぞれ、赤色、緑色、および青色の
光を意味する。したがって、表示装置の白色光パフォー
マンスが向上し得る。例えば、表示装置用の光源は、３
つの幅狭のスペクトルピークを含み得る。カラーフィル
タおよび画素と組み合わせたときにホログラフィック素
子からの光のスペクトルの広がりが比較的小さくなるよ
うに、蛍光管に使用される蛍光体を適切に選択すること
によって、スペクトルピークが得られる。

【０１０４】図37は、ホログラム131がＳＬＭ９の外側
表面上に配置される別の構成を示す。この構成において
平行照明を用いれば、光重合体または二色性ゼラチン内
に形成されたホログラム、あるいはエッチングされた表
面レリーフ(etched surfacerelief)または浮き彫り状(e
mbossed)ホログラムの形態のホログラムを利用すること
が可能である。あるいは、ＳＬＭ９の各画素内の電極構
成を制御することによって、ＳＬＭ内に回析格子を創り
出すことが可能である。

【０１０５】ホログラム131はコンピュータによって生
成でき、また照明されたウィンドウからの光を参照ビー
ムを用いて干渉することによって記録することも可能で
ある。例えば、マスクと赤色参照ビームとを用いて、各
ローブの第１ウィンドウの位置で赤色フィルタを通して
記録板を暴露することが可能である。次に、緑色光およ
び青色光についてこの工程を繰り返す。その後、各ウィ
ンドウおよび各対応ホログラフィック素子についてこの
工程を繰り返す。

【０１０６】図38は、ホログラム131の照明に使用でき
る平行白色小型バックライトを示す。このバックライト
は、レンズアレイ54の素子間に配列されるバリア57を有
する。レンズアレイ54は、平行光が得られるように配列
される。バリア50の後方表面は、光を反射するように作
られている。これにより、使用されなかった光をバック
ライトイルミネータ13に戻し、再利用する。

【０１０７】図39に示される平行バックライトは、レン
ズアレイ54およびバリア57の代わりに充填密度(packing
density)の大きな小ガラス球140を用いており、図38に
示されるものとは異なる。また別の実施形態では、隅照
明ホログラム(edge lit hologram)によって平行光を得
ることも可能である。

【０１０８】このようにして、全く可動部のない観測者
トラッキング自動立体表示装置が得られる。このような
表示装置は、可動部を用いた表示装置よりも強靭かつ反
応も速い。また、このような表示装置は、観測者のトラ
ッキングの際の誤差に対する許容度が比較的大きい(rel
atively insensitive)。

【０１０９】非機械的/電子的、横方向/距離方向トラッ
キング法の機能と、機械的トラッキング法(パララック
スバリアまたはレンティキュラースクリーン等のパララ
ックス素子をＳＬＭに対して直動する、あるいは少なく
ともパララックス素子およびＳＬＭをフラットパネル型
表示装置内に備えた積層体(sandwich)を回転させる等)
の機能とを組み合わせることが可能である。したがっ
て、非機械的トラッキング法によって得られるスピード
および拡大された視覚自由度に加えて、機械的トラッキ
ング法によって良好な収差パフォーマンスが得られる
(パララックスバリアを通したＳＬＭ平面における観測
者の目の像は、ＳＬＭ画素の中央あるいは中央付近に維
持される)。このようにして、観測者が別の位置に移動
する際に、比較的速度の遅い機械的なシステムによっ
て、パララックスバリアまたはレンティキュラースクリ
ーンをＳＬＭに対して直動させる、あるいは積層体を回
転させることができる。さらに、非機械的トラッキング
法を機械的トラッキング法と連動させた場合、観測者
は、距離方向に拡大した視覚自由度で、自動立体画像を
維持できる。これは、機械的な方法のみを用いては不可
能である。

【０１１０】図15に示される型のＬＣＤ９は、オーバー
ラップを有する必要な画素パターンが得られるように特
別な製造方法によって製造されても良いが、そのような
製造は比較的非経済的である。具体的には、ＬＣＤのア
クティブ素子および内部電極用の新しいマスクパターン
が必要になるのに伴って、新しい電子駆動スキームが必
要となる。

【０１１１】図40は、公知の型の従来の「デルタパター
ン」ブラックマスクを示す。このブラックマスクは、従
来のＲＧＢパネル表示装置において目に見えるアクティ
ブ画素領域を規定する。このマスクを改変して、アクテ
ィブ画素のためのオーバーラップを有する孔を規定する
ことが可能であり、これにより、図15のＬＣＤを作成で
きる。この点を除いてはこのＬＣＤは従来型であるが、
これまでの記載のように、このＬＣＤは自動立体表示装
置での使用に適している。特に、トランジスタやダイオ
ード等のアドレッシング電極あるいはアクティブマトリ
クス素子の表示装置内での配置を変える必要がない。ま
た、表示装置の電子駆動スキームの一部を形成するトラ
ンジスタおよび他の電子部品を移動する必要もない。し
たがって、アクティブマトリックス型表示装置のために
全く新しいマスク組を提供する必要がない。

【０１１２】従来のデルタパターン表示装置のカラーフ
ィルタを省略すれば、単色自動立体表示装置での使用に
適したＬＣＤが得られる。その場合、元の赤色、緑色、
および青色チャネルを用いて、３つの独立した視覚ウィ
ンドウが得られる。したがって、ＬＣＤの元の赤色、緑
色、および青色チャネルに空間多重ビューの画素を供給
することによって３つの空間多重ビューが表示できる。
このように、ＬＣＤの電子駆動システムを改変する必要
は、ほとんどあるいは全くない。

【０１１３】このように、図15に示される型のＬＣＤ
は、現存の工程を利用してほとんど改変を行わずに製造
できる。したがって、このようなＬＣＤは経済的であ
る。

【０１１４】図41は、空間光変調器40、レンズ77、およ
び照明源13を備えた表示装置を示す。照明源13は、72、
73、および74で表される対に配列されオーバーラップを
有する６つの発光素子を備えている。レンズ77の作用に
より、正規視覚距離Ｚで光源13の像が形成される。各発
光素子対の素子間距離は他の対と同じであり、またこれ
らの素子は共通平面上に配列されている。これらの発光
素子対は、順次照明される。各イルミネータ対が順次照
明するのに伴って、ビデオ情報が空間光変調器に時間多
重方式で順次供給される。このような表示装置によりオ
ーバーラップする２つのローブが正規視覚位置Ｚで得ら
れる。各ローブはオーバーラップする３つのウィンドウ
を有する。６つの発光素子が個別に制御可能な場合、こ
の表示装置を６ウィンドウ単一ローブ表示装置として操
作して、同等な移動自由度を達成することが可能であ
る。

【０１１５】図42に示される表示装置において、第１の
光源13aは、規則的な間隔で配置された３つのイルミネ
ータを備え、かつレンズ82を介して第１の空間光変調器
9aを照明させるように構成されている。同様に、第２の
光源13bは、規則的な間隔で配置された３つのイルミネ
ータを備え、かつレンズ86を介して第２の空間光変調器
9bを照明させるように構成される。第３の光源13c、第
３のレンズ89、および第３の空間光変調器9cについても
構成は同じである。それぞれの空間光変調器9aおよび9b
によって変調された後に、第１および第２の光源13aお
よび13bそれぞれの像は、第１のビーム結合器90によっ
て結合される。この結合した像は、第２のビーム結合器
92によって、第３の空間光変調器9cによる変調後、さら
に第３の光源13cの像と結合される。これらの像は、互
いに横方向にずらして配列され、これにより、オーバー
ラップする３つのローブの出力が正規視覚位置Ｚにおい
て得られる。３つのローブは、オーバーラップするウィ
ンドウを３つずつ有している。

【０１１６】図43は、本発明の一実施形態である表示装
置を概略的に示す。空間光変調器９は、第１および第２
のレンティキュラーアレイ182および184の間に挟まれて
いる。第１のアレイ182は空間光変調器９の近傍にあ
り、そのピッチは空間光変調器のピッチにほぼ等しい。
第２のレンティキュラーアレイ184のピッチは、第１の
レンティキュラーアレイのピッチのほぼ２倍である。デ
ィフューザ186は、空間光変調器９と第２のレンティキ
ュラースクリーン184との中間に位置する。オーバーラ
ップを有する第１および第２の光源13aおよび13bは、レ
ンズ192を介して第１のレンティキュラーアレイ182を照
明させるように配列される。空間光変調器９による変調
の後に光源13aおよび13bの像がディフューザ186上に形
成されるように、ディフューザ186が配置される。ディ
フューザ186は、第２のレンティキュラースクリーン184
の物体平面内にも存在する。第２のレンティキュラース
クリーン184は、正規視覚位置Ｚにおいてディフューザ1
86を再結像する。

【０１１７】光源13aおよび13b、並びに空間光変調器９
は、時間多重方式で駆動される。第１の光源13aが照明
すると、空間光変調器９の第１および第２の変調素子19
4および196は、オーバーラップを有する変調画像をディ
フューザ186の第１の領域に形成する。第１のイルミネ
ータ13aが消され、第２のイルミネータ13bが照明する
と、同変調素子194および196は、ディフューザ186上の
第１の領域とオーバーラップしている第２の領域に、オ
ーバーラップを有する画像を形成する。これらの画像が
再結像して、オーバーラップを有するウィンドウが形成
される。このような実施形態においては、空間多重およ
び時間多重の両方を組み合わせて、マルチローブ４ビュ
ー表示装置を得ている。

【０１１８】図44は、複数のプロジェクター(２つのみ
を図示)を備えたプロジェクション表示装置を示す。各
プロジェクターは、光源／反射板400、コンデンサレン
ズ401、ＬＣＤ402、および投射レンズ403を備えてい
る。ＬＣＤによって表示された画像がオートコリメーシ
ョンスクリーン(autocollimating screen)404上に投射
され、これにより、オーバーラップを有するウィンドウ
組405が得られる。オーバーラップを有するウィンドウ4
05は、各ローブにおける投射レンズ孔の像である。オー
トコリメーションスクリーン404によってローブが得ら
れる。

【０１１９】図45は、オーバーラップを有するウィンド
ウ405を形成するのに使用できるプロジェクション孔の
配置を示す。これらの孔は円形であるため、オーバーラ
ップを有するウィンドウ上に強度のばらつきが存在す
る。図46に示されるように、正方形のマスクを用いてプ
ロジェクション孔を制限すれば、ウィンドウ平面におけ
る強度をより均一にすることができる。

【０１２０】本発明の範囲を逸脱せずに様々な改変を行
うことが可能である。例えば、表示装置にＳＬＭを用い
てそれを適切に照明させる代わりに、発光型あるいは反
射型ディスプレイ装置等の他の型の画像ディスプレイ装
置を用いることが可能である。

【０１２１】図15に示されるＳＬＭ９は、矩形の画素50
の規則的なアレイを備えており、これらの画素は一定の
垂直孔を有する。しかし、他の構成も可能である。例え
ば、図47は、画素が一定の垂直孔を有する平行四辺形の
画素のアレイを示す。

【０１２２】電子的トラッキングを行う表示装置におい
て、望ましくない視覚的アーチファクトを知覚すること
なく観測者が移動できるようにするためには、視覚ウィ
ンドウの強度レベルが均一であることが重要である。こ
のようにすれば、観測者が表示強度のシッカー(thicke
r)あるいは変化を見ずに、ある視覚領域内を移動、ある
いは同一画像を表示している他の視覚領域へ移動でき
る。

【０１２３】図48において500に示すように、これまで
に記載したＳＬＭ９に生じ得る１つの問題は、ＳＬＭが
低輝度あるいはブラックのバックグラウンドを表示する
際に、画素の境界線が細い白線に見えてしまう場合があ
ることである。このような光漏れは、偏光作用によるも
のであると考えられる。ブラックに切り換えられたＬＣ
Ｄにおいて、光は、互いに交差する偏光子(polariser)
によって遮断されて透過できない。この入力光は、入力
偏光子によって１つの平面に偏光される。この平面は、
液晶によって再配向されて、出力偏光子の好適な透過軸
に対して90ーとなる。したがって、第２の偏光子によっ
て実質的に全ての光が遮断されるため、表示がブラック
に見える。

【０１２４】ブラック状態において画素の辺から光が漏
れる場合、パネルの辺付近に偏光面の乱れ(disturbanc
e)があるはずである。画素の辺が入力(および出力)偏光
子に対して45ーに配向されている場合、ほとんどの光が
その画素の辺から漏れることが分かっている。辺が、入
力偏光子または出力偏光子のいずれかの軸方向に配向さ
れていれば、光漏れは起こらない。残念なことに、一般
的なＴＦＴツイステッドネマティック型ＬＣＤにおいて
は、視野角上の理由から、偏光子が垂直方向および水平
方向に対して45ーに配向される。このために、矩形画素
等の垂直方向の辺は光漏れを引き起こす。このメカニズ
ムは、ブラックマスク35によって規定される画素孔の辺
における光の反射、回析、あるいは散乱による偏光角の
回転によるものであると考えられる。

【０１２５】レンティキュラースクリーンを有する３Ｄ
自動立体表示装置の場合、画素の右側の辺(right edge
s)500からの光はレンズ孔によって集められてウィンド
ウ平面に結像し、これにより、光の細い垂直ストリップ
を生じる。これらのストリップは、低輝度画像バックグ
ラウンドに対して比較的見えやすく、細い光ストリップ
として見える。

【０１２６】図49は、ＳＬＭ９におけるこのような光漏
れを低減あるいは排除する技術の一例を示す。ＳＬＭ９
は、ガラス基板10aおよび10bを備えている。基板10bと
バックライト13との間には入力偏光子503が配置され
る。基板10aの内側表面上にはブラックマスク層35が形
成される。基板10aおよび10bの間には、液晶層、電極、
その他を備えたアクティブ層502が設けられる。通常は
基板10aの外側表面上に配置される出力偏光子は、ブラ
ックマスク35とアクティブ層502との間の501の位置に内
的に配置される。この構成によれば、各画素からの光は
ブラックマスク35に到達する前に消されるので、その後
の偏光方向の回転による影響が無くなり、光漏れが起こ
らない。

【０１２７】図50および図51は、光漏れを低減あるいは
排除する別の技術を示す。入力偏光子503および出力偏
光子501は、画素孔の辺に平行なそれぞれの偏光方向に
配向される。画素孔の隣り合う辺の間の角が、図50に示
されるように丸まっていても良く、この場合、光漏れは
丸まった角にしか起こり得ない。しかし、平行な不透明
ストリップを備えた第２のブラックマスク35bが第１の
ブラックマスク35aの上に重ねられると、この組み合わ
せにより、鋭い角を有するブラックマスク35が形成され
る。このように、製造時の欠陥による画素の角の丸まり
は、ほぼ排除でき、角における光漏れをほぼ回避でき
る。

【０１２８】ツイステッドネマティック液晶を使用する
場合、偏光子501および502をこの様な方法で配向する
と、ＬＣＤの視野角に影響を及ぼす。この結果、周知の
ように、中央線の両側でパネルのコントラストが異な
る。これは、図51に示されるように複屈折率(即ち反応
メソゲン(reacted mesogen))層504を追加することによ
り、あるいは別の液晶材料を用いることにより補正でき
る。

【０１２９】この偏光の回転は、ブラックマスクの辺で
反射する傾いた光線によるものであり、平行光バックラ
イトを使用することによってこの光漏れの源を低減でき
る。しかし、これは表示装置の視覚帯に影響を及ぼし、
また、小型のシステムにおいては困難である。

【０１３０】光漏れメカニズムが、反射によるものであ
る場合、比較的反射率の低いブラックマスクを使用すれ
ば、反射光の光量を低減できる。公知の無機物層の代わ
りに、有機顔料層、あるいはエマルジョン層などを用い
て、この作用を低減することが可能である。

【０１３１】

【発明の効果】本発明によれば、製作公差に余裕ができ
る。なぜなら、視覚ウィンドウの位置の小さな誤差で
は、望ましくない視覚的アーチファクトが生じないから
である。

【０１３２】本発明によれば、可動部を設けなくとも観
測者トラッキングが可能となる。また、そのような観測
者トラッキング表示装置の最も簡易な形態は、１つの表
示装置で３つのウィンドウを提供するものである。

【０１３３】本発明によれば、さらに、観測者の視覚自
由度がさらにひろがる。好ましくは、ローブが互いにオ
ーバーラップする。

【０１３４】本発明によれば、画素化された空間光変調
器が利用可能であり、洗練された方法で表示装置を具現
化する。

【０１３５】本発明によれば、また、絵素は、矩形ある
いは平行四辺形などの形状であって良い。このような構
成によれば、視覚ウィンドウ上の照明強度のばらつきを
回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知の型の立体表示装置の概略平面図である。

【図２】公知の型の自動立体表示装置の概略平面図であ
る。

【図３】公知の型の自動立体表示装置の概略横方向断面
図である。

【図４】非視点補正自動立体表示装置を示す概略平面図
である。

【図５】公知の視点補正自動立体表示装置を示す概略平
面図である。

【図６】図５と同様の図であり、図５に示される型の表
示装置における画素カラム間のギャップの作用を示す。

【図７】図５と同様の図であり、図５に示される型の表
示装置における一定でない垂直孔の画素の作用を示す。

【図８】公知の型の自動立体表示装置におけるローブの
形成を示す概略平面図である。

【図９】別の公知の型の自動立体表示装置を示す概略平
面図である。

【図１０】さらに別の公知の型の自動立体表示装置を示
す概略横方向断面図である。

【図１１】公知の型の方向性表示装置を示す図である。

【図１２】図11の表示装置の出力を示す図である。

【図１３】他の公知の型の方向性表示装置を示す図であ
る。

【図１４】図13の表示装置の光出力を示す図である。

【図１５】本発明の一実施形態をなす方向性表示装置を
示す図である。

【図１６】図15の表示装置の光出力の示す図である。

【図１７】図13の表示装置によって生じる強度のばらつ
きを示す図である。

【図１８】図13の表示装置によって生じる強度のばらつ
きを示す図である。

【図１９】観測者トラッキングを行う、公知の型の自動
立体表示装置を示す図である。

【図２０】横方向の観測者トラッキングを行う、本発明
の一実施形態をなす自動立体表示装置を示す図である。

【図２１】図19に示される型の表示装置において生じる
クロストーク作用を示す図である。

【図２２】図20の表示装置のクロストークパフォーマン
スを示す図である。

【図２３】図20の表示装置のクロストークパフォーマン
スを示す図である。

【図２４】図20の表示装置において、隣接する画素のオ
ーバーラップを変化させることが、強度の変動およびク
ロストークに及ぼす作用を示す図である。

【図２５】図20の表示装置において、隣接する画素のオ
ーバーラップを変化させることが、強度の変動およびク
ロストークに及ぼす作用を示す図である。

【図２６】図20に示される表示装置を制御するための制
御システムを示す図である。

【図２７】自動立体表示装置、および観測者が所定の視
覚距離から移動した時の作用を示す図である。

【図２８】図27に示した表示装置を距離方向の観測者ト
ラッキングを行うように操作した場合を示す図である。

【図２９】図28の表示装置の制御システムを示す図であ
る。

【図３０】複数観測者トラッキングを行う、図15に示さ
れる型の表示装置を示す図である。

【図３１】オーバーラップするウィンドウを有する他の
自動立体表示装置を示す図である。

【図３２】前方パララックスバリアを用いた表示装置の
一部を示す概略断面図である。

【図３３】後方パララックスバリアを用いた表示装置の
一部を示す概略断面図である。

【図３４】ホログラムを用いた視覚ウィンドウの形成を
概略的に示す図である。

【図３５】ホログラムを用いた視覚ウィンドウの形成を
概略的に示す図である。

【図３６】内部ホログラムを用いた表示装置の一部を示
す概略断面図である。

【図３７】外部ホログラムを用いた表示装置の一部を示
す概略断面図である。

【図３８】ホログラムを照明させるための小型バックラ
イトを示す概略断面図である。

【図３９】ホログラムを照明させるための小型バックラ
イトを示す概略断面図である。

【図４０】公知の型のデルタパターン液晶表示装置を示
す図である。

【図４１】本発明の一実施形態である時間多重表示装置
を示す概略図である。

【図４２】本発明の一実施形態である３ビュービーム結
合器表示装置(three view beam combiner display)を示
す概略図である。

【図４３】本発明の一実施形態をなす４ビュー表示装置
(four view display)を示す概略図である。

【図４４】本発明の一実施形態をなすプロジェクション
表示装置を示す概略図である。

【図４５】図44の表示装置のプロジェクション孔の配置
を示す図である。

【図４６】図44の表示装置のプロジェクション孔の配置
を示す図である。

【図４７】平行四辺形を用いた画素構成を示す図であ
る。

【図４８】ブラック状態にあるＬＣＤ ＳＬＭの様子を
示す図であり、光漏れの発生を示している。

【図４９】光漏れを低減するように構成したＳＬＭの断
面図である。

【図５０】光漏れを低減するためのブラックマスク配置
を示す図である。

【図５１】図50のブラックマスク配置を利用したＳＬＭ
の断面図である。

【符号の説明】

９ オーバーラップする画素を有するＬＣＤ ８ パララックスバリア １３ 小型バックライト １０ａ、１０ｂ 基板ガラス ２１ 切り換え可能なディフューザ ３５ ブラックマスク層 ３５ａ 第１のブラックマスク層 ３５ｂ 第２のブラックマスク層 ５４ レンズアレイ ５７ バリア １０２ ビデオスイッチ １１０ コントローラ １１２ トラッキングシステム １１１ マニュアル制御 １３２ 各画素に関連し、適切なカラーフィルタのため
に調整されたホログラフィック素子 １３３ 平行光、白色光 １３４ 数個のローブに生成されたオーバーラップを有
するウィンドウ １３６ 液晶層 １３７ カラーフィルタ １３１ ホログラム １４０ (充填密度の大きな小径球) ４０４ オートコリメーションスクリーン ５００ 画素の辺における光漏れ ５０１ 内部偏光子(出力偏光子) ５０３ 入力偏光子 ５０４ 視野角を改善する複屈折率層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード ロバート モズリー イギリス国 オーエックス10 ８イーエ ル， オックスフォードシャー， ウォー リングフォード， クローマーシュ ギフ ォード， ホーム ファーム 10 (72)発明者 デイビッド エズラ 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 −ソトウェル， モンクス ミード 19

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つのディスプレイ装置およ
   び光学系を備え、該光学系が該ディスプレイ装置と協働
   し、それにより、ウィンドウ平面に複数の視覚ウィンド
   ウを形成し、該視覚ウィンドウの隣接する対は横方向に
   オーバーラップする、視点補正自動立体表示装置。
2. 【請求項２】 前記少なくとも１つのディスプレイ装置
   と前記光学系とが協働し、それにより、少なくとも３つ
   のウィンドウを形成する、請求項１に記載の視点補正自
   動立体表示装置。
3. 【請求項３】 前記少なくとも１つのディスプレイ装置
   と前記光学系とが協働し、それにより、３つのウィンド
   ウを形成する、請求項２に記載の視点補正自動立体表示
   装置。
4. 【請求項４】 前記少なくとも１つのディスプレイ装置
   と前記光学系とが協働し、それにより、前記ウィンドウ
   を複数のローブに繰り返す、上記請求項のいずれかに記
   載の視点補正自動立体表示装置。
5. 【請求項５】 前記複数のローブがオーバーラップす
   る、請求項４に記載の視点補正自動立体表示装置。
6. 【請求項６】 前記少なくとも１つのディスプレイ装置
   は、第１の方向に延びるロウ、および該第１の方向に実
   質的に垂直な第２の方向に延びるカラムとして配列され
   た複数の絵素を有する空間光変調器を備え、 該複数の絵素はＮ個の群に配置されており、Ｎは１より
   大きい整数であり、該Ｎ個の群のそれぞれの該絵素は、
   該第１の方向において互いにオーバーラップする、上記
   請求項のいずれかに記載の視点補正自動立体表示装置。
7. 【請求項７】 前記Ｎ個の群のそれぞれの前記絵素は、
   隣接する２つのロウに配置される、請求項６に記載の視
   点補正自動立体表示装置。
8. 【請求項８】 前記複数の絵素のそれぞれは、実質的に
   一定の垂直な開口部を有する、請求項６または７に記載
   の視点補正自動立体表示装置。
9. 【請求項９】 前記隣接する絵素の群は、前記第１の方
   向において互いにオーバーラップする、請求項６から８
   のいずれかに記載の視点補正自動立体表示装置。
10. 【請求項１０】 前記複数の絵素のそれぞれの幅は、該
    絵素の横方向のピッチの1.5倍にほぼ等しい、請求項６
    から９のいずれかに記載の視点補正自動立体表示装置。
11. 【請求項１１】 前記空間光変調器は発光型装置であ
    る、請求項６から１０のいずれかに記載の視点補正自動
    立体表示装置。
12. 【請求項１２】 前記空間光変調器は光透過型装置であ
    る、請求項６から１０のいずれかに記載の視点補正自動
    立体表示装置。
13. 【請求項１３】 前記空間光変調器は液晶装置を備えて
    いる、請求項１２に記載の視点補正自動立体表示装置。
14. 【請求項１４】 前記光学系は、複数の視差発生素子を
    有する視差装置を備え、 該複数の視差発生素子は前記第２の方向に延び、かつ該
    複数の視差発生素子のそれぞれはＮ個の絵素カラムと位
    置合わせされる、請求項６から１３のいずれかに記載の
    視点補正自動立体表示装置。
15. 【請求項１５】 前記少なくとも１つのディスプレイ装
    置は、第１の方向に延びるロウ、および該第１の方向に
    実質的に垂直な第２の方向に延びるカラムとして配列さ
    れた複数の絵素を有する空間光変調器を備え、 該複数の絵素はＮ個の群に配置されており、Ｎは１より
    大きい整数であり、 前記光学系は、複数の第１の視差発生素子を有する第１
    の視差装置と、複数の第２の視差発生素子を有する第２
    の視差装置とを備え、 該複数の第１の視差発生素子は該第２の方向に延び、該
    複数の第１の視差発生素子のそれぞれはＮ個の絵素カラ
    ムと位置合わせされ、 該複数の第２の視差発生素子は該第２の方向に延び、か
    つ該複数の第２の視差発生素子のそれぞれは各絵素カラ
    ムとそれぞれ位置合わせされる、請求項１から５のいず
    れかに記載の視点補正自動立体表示装置。
16. 【請求項１６】 観測者の位置を決定する観測者トラッ
    キングシステムと、該観測者トラッキングシステムに反
    応する画像コントローラとを備え、 該画像コントローラは前記少なくとも１つのディスプレ
    イ装置のそれぞれによって表示される画像を分割し、 そのことによって、観測者の左目を含むウィンドウが左
    目用ビューデータを受け取り、観測者の右目を含むウィ
    ンドウが右目用ビューデータを受け取り、隣接するウィ
    ンドウがオーバーラップする領域内に観測者の目がある
    場合に該隣接するウィンドウの一方がブラックビューデ
    ータを受け取る、請求項２または３に記載の視点補正自
    動立体表示装置。
17. 【請求項１７】 前記観測者トラッキングシステムが複
    数の観測者の位置を決定するように構成され、かつ観測
    者毎に少なくとも３つのウィンドウが提供される、請求
    項16に記載の視点補正自動立体表示装置。
18. 【請求項１８】 隣接するウィンドウがオーバーラップ
    する領域内に観測者の目があるときに、該隣接するウィ
    ンドウの一方が受け取る画像データをブラックから画像
    データに切り換え、 同時に、該隣接するウィンドウの他方が受け取る画像デ
    ータを画像データからブラックに切り換えるように前記
    画像コントローラが構成されている、請求項１６に記載
    の視点補正自動立体表示装置。
19. 【請求項１９】 観測者の位置を決定する観測者トラッ
    キングシステムと、該観測者トラッキングシステムに反
    応する画像コントローラとを備え、 該画像コントローラは、前記表示装置面上の領域内にあ
    る該ウィンドウに供給される画像を分割し、 そのことによって、観測者の左目が左目用画像情報のみ
    を知覚し、観測者の右目が右目用画像情報のみを知覚
    し、観測者の目が前記ウィンドウの２つで光を受け取る
    ような領域においては該２つのウィンドウの一方がブラ
    ックに切り換えられる、請求項２または３に記載の視点
    補正自動立体表示装置。
20. 【請求項２０】 前記少なくとも１つのディスプレイ装
    置と前記光学系とが協働し、それにより、ｅを平均眼間
    間隔、Ｎをローブ毎のウィンドウの数として、横方向ピ
    ッチが（２×ｅ/Ｎ）にほぼ等しいウィンドウを形成す
    る、請求項１から１９のいずれかに記載の視点補正自動
    立体表示装置。