JP2017538954A - 裸眼立体ディスプレイデバイス及び駆動方法 - Google Patents

Abstract

裸眼立体ディスプレイは、ビーム制御システムと、画素化空間光変調器と、を使用する。表示されるべき画像全体又は画像の一部に対し、異なる表示モードが提供される。これら異なるモードは、視野角解像度と空間解像度と時間解像度との間に異なる関係を提供する。異なるモードでは、ビーム制御システムによって生成される異なるビームの広がり量を利用する。

Description

本発明は、裸眼立体（オートステレオスコピック）ディスプレイデバイス及びこのようなディスプレイデバイスの駆動方法に関する。

既知の裸眼立体ディスプレイデバイスは２次元液晶ディスプレイパネルを含む。２次元液晶ディスプレイパネルは、表示を生成するための画像形成手段として機能する、表示画素（「画素」は一般に、一組の「サブ画素」を含み、「サブ画素」は最も小さい個々にアドレス指定可能な単色の画像素子である）の行及び列配列を有する。互いに平行に延びる長尺状のレンズのアレイが表示画素アレイを覆い、像形成手段として機能する。これらは「レンチキュラーレンズ」として知られている。表示画素からの出力がこれらレンチキュラーレンズを介して投影される。レンチキュラーレンズは出力の方向を修正するように機能する。

レンチキュラーレンズはレンズ素子のシートとして提供され、レンズ素子のそれぞれは長尺状の部分円筒状の（例えば半円筒状の）レンズ素子を含む。レンチキュラーレンズはディスプレイパネルの列方向に延び、各レンチキュラーレンズは、表示サブ画素の２つ以上の隣接する列の群それぞれを覆っている。

各レンチキュラーレンズは、ユーザが１つの立体像を観察することを可能にするために２列の表示サブ画素に対応付けられ得る。その代わりに、各レンチキュラーレンズは３つ以上の行方向に隣接する表示サブ画素の群に対応付けられ得る。各群内の表示サブ画素の対応する列は、各々の２次元サブ画像から垂直スライスを提供するように適切に配置される。ユーザの頭が左から右に動かされると、一連の連続的な異なる立体像が観察され、例えば、周りを見回した印象を生じさせる。

図１は、既知の直視型裸眼立体ディスプレイデバイス１の概略斜視図である。既知のデバイス１は、表示を生成するための空間光変調器として機能するアクティブマトリックス型の液晶ディスプレイパネル３を含む。

ディスプレイパネル３は、表示サブ画素５の行及び列の直交配列を有する。明確にするため、図では少数の表示サブ画素５のみが示されている。実際には、ディスプレイパネル３は、約千の行及び数千の列の表示サブ画素５を含む可能性がある。モノクロディスプレイパネルでは、サブ画素は、事実、全画素を含む。カラーディスプレイでは、サブ画素は、全色画素のうちの１つの色成分である。全色画素は、一般的な専門用語によれば、表示される最小画像部の全色を作成するのに必要な全てのサブ画素を含む。従って、例えば、全色画素は、可能であれば白のサブ画素又は１つ以上の他の基本色のサブ画素を付加した、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のサブ画素を有してもよい。液晶ディスプレイパネル３の構造は完全に従来のものである。特に、パネル３は、一対の離間した透明ガラス基板を含み、この透明ガラス基板の間に、配向ねじれネマチック又は他の液晶材料が与えられる。基板は、自己の向かい合う表面上に透明酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極のパターンを持つ。偏光層も基板の外部表面上に設けられる。

各表示サブ画素５は、対向電極を基板上に含み、対向電極間に介在する液晶材料を有する。表示サブ画素５の形状及びレイアウトは電極の形状及びレイアウトによって決定される。表示サブ画素５は間隙を空けて互いに規則的に離間している。

各表示サブ画素５は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）又は薄膜ダイオード（ＴＦＤ）などのスイッチング素子と対応付けられている。表示画素は、スイッチ要素にアドレス指定信号を与えることにより表示を生成するように動作され、好適なアドレス指定方式は当業者には既知であろう。

ディスプレイパネル３は、この場合、表示画素アレイの領域全体にわたる平坦なバックライトを含む光源７によって照明される。光源７からの光はディスプレイパネル３を通じて案内され、個々の表示サブ画素５は、光を調整し、表示を生成するように駆動される。

ディスプレイデバイス１は、また、レンチキュラーシート９を含む。レンチキュラーシート９は、ディスプレイパネル３の表示側に配置され、光案内機能、故に、像形成機能を実施する。レンチキュラーシート９は、互いに平行に延在するレンチキュラー素子１１の行を含む。明確にするため、このうちの１つのみが誇張された寸法で示されている。

レンチキュラー素子１１は凸円柱レンズの形態であり、そのそれぞれは、素子の円筒状の湾曲に垂直に延びる長軸１２を有する。各素子は、ディスプレイパネル３から、ディスプレイデバイス１の前に位置付けられたユーザの目に異なる画像又は像を提供するための出力案内手段として機能する。

ディスプレイデバイスは、バックライト及びディスプレイパネルを制御するコントローラ１３を有する。

図１に示される裸眼立体ディスプレイデバイス１は、幾つかの異なる視点の像を異なる方向に提供することが可能である。即ち、裸眼立体ディスプレイデバイス１は、画素出力を、ディスプレイデバイスの視野内の異なる空間位置へと案内することができる。特に、各レンチキュラー素子１１は各行において表示サブ画素５の少数群を覆っている。本例では、行は、レンチキュラー素子１１の長軸に垂直に延びる。レンチキュラー素子１１は、幾つかの異なる像を形成するように、群の各表示サブ画素５の出力を異なる方向に投影する。ユーザの頭が左から右に動くと、ユーザの目は幾つかの像のうち異なる像を順に受け取る。

当業者であれば、液晶材料は、屈折率スイッチングが特定の偏光を持つ光のみに適用される複屈折性であることから、光偏光手段が上述のアレイと共に使用されなければならないことを理解するであろう。光偏光手段は、ディスプレイパネル又はデバイスの画像化装置の一部として提供されてもよい。

図２は、上述のようなレンチキュラー型画像化装置の動作原理を示すものであり、光源７と、ディスプレイパネル３と、レンチキュラーシート９と、を示す。この装置は、それぞれ異なる方向に投影される３つの像を提供する。ディスプレイパネル３の各サブ画素は、１つの特定の像の情報によって駆動される。

上記の設計では、バックライトは静的出力を発生させ、全像方向は、空間的多重化手法を提供するレンチキュラー装置によって実行される。同様の手法は視差バリアを使用して達成される。

別の手法は、エレクトロウェッティングプリズム及び指向性バックライトなどの補償光学を利用することである。これらは、光の方向が経時的に変化されることを可能にするため、時間的多重化手法も提供する。２つの技法は組み合わせることができ、本明細書中で「時空間」多重化として記載されるものを形成する。

エレクトロウェッティングセルは、例えば、コンパクトカメラ用途用の液体レンズとしての使用のため、多大な量の研究の対象とされてきた。

例えば、Yunhee Kim et.al.による論文、“Multi−View Three−Dimensional Display System by Using Arrayed Beam Steering Devices”, Society of Information Display(SID) 2014 Digest, p.907−910,2014において、エレクトロウェッティングプリズムのアレイを用いて、裸眼立体ディスプレイにおけるビームステアリングを提供することが提案されている。米国特許出願公開第２０１２／０１９４５６３号もまた、裸眼立体ディスプレイにおけるエレクトロウェッティングセルの使用を開示している。

図３は、レンズを形成するエレクトロウェッティングセルの原理を示す。エレクトロウェッティングセルの電極は、側部電極と下部電極とを含み、エレクトロウェッティングセルの流体は、非混和性の油２０及び水２２を含む。エレクトロウェッティングレンズは、２つの非相溶の流体の界面曲率が調整されて、デバイス内を移動する光ビームの放出方向を調節するように、側部電極と下部電極とに異なる電圧を印加することによって動作可能である。これは左の図に示される。左及び右側部電極と下部電極とに印加される異なる電圧は、また、非相溶の流体の界面の傾斜角を調整し、これにより、デバイス内を移動する光ビームの放出方向を調節するために使用され得る。これは右の図に示される。従って、エレクトロウェッティングセルは、ビーム出力方向及びビーム出力の広がり角を制御するために使用され得る。

セルは小さいため、セルの形状を即座に切り替える又は方向制御することが可能である。この手法で、複数の像が作成され得る。セルは、例えば、四角形のグリッドを形成することができ、レンチキュラーレンズアレイ（一方向制御）及び球面レンズ（二方向制御）のレンズアレイと同様に、光が１つ又は２つの方向に方向制御されることを可能にするアレイを作成することが可能である。

エレクトロウェッティングプリズムアレイと位置合わせされた空間光変調器（例えば透過性ディスプレイパネル）を提供することによって、各セルは画素又はサブ画素（例えば、赤、緑若しくは青）に対応することができる。

３Ｄ画像をレンダリングする場合、所望の画像品質を生成するための種々の手法がある。一般に、空間解像度と視野角解像度との間にはトレードオフがある。高視野角解像度とは、ディスプレイの法線に対し比較的多数の角度位置に提供される種々の像があり、例えば、周りを見回す効果を可能にすることを意味する。これは空間解像度を犠牲にして得られる。高空間解像度とは、特定の像を見る際、この１つの像を構成する多数の、異なるようにアドレス指定された画素があることを意味する。幾つかの表示システムはサブフレームも利用する。従って、時間解像度の概念も現れる。高時間解像度には、低時間解像度（例えば、各サブフレームに同じ画像を提供する）に比べ、速いアップデート速度（例えば、各サブフレームに異なる画像を提供する）を伴う。

用語「空間解像度」、「視野角解像度」及び「時間解像度」は、本文書では、これらの意味を持って使用される。

裸眼立体ディスプレイでは、表示されるコンテンツの見かけの位置は大部分がレンダリングで制御され得る。例えば、図４（ａ）に示されるように、物体を画面から視聴者に向かって飛び出させること、又は図４（ｂ）に示されるように、物体をパネルの後ろに出現させ、パネル深さにゼロ深さのコンテンツをレンダリングさせることを選択することが可能である。

本発明は、幾つかの状況では、異なる画像コンテンツを異なる角解像度で表示することが望ましい場合があるという見識に基づく。例えば、ゼロ深さのコンテンツはより低い視野角解像度を必要とし得る一方で、非ゼロ深さのコンテンツでは深さ性状を適切にレンダリングするためにより高い視野角解像度を必要とし得る（これは空間解像度の低減を犠牲にして得られる）。本発明は、更に、異なるタイプの画像コンテンツに関し、画像全体又は画像の一部分の何れかにおいて、視野角解像度と空間又は時間解像度との間に異なる妥協度が所望される場合があるという認識に基づく。

本発明は、特許請求の範囲によって定義される。

一例によれば、
バックライトと、ビーム制御システムと、画素化空間光変調器と、を含む画像生成システムと、
表示されるべき画像に基づいて画像生成システムを制御するためのコントローラと、
を含み、
ビーム制御システムが、少なくとも出力ビームの広がりを調整するように制御可能であり、
画像生成システムが、複数の異なる観視位置に対する像を含む表示されるべき画像を画定するビーム制御された変調光出力を生成し、
コントローラが、少なくとも２つの表示出力モード、即ち、
表示されるべき画像の一部分又は全体が第１の視野角解像度を有する第１の表示出力モード、
表示されるべき画像の一部分又は全体が第１の視野角解像度よりも大きな第２の視野角解像度を有し、対応するビーム制御システムが第１の表示出力モードよりも小さな出力ビームの広がり（５２）を生成する第２の表示出力モード、
を提供するように適合されており、少なくとも２つの表示出力モードのそれぞれは、少なくとも２つの像を生成する、
裸眼立体ディスプレイが提供される。

このディスプレイは、（少なくとも）２つの裸眼立体像モードを提供することができる。それぞれのモードは、異なる位置への、少なくとも２つの像の表示を含む（即ち、何れのモードも単一視２次元動作モードではない）。異なる表示モードを提供することによって、画像が表示される手法の最適化のために、異なる画像又は画像部分が異なるように表示され得る。より高い視野角解像度はより多くの像を生成することを意味し、これは、各個々の像の解像度（空間解像度）を犠牲にするか、又はフレームレート（時間解像度）を犠牲にするかの何れかである。このより高い視野角解像度は、裸眼立体効果が空間解像度よりも重要である、より大きな深さ範囲を持つ画像に適している場合がある。同様に、画像のぼやけた部分はより低い空間解像度でレンダリングされてもよい。狭い深さ範囲を持つ画像又は画像部分は、より高い空間解像度を与えるため、より少数の画像で、即ち、より低い視野角解像度でレンダリングされ得る。

各モードが適用される画像の部分は画像全体であってもよく、そうでなければ、異なる画像部分に同時に異なるモードを適用してもよい。「対応する」ビーム制御システムとは、画像のその部分のために光を処理するビーム制御システムの部分を意味する。「対応する」ビーム制御システムは、全ビーム制御システムの一部分であってもよく、ビーム制御システムが画像の小部分よりもむしろ画像全体に対し動作する場合は、ビーム制御システム全体であってもよい。

深さコンテンツは主にディスプレイパネルの後ろでレンダリングされてもよい。このようにして、最大視野角解像度を必要とする深さコンテンツは視聴者から一層離れているように見え、従って、より低い空間解像度を要する。

ビーム制御システムは、
群が第１の出力モードにある時、群内のビーム制御領域がそれぞれ、同時に複数の観視位置に向けられ、
群が第２の出力モードにある時、群内のビーム制御領域がそれぞれ、個々の観視位置に向けられる、
空間的群において配置されている一連のビーム制御領域を含んでもよい。

空間的群は、例えば、互いに隣接する２つ以上のビーム制御領域を含む。ビーム制御領域は、その出力を異なる観視位置に案内する（高視野角解像度のため）か、又はより広い出力を同時に複数の観視位置に対し生成するかの何れかである。この手法では、第２のモードにおける空間解像度は第１のモードにおける空間解像度よりも小さい。

この場合、第２の出力モードは、群の第１の部分を第１の観視位置へと向け、群の第２の部分を第２の、異なる観視位置へと向けることを含んでもよい。第２の出力モードでは、複数の観視位置に対し像が生成されるが、解像度は低くなる。

同じくビーム制御システムが一連のビーム制御領域を含む別の実施形態では、コントローラは、連続的なフレームを提供するように適合されており、連続的なフレームのそれぞれは、連続的なサブフレームを含み、
第１のモードは、ビーム制御領域又はビーム制御領域の群を、第１の及び次のサブフレームの第１の出力モードになるように制御することを含み、
第２のモードは、ビーム制御領域又はビーム制御領域の群を、第１のサブフレームの第１の観視位置に向けられる第２の出力モードに、その後、次のサブフレームの第２の、異なる観視位置に向けられる第２の出力モードになるように制御することを含む。

この２つのモードの使用により、時間的多重化を提供する。第１のモードは、連続するサブフレーム内の（同じ）複数の観視位置に対し広範な出力を提供する一方で、第２のモードは、１つのサブフレーム内の１つの観視位置に対し狭い出力、及び次のサブフレーム内の異なる１つの観視位置に対し狭い出力を提供する。この時間的多重化手法は、個々のビーム制御領域に適用され得る、又はビーム制御領域の群に適用され得る。この手法は、視野角解像度と時間解像度との間の異なる関係を持つ異なるモードを提供する。

上に概説した空間的多重化手法と時間的多重化手法とは組み合わせることができ、従って、種々の効果の組み合わせが得られる。特に、空間解像度と視野角解像度と時間解像度との異なる組み合わせが実現され得る。高時間解像度は高速で動く画像又は画像部分に好適な場合があり、高時間解像度は、視野角解像度及び空間解像度の１つ又は両方を犠牲にすることによって実現され得る。

ディスプレイは、同時に且つ画像コンテンツに応じて、表示される画像の第１の領域が、第１の出力モードの、対応するビーム制御領域又はビーム制御領域の群を有し、表示される画像の第２の領域が、第２の出力モードの、対応するビーム制御領域又はビーム制御領域の群を有するように制御されてもよい。このようにして、画像は異なる空間的部分に分割され得ると共に、異なる解像度（空間、角度、時間）間の最適なトレードオフが選択され得る。これら空間的部分は、例えば異なる深さの画像、例えばバックグラウンド及びフォアグラウンド、の部分に関連していてもよい。

ビーム制御領域の群を利用する例の最も基本的な概念的実施形態では、各群は、群のそれぞれの「部分」が１つの領域を含むように、２つの領域を含む。

しかしながら、処理の複雑さを低減するために、ディスプレイ全体がモード間において制御され得る。従って、ディスプレイ全体が第１の出力モードと第２の出力モードとを有し、第２の出力モードは、第１の出力モードよりも少数の像を表示するためのものである。ビーム制御システムは、この場合、別個の又は独立制御可能な領域を必要としない単一ユニットであってもよい。

コントローラは、以下の１つ以上を基に、少なくとも２つの裸眼立体表示出力モード間で選択するように適合されてもよい。
表示されるべき画像の一部分又は全体の深さ範囲、
表示されるべき画像の一部分又は全体の動きの量、
表示されるべき画像の一部分に関する視覚的顕著性情報、又は
表示されるべき画像の一部分又は全体に関するコントラスト情報。

これら手法は、表示される画像全体又は画像部分に適用されてもよい。

一例では、像の境界（即ち、１つの像に割り当てられた１つのサブ画素と、別の像に割り当てられた１つのサブ画素との間の接合部）が、異なる深さにある画像部分間の境界とより厳密に一致するように、異なる視野角解像度が画像の異なる部分に割り当てられる。

別の例では、より狭い視野角解像度が、隣接するより暗い画像部分よりも、より明るい画像部分に割り当てられるように、異なる視野角解像度が画像の異なる部分に割り当てられる。

視野角解像度の割り当て（及び犠牲）とは異なる手法を組み合わせることができる。これらは全て画像コンテンツ分析に基づく。

一実施形態では、ビーム制御システムは、エレクトロウェッティング光学セルのアレイを含む。しかしながら、他のビーム制御手法も可能であり、狭いビームと広いビームとの間で選択することができ、任意選択的に、ビームステアリングも提供する。従って、ビーム制御システムは、例えば、像を異なる位置に向けるためのビームステアリングのためのものであってもよく、そうでなければ、像形成機能は別個のものであってもよい。像形成機能が別個のものである場合、ビーム制御システムは、個々の画像領域のレベル又は全体的に画像全体の何れかにおける、ビームの広がりの制御に限定され得る。

本発明の別の態様による一例は、バックライトと、ビーム制御システムと、画素化空間光変調器と、を含む画像生成システムを含む、裸眼立体ディスプレイを制御する方法であって、当該方法が、
少なくとも出力ビームの広がりを調節するようにビーム制御システムを制御するステップを含み、
当該方法が、それぞれが少なくとも２つの像を発生させる２つの裸眼立体表示出力モード、即ち、
表示されるべき画像の一部分又は全体が第１の視野角解像度を有する第１の表示出力モード、
表示されるべき画像の一部分又は全体が第１の視野角解像度よりも大きな第２の視野角解像度を有し、対応するビーム制御システムが、第１の表示出力モードよりも小さな出力ビームの広がりを提供するように制御される第２の表示出力モード、
を提供するステップを含む、方法を提供する。

ビーム制御領域は空間的群において配置されてもよく、当該方法は、
第１の出力モードにおいて、群内のビーム制御領域を同時に複数の観視位置に向けるステップと、
第２の出力モードにおいて、群内のビーム制御領域を個々の観視位置に向けるステップと、
を含む。

この配置は、空間解像度と視野角解像度との間の関係の制御を可能にする。

第２の出力モードにおいて、群の第１の部分は第１の観視位置に向けられてもよく、群の第２の部分は第２の、異なる観視位置に向けられてもよい。

これにより、角解像度と空間解像度との間に種々異なるトレードオフを提供する。

当該方法は、それぞれが連続的なサブフレームを含む連続的なフレームを提供するステップを含んでもよく、当該方法は、
第１のモードにおいて、ビーム制御領域又はビーム制御領域の群を、第１の及び次のサブフレームの第１の出力モードになるように制御するステップと、
第２のモードにおいて、ビーム制御領域又はビーム制御領域の群を、第１のサブフレームの第１の観視位置に向けられる第２の出力モードに、その後、次のサブフレームの第２の、異なる観視位置に向けられる第２の出力モードになるように制御するステップと、
を含む。

これにより、角解像度と時間解像度との間に種々異なるトレードオフを提供する。当該方法は、表示される全画像のレベル（ビーム制御システムが異なる領域にセグメント化される必要がない）又は画像の部分のレベルにおいて適用されてもよい。

ここで、添付の図面を参照して本発明の実施形態が純粋に例として記載される。

既知の裸眼立体ディスプレイデバイスの概略斜視図である。 図１に示されるディスプレイデバイスの概略断面図である。 エレクトロウェッティングセルの動作原理を示す。 裸眼立体効果がどう提示されるかを変化するために画像レンダリングがいかに使用され得るかを示す。 本発明の一例によるディスプレイデバイスを示す。 空間解像度と視野角解像度との間の選択可能なトレードオフを提供するためにビーム幅の制御を利用する第１の手法を示す。 単一ビーム制御領域の時間的多重化によるビーム幅の制御を示す。 時間解像度、空間解像度及び視野角解像度が全てどのように制御され得るかを示すために使用される。 視差マップ及び光線空間を示す。 図９の光線空間に適用された調節可能なビームプロファイルの使用を示す。 必要なビーム制御機能の第１の代替的な可能な実施形態を示す。 必要なビーム制御機能の第２の代替的な可能な実施形態を示す。 必要なビーム制御機能の第３の代替的な可能な実施形態を示す。

本発明は、ビーム制御システムと、画素化空間光変調器と、を使用する裸眼立体ディスプレイを提供する。表示されるべき画像全体又は画像部分に対し、異なる表示モードが提供される。これら異なるモードは、視野角解像度と空間解像度と時間解像度との間に異なる関係を提供する。異なるモードは、ビーム制御システムによって生成される異なるビームの広がり量を利用する。

図５は、本発明の一例によるディスプレイデバイスを示す。図５（ａ）は、デバイスを示し、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、２つの可能な概念実施形態を概略的に示す。

ディスプレイ３０は、平行光出力を生成するためのバックライトを含む。バックライトは、好ましくは、薄く且つ低コストであるべきである。平行バックライトは、種々の用途、例えば、視線追跡用途、プライバシーパネル及び輝度向上パネルにおいて、像が見える方向を制御することで知られている。

このような平行バックライトの１つの既知の設計は、光発生構成要素であり、この光発生構成要素はその光の全てを、同じくバックライトの一部であるレンチキュラーレンズのピッチの周りに離間して配置された細い発光ストライプのアレイの形態で抽出する。レンチキュラーレンズアレイは、細い発光ストライプのアレイから来る光を平行化する。このようなバックライトは、ＬＥＤの線又はＯＬＥＤストライプなどの一連の放出性素子から形成され得る。

ディスプレイのバックライティング及びフロントライティング用のエッジライト導波路も知られており、これらはより安価であると共により頑強である。エッジライト導波路は、頂面及び底面を有する材料のスラブを含む。光は、光源から１つ又は２つのエッジにおいて取り込まれ、導波路の頂部又は底部に、導波路材料のスラブから光が出ることを可能にするための幾つかの取り出し構造が配置されている。スラブでは、境界部における全内反射により、光が伝搬する間、光を閉じ込めたままにする。スラブのエッジは、一般に、光を取り込むために使用され、小型の取り出し構造は導波路から局所的に光を取り出す。取り出し構造は、平行化された出力を生成するように設計され得る。

画像生成システム３２はバックライトを含み、ビーム制御システム３４と、画素化空間光変調器３６と、を更に含む。図５は、ビーム制御システムの後ろに空間光変調器を示すが、これらは逆であってもよい。

空間的照明変調器は、ＬＣＤパネルなどの、通過する光を変調するための透過性ディスプレイパネルを含む。

コントローラ４０は、画像源（図示せず）から入力部４２において受け取った、表示されるべき画像に基づいて、画像生成システム３２（即ち、ビーム制御システム、バックライト及び空間光変調器）を制御する。幾つかの実施形態では、バックライトは、また、バックライト出力の偏光などビーム制御機能の一部として、又は放出するように作製されたセグメント化されたバックライトの一部として、制御されてもよい。従って、ビーム制御機能は、バックライトと更なるビーム制御システムとの間で異なるように割り当てられてもよい。実際、ユニット３０とユニット３４との機能が１つの構成要素内にあるように、バックライト自体がビーム制御機能を完全に組み込んでもよい。

エレクトロウェッティングセルの使用に基づく１つの例では、ビーム制御システムは、セグメント化されたシステムを含み、セグメント化されたシステムは、ビーム制御領域のアレイを有し、各ビームステアリング領域は、出力ビームの広がり及び任意選択的に方向も調整するように独立制御可能である。エレクトロウェッティングセルは、図３に示されるような形態を取ってもよい。この場合、バックライトが単にオン及びオフにされるように、バックライト出力は一定であり得る。以下に記載される他の例では、ビーム制御システムはセグメント化されなくてもよく、ディスプレイ全体のレベルで動作してもよい。

裸眼立体ディスプレイは、画像を作成するためのビームステアリング機能を有し、加えて、本発明によれば、ビームの広がりを制御するためのビーム制御部もある。ビームステアリング機能は、異なるサブ画素から異なる画像位置に光出力を誘導する必要がある。これは、静的機能であっても動的機能であってもよい。例えば、一部静的態様では、画像を作成するためのビームステアリング機能は、他のビーム誘導構成要素のレンズの固定されたアレイによって提供され得る。この場合、像形成機能は制御不可であり、ビーム制御システムの電気制御可能な機能は、ビームの広がり／幅に限定される。

この一部静的態様は、図５（ｂ）に示されている。図５（ｂ）では、レンズ表面上にビーム制御領域３７が設けられている。このため、ビーム制御領域は、異なるモードを実施するために、ビームの広がりを変化させるだけでよい。ビームの広がりは、セグメント化されたシステムが必要とされないように、全体的に制御されてもよい。

動的態様では、ビームの広がり／幅及びビーム方向の両方が電気的に制御され得る。図５（ｃ）は、平坦基板上のセグメント化されたビーム制御領域３７の一例を示し、各ビーム制御領域は、ビーム方向（像形成のため）及びビームの広がり角度を調整することができる。

セグメント化されたビーム制御システムでは、それぞれ個々のビーム制御領域３７（例えばエレクトロウェッティングセル）に対応付けられた、空間光変調器の１つのサブ画素があってもよく、そうでなければ、ビーム制御領域はそれぞれ、複数のサブ画素、例えば、１つの全色画素、又は更には、全画素の小サブアレイを覆ってもよい。更に、ビーム制御領域３７は、個々のサブ画素又は画素上で動作する代わりに、画素の列又はサブ画素の列上で動作してもよい。これは、例えば、出力ビームのステアリングを水平方向のみに可能にする。これは、概念的に、レンチキュラーレンズの動作に類似している。

使用されるビーム制御手法のタイプにより、画素化構造が使用されるかどうか、又はストライプ構造が使用されるかどうかを決定する。画素化構造は、例えば、エレクトロウェッティングビームステアリング実施形態に使用される。

表示されるべき画像は、ビーム制御領域全ての出力の組み合わせにより形成される。表示されるべき画像は、少なくとも２つの異なる観視位置に裸眼立体画像が提供され得るように、複数の像を含んでもよい。

コントローラ４０は、少なくとも２つの裸眼立体表示出力モードを提供するように適合されている。これらモードは、表示される全画像に適用され得る、又は異なる画像部分に適用され得る。

第１の表示出力モードは、第１の視野角解像度を有する。第２の表示出力モードはより大きな視野角解像度を有し、対応付けられたビーム制御領域は、より少数の像により焦点を合わせるためにより小さな出力ビームの広がりを生成する。この手法により、視野角解像度の量が他のパラメータに対し相殺されることを可能にする。

ディスプレイパネルから来る光の角度情報の多重化は、（空間、時間、色又は偏光などの）光照射野寸法の幾つかに沿った解像度を本質的に低減して視野角解像度を得る。例えば、視野角解像は、空間解像度又は時間解像度と引き換えとされ得る。

時間解像度に関しては、フリッカーは視覚的に煩わしいものであるため、時系列動作は全サブフレームを最大１／５０ｓ＝２０ｍｓ以内又は好ましくは１／２００ｓ＝５ｍｓ未満に維持するように制限されるべきである。ブルー相液晶は、１ｍｓのスイッチング速度を有することが報告されているため、このことは、５乃至２０のサブフレームの可能性を与える。これは高品位のシングルコーン裸眼立体ディスプレイには、少なくともアイトラッキング無くしては十分ではないため、時間的多重化単独では複数の裸眼立体視方向を生成する裸眼立体ディスプレイには適さない。

空間解像度は非常に重要であり、十分とみなされるには少なくとも１０８０ｐ又はこれよりも更に高くすべきである。しかしながら、不十分な被写界深度、モーションブラー及びカメラレンズ品質により、映像はぼやけることが多い。

時空間的に多重化されたエレクトロウェッティングディスプレイは、有用な技術を利用できると共に、例えば、酸化物ＴＦＴの開発によるフレームレートの増加による空間解像度及びスイッチング速度の向上からの利益がある。

本発明は、コンテンツ及び／又は観視条件の特徴に基づき制御される、例えば時空間多重化を含む多重化方式を利用する。多重化方式の制御の潜在的利点を明確にする例は、動かない又は遅くのみ動く物体は、より少ないサブフレームを使用してレンダリングできること、狭い深さ範囲を有する物体は、より少ない及びより広い像を使用してレンダリングできること、ぼやけた物体は、より少ない画素でレンダリングできることである。

画像コンテンツに基づき、ビーム幅の制御を局所的又は全体的の何れかにおいて可能にすることにより、異なる多重化手法が実施される。

図６は、空間解像度と視野角解像度との間の選択可能なトレードオフを提供するためにビーム幅の制御を利用する第１の手法を示す。この目的のため、ビーム制御領域は、空間的群で配置されている。図６は、各群が、隣接するビーム制御領域の対と、対応する、隣接するサブ画素ｘ１及びｘ２の対である、最も単純な群化を示す。上部の弧５０は、視野角範囲ｖ１及びｖ２を示す。包絡線５２は強度プロファイルである。

図６（ａ）は、第１の出力モードを示す。群内のビーム制御領域はそれぞれ、複数の観視位置、特に、像ｖ１及び図ｖ２に向けられている。従って、画像データＡがサブ画素ｘ１に提供されており、画像データＢがサブ画素ｘ２に提供されている。両サブ画素はそれらの情報を両像で提示する。これにより、両サブ画素は各像において見えるため、大きな空間解像度を与える。このモードでは、出力は同じビーム形及び方向を有する。

図６（ｂ）は、第２の出力モードを示す。群内のビーム制御領域は、個々の及び異なる観視位置に向けられており、特に、サブ画素ｘ１はｖ２に向けられており、サブ画素ｘ２は像ｖ１に向けられている。従って、画像データＡは像ｖ２にのみ提供されており、画像データＢは像ｖ１にのみ提供されている。これにより、像ｖ１及び像ｖ２が全体的な表示画像内で異なる像を表示するため、大きな視野角解像度を与える。このモードでは、ビームは隣接する像を形成する。

従って、図６（ａ）はより高い空間解像度を与え、図６（ｂ）はより高い視野角解像度を与える。図６（ａ）では、強度プロファイルは、像範囲ｖ１及びｖ２を含み、従って、より低い視野角解像度を有するが、両サブ画素が両像範囲から見えるため、より高い空間解像度を提供する。図６（ｂ）では、同じ偏角で、より高い視野角解像度及びより低い空間解像度がある。

図６（ｃ）は、図６（ａ）の空間モードの抽象的表示であり、図６（ｄ）は、図６（ｂ）の視野角モードの抽象的表示である。この図は、画像データＡ及びＢが提供される像及び画素位置を示す。例えば、図６（ｃ）は、画像データＡがサブ画素ｘ１によって両像に提供されていることを示す。図６（ｄ）は、画像データＢが像ｖ１にのみ提供されていることを示す。図６（ｄ）の四角形は、３Ｄでの表示（図８）を容易にするために（左上及び右下を空白で残すのではなく）満たされていることに留意されたい。この図は、像割り当て、即ち、各像が２つの位置に広がる１つの画素データのみを有することを示す。

両モードにおいて、２つのビームを組み合わせたプロファイルは類似している。

どちらのモードを使用するかを決定するための１つの方法には、４つの輝度又は色値を得、これらを２×２マトリックスに配することを含む。図６（ａ）の高空間解像度モードでは、各サブ画素に各列の平均のみが提示され得る一方で、図６（ｂ）の高視野角解像度モードでは、図６（ｄ）に示されるように各行の平均のみが提示され得る。

これは、一般に、２つの異なる誤差を与える。組み合わせたビームプロファイルが類似しているため、どちらのモードを使用するかについての決定が、各モードに関して、両関連空間位置における両関連像の色又は輝度差を測定する単純誤差量（simple error metric）に基づき局所的に行われ得る。これが各モードに対する誤差（ε１及びε２）を与える。従って、空間解像度と視野角解像度のバランスは、λε１＞ε２の時に第２のモードを選択することを選ぶ、閾値（λ）により設定され得る。モードを常に選択するために最低誤差λ＝１を与える。

図６の例について考えると、入力データは、各組み合わせが特定の入力値を生じさせるように、各位置（ｘ）及び像（ｖ）の組み合わせに対する値を有し、選択した色空間において入力Ｉ（ｘｉ，ｖｊ）を「Ｉｉｊ」と定義すれば、その時は、図６（ａ）及び図（ｃ）に相当する第１のモードにおいて、Ａの色（ＩＡ）は、Ｉ１１とＩ１２との平均値であり、Ｂの色（ＩＢ）は、Ｉ２１とＩ２２との平均値である。
第１のモードに関して生じる誤差は、ε１＝ｄ（Ｉ１１，ＩＡ）＋ｄ（Ｉ１２，ＩＡ）＋ｄ（Ｉ２１，ＩＢ）＋ｄ（Ｉ２２，ＩＢ）である。
図６（ｂ）及び図６（ｄ）に相当する第２のモードにおいて、Ａの色（Ｉ’Ａ）は、Ｉ１１とＩ２１との平均値であり、Ｂの色（Ｉ’Ｂ）は、Ｉ１２とＩ２２との平均値である。
第２のモードに関して生じる誤差は、
ε２＝ｄ（Ｉ１１，Ｉ’Ａ）＋ｄ（Ｉ２１，Ｉ’Ａ）＋ｄ（Ｉ１２，Ｉ’Ｂ）＋ｄ（Ｉ２２，Ｉ’Ｂ）である。

色の平均値及び色間の距離の計算は、色空間に依存する。ＲＧＢ及びＹＣｂＣｒでは、誤差の計算は、標準的な各成分平均演算（regular per−component averaging operation）及び差分絶対値和演算（ＳＡＤ：sum−of−absolute−differences operation）又は差分二乗和演算（ＳＳＤ：sum of squared differences operation）である可能性がある。標準的な平均及びＬ_２誤差を用いた線光（ＲＧＢガンマ無し）の計算もまた、使用されてもよい（Ｌ_２誤差は、２つのベクトルの幾何学的距離であり、時として「２ノルム距離」としても知られる）。

この方式は、複数の隣接する像を形成する複数のセルの群にまで及び得る。組み合わせ（モード）の数は急速に増加する。上記方式は、以下の任意の状況に広げられ得る。
２つ以上の近傍のセルのビームが、１つの広いビームに合成され得るように隣接している（両セルに同じ電圧を印加することにより）。これにより、全セルが全視点から見えるようになったことから空間解像度が増加するが、視野角解像度は低下する。
２つ以上の近傍のセルのビームが、元のビーム形を共に形成する２つ以上の狭いビームに分割され得るように重なっている（両セルに異なる電圧を印加することにより）。これにより、各視点について１つのセルのみが見えるようになったことから空間解像度が低下するが、視野角解像度は増加する。

１対につき２つのモードを持つセルの対の固定セットを有する代わりに、この問題は、従って、また、半大域的方法（例えば動的計画法）又は大域的方法（例えば確率伝播法）などの適切な方法によって最適化され得る形態にされ得る。

上記実施形態は、空間解像度を視野角解像度と引き換えにすることに基づく。時間的多重化を利用する手法では、複数のサブフレーム（例えば、２つ又は３つのサブフレーム）を使用する。これにより、より多くの誤差項及びより多くの可能性を与える。

図７は、単一ビーム制御領域（例えばエレクトロウェッティングセル）の時間的多重化によるビーム幅の制御を示す。図６と同じ参照符号が用いられる。

図７（ａ）は、第１の出力モードを示す。ビーム制御領域は、複数の観視位置、特に、像ｖ１及び像ｖ２に向けられている。従って、画像データＡが第１のサブフレーム内のサブ画素に提供されており、画像データＢが第２のサブフレーム内のサブ画素に提供されている。サブ画素はその情報を両サブフレーム内の両像で提示する。これにより、サブ画素は各像において見えるため、大きな空間解像度を与える。このモードでは、出力は同じビーム形及び方向を有する。

図７（ｂ）は、第２の出力モードを示す。ビーム制御領域は、第１のサブフレーム内の画像データＡの１つの観視位置ｖ２に向けられており、第２のサブフレーム内の画像データＢの観視位置ｖ１に向けられている。これにより、像ｖ１及び像ｖ２が全体的な表示されるべき画像内で異なる像を表示するため、大きな視野角解像度を与える。このモードでは、ビームは隣接する像を形成する。

従って、図７（ａ）はより高い空間時間解像度を与えるが、より低い視野角解像度を与え、図７（ｂ）は、より高い視野角解像度を与えるが、より低い時間解像度を与える（各像がフレーム毎のみアップデートされるため）。図７（ｃ）及び図７（ｄ）は、同じく、図７（ａ）及び図７（ｂ）の抽象的表示である。

第１のモードでは、ビーム制御領域セルは両サブフレームに同じビームプロファイルを有する一方で、第２のモードでは、ビーム制御領域は、サブフレーム内に、組み合わせて第１のモードのビームプロファイルを形成する、隣接するビームプロファイルを有する。

図８は、時間解像度、空間解像度及び視野角解像度が全てどのように制御され得るかを示すために使用される。図は、２つの連続的な（又は少なくとも時間において近接する）サブフレームにわたる２つの近傍ビーム制御領域セルのセットを有する種々の多重化オプションを示す。

図８は、実質的に、図６及び図７の抽象的表示の、３Ｄブロックとしての組み合わせである。

図８（ａ）は、角解像度及び時間解像度を犠牲にした空間解像度を示す。図６（ｂ）と同様に、随時、異なるデータが異なる像に提供される。

図８（ｂ）は、空間解像度及び時間解像度を犠牲にした視野角解像度を示す。図６（ａ）と同様に、随時、各サブ画素によって同じデータが両像に提供される。

図８（ｃ）は、視野角解像度及び空間解像度を犠牲にした時間解像度を示す。図７（ｄ）と同様に、各サブ画素は、両サブフレームに対し同じ画像データを提供する。

図８（ｄ）は、第１の空間位置については、視野角解像度は時間解像度を犠牲にしている一方で、他の空間位置については、逆のサブモードが選択されている、１つの可能な混合解決策を示す。

上記例では、ビーム制御領域の各対に対する、又は更には全セルに対し個々に意思決定を必要とするが、他のセルも考慮に入れる。この局所的適応が好まれるものの、適応が大域的（フレーム毎）レベルで行われる場合は利点がある。

大域的適応を使用する１つの理由は、ＡＳＩＣでは利用可能な処理能力が限られている場合がある、又はレンダリングチェーンの一部が実施され、適応され得ないことである。１つのモードでは、他のモードに比べてより低い空間解像度でより多くの像がレンダリングされ得る。両モードの複雑さは同様である。

大域的モード間の選択は、深さ範囲、動きの量、視覚的顕著性マップ及び／又はコントラストマップに基づき得る。

入力データは空間位置及び像を有する。複数の像の代わりに、これは、（ｘ，ｙ，ｖ）空間内のサンプルの体積であると仮定され得る。ここで、ｖは、像位置である。３Ｄ表示の使用を避けるため、一般的な分析手法は、１本の走査線に対応するスライスを取ることである（ｙ＝ｃ）。図９において、上の図は、１本の走査線に関する深さマップ及び（ｘ，ｙ）空間を示す。

図９（上部分）は、１本の走査線に関する深さ（そうでなければ視差として知られる）マップを示す。

Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、一定視差における面である。

図９（下部分）は、選択した走査線に沿う水平位置に対し像位置をプロットした光線空間図を示す。

画面上の物体（ゼロ視差、例えば、物体Ａ）については、空間位置は各像について同じである。従って、示されるように、このような物体のテクスチャは光線空間内において像方向に垂直線を形成する。

画面から離れた物体（非ゼロ視差）については、線は別の方向において形成する。これら線の傾きは、視差に直接関係する。吸蔵も光線空間内に見える（物体Ｂが物体Ａの前にある）。

光線空間図の使用を含む３Ｄ表示画像の分析は、論文、“Resampling, Antialiasing, and Compression in Multiview 3D displays” of Matthias Zwicker et.al., IEEE Signal Processing Magazine November 2007 pp.88−96に提示されている。

画像レンダリングは、鮮明な奥行きエッジ及び高ダイナミックレンジを作成するように最適化されてもよい。これは、局所ビームプロファイルをデプスジャンプ（depth jumps）に基づいて選択することによって実現され得る。図９に示されるような光照射野が定期的に量子化される場合、幾つかのサブ画素はデプスジャンプの両側に一部寄与し、強いクロストークを生成する。

調節可能なビームプロファイルによって、サブ画素をデプスジャンプにスナップすることにより半規則的サンプリング（semi−regular sampling）を作成することが可能になる。

図１０は、図９の画像に適用された適応サンプリング手法を示す。図１０では、４つの画素の群が４つの像を形成する。従って、各列に４つの領域５６がある。各領域５６の高さは、その画素に関するビーム制御システムによって提供された像の角度を示す。

像の位置は、画像データに基づき決定され得る。図１０の最も左側の部分などの規則的な像サンプリングでは、各ビームは同じ幅を有するが異なる位置を有する。

ビームそれぞれの位置及び幅を最適化することによって、より良好な画像品質（合計誤差εは低下する）を有することが可能になる。

図１０には２つの例がある。
（ｉ）ジャンプの両側に異なるテクスチャを有するデプスジャンプ（Ａ及びＢ）であり、これにより、より鮮明な奥行きエッジを作成し、吸蔵キュー（occlusion cue）からの更なる深さ効果を提供し、シーンを特定の品質でレンダリングするのに必要なビーム制御領域の数を低減することができる。これにより、デプスジャンプにまたがり、ぼやけを生じさせるサブ画素を回避する。
異なる領域５６が、それらの高さによって示されるように、ここでも、異なる視野角解像度を与えることが分かり得る。視野角解像度は、像の境界が、異なる深さにある画像部分間の境界により厳密に一致するように選択される。

（ｉｉ）高ダイナミックレンジ（Ｃ及びＤ）であり、これは、強度も変化させる、ビームプロファイルを変化させる別の効果に基づく。明るい領域内により狭いビームプロファイルを有することによって、高ダイナミックレンジの画像（図１０の物体Ｃ及び物体Ｄ）を生成することが可能になる。エッジをモデリングする際、この効果も考慮に入れられる必要がある。物体Ｃは明るいが小さな物体（例えば、太陽又は光）であり、物体Ｄは大きいが暗い物体（例えば、空又は壁）であると考える。Ｃに対しより狭いビーム、Ｄに対しより広いビームを選択することによって、利用可能な光出力（及び解像度）がより明るい物体の方に分配される。

ここでも、異なる領域５６が、再度、異なる視野角解像度を与えることが分かり得る。より狭い視野角解像度が、隣接するより暗い画像部分に比べてより明るい画像部分に割り当てられるように、この場合、異なる視野角解像度は画像の異なる部分に割り当てられる。

上記例では、ビーム方向及び形成を提供するためにエレクトロウェッティングセルを利用している。これにより、各サブ画素（又は画素）が自己の制御可能な像出力方向を有することを可能にする。しかしながら、この手法は、等しい解像度を持つ２つのアクティブマトリックスを必要とし、これら構成要素に関連する典型的なコスト及び消費電力を２倍にする。

更に、現在、エレクトロウェッティングセルは、セルのピッチに比べてかなりの厚み及び高さの側壁を有する。これにより、開口、故に、光出力及び視野角が低下する。適応像形成構成（adaptive view forming arrangements）の代替的な解決策がある。

１．ＬＣバリア
液晶バリアは可変開口幅を有する。狭い開口は、より大きな像分離、より少ない光出力及びより低い空間解像度を生じる。より広い開口は、より小さな像分離、より多い光出力及びより高い空間解像度を生じる。ＬＣバリアは、局所的適応を実現するために、例えば、ストライプの２次元アレイを含む。単一バリアが、ＬＣ材料のストライプ又は画素によって形成されたバリアと共に使用されてもよい。ビーム幅は、いかなる時点においても透明なストライプの数（スリット幅）によって決定される。ビーム位置は、どのストライプが透明であるか（スリット位置）によって決定される。両者は制御され得る。光出力及び空間解像度はより多くのストライプが透明にされる場合に増加する。視野角解像度はより少数のストライプが透明にされる場合に増加する。

２．サブ画素領域駆動
ディスプレイ（例えば、ＡＭＬＣＤ又はＡＭＯＬＥＤ）に、サブ画素領域が設けられ得る。即ち、各色サブ画素は、独立アドレス指定可能な（しかし同じ画像データが適用される）領域のセットを含む。サブ画素と対応付けられたアクティブマトリックスセルは、アドレッシングライン、データライン及び少なくとも１つの「像幅」ラインを有し得る。「像幅」ラインは、サブ画素領域のうちの幾つが作動されるかを決定する。例えば、これらサブ画素領域の異なるサブセットは連続サブフレームに対し作動されてもよい。この領域は、これらが隣接する像位置（例えば、好ましくは上下ではなく横に並ぶ）を占めるように配置される。これは、像幅、即ち、出力におけるビーム角度を選択的に制御するためにこれらが使用され得ることを意味する。

３．エミッタストライプ
本出願人の国際公開第２００５／０１１２９３Ａ１号では、発光ストライプ（例えばＯＬＥＤ）を有するバックライトの使用を開示している。

図１１は、国際公開第２００５／０１１２９３号からの図を示す。バックライト６０は、交互する厚いストライプと薄いストライプの形態の電極６２を有するＯＬＥＤバックライトである。従来のディスプレイパネル６４がバックライト上に提供されている。バックライトは２Ｄモードと３Ｄモードとの間の切り替えを実施する。

バックライトストライプは、レンダリングピッチを僅かに超えて分離されている。１つのストライプの代わりに、接近してパックされたストライプのセットがあり得る。各パックは、レンチキュラーピッチよりも僅かに大きなピッチを有する。ストライプの数、又はより一般には各パック内のストライプにわたる強度プロファイルを変化させることによって、各像のビームプロファイルを変化することが可能になる。

１つの潜在的課題は、中央のストライプがより頻繁に使用され、より早期に寿命に達する可能性があることである。これは、どのストライプが中央にあるかを、可能であればエイジングモデルに基づき定期的に又は度々変更することによって回避され得る。

バックライトがエミッタラインによって完全に覆われている場合、光ステアリングが可能である。これにより、左及び右立体像が１人又は複数の視聴者の目に投影されることを可能にする、又はヘッドトラッキング式マルチビューシステムを可能にする。像の時間連続的な生成及び観察距離の調節もまた可能である。本発明を実施するためにこのタイプのバックライトが使用され得る。

４．部分複屈折導波路
本出願人の国際公開第２００５／０３１４１２号は、レンダリングピッチよりも僅かに大きなピッチで分離された構造を持つ導波路の形態のバックライトを有する裸眼立体ディスプレイを開示している。

図１２は、ディスプレイを示す。バックライトは、上面に設けられた光取り出し構造７２を有する導波路スラブ７０を含む。バックライトは、光源７３によってエッジ照明される。取り出し構造は、導波路内への突起を含む。導波路材料のスラブの上面にはコーティング７４が提供され、コーティング７４は突起を埋め、任意選択的に、頂部に層も提供する。光取り出し構造が光の放出を可能にするように、コーティングは、導波路材料のスラブの屈折率よりも高い屈折率を有する。

光取り出し構造７２はそれぞれ、照明のストライプを形成するために、上部エッジから下部エッジまでに及ぶ列を含む。ＬＣＤパネルの形態のディスプレイパネル７６がバックライト上に提供されている。

取り出し構造の幅は、例えば、偏光及び複屈折を使用することによって、必要とされるビーム幅の制御を実現するように制御され得る。取り出し構造の各線は、複屈折材料から構築された構造を有する、隣接する線の対によって形成され得る。光源７３は、従って、２つの線の何れか１つを屈折させる偏光又は両方を屈折させる非偏光を出力するように制御され得る。

このような光源の一実施形態は、直交偏光子を備える２つの光源セットを有するものである。１つのモードでは、交番する偏光を有する２つのサブフレームのセットがある。他のモードでは、両偏光が使用される。

５．レンチキュラーの上のＬＣプリズム
本出願人の国際公開２００９／０４４３３４号は、像の数を時間連続的手法で増加するための、３Ｄレンチキュラーディスプレイの上における切替可能な複屈折プリズムアレイの使用を開示している。

図１３は、国際公開第２００９／０４４３３４号で使用されている構造を示す。レンチキュラーレンズアレイ８２と組み合わせた切替可能な像偏向層（view deflecting layer）８０がある。像偏向層は、異なる入射偏光に対し異なるビームステアリング機能を有する。この構造は、必要なビーム制御を実施するために、弱く発散する複屈折レンズと共に使用され得る。１つのモードでは、プリズムは役目を果たさず、ディスプレイは効果的に良好な像分離を有する。別のモードでは、プリズムは光を一部発散し、より小さな像分離を作成する。電極のアレイによる局所的適応が可能である。

６．回折光学素子（ＤＯＥ：diffractive optical element）
回折光学素子は、裸眼立体ディスプレイを発生させるために導波路構造に組み込まれ得る。ビーム形を制御するために複屈折ＤＯＥが偏光源と共に使用され得る。代替としては、異なる波長を持つ光源（例えば、狭帯域及び広帯域の赤、緑及び青エミッタ）又は異なる位置にあるエミッタである可能性がある。

更なる可能なビーム制御実施形態がある。例えば、本出願人の国際公開第２００７／０７２２８９号に開示されているような種類の、複数の切替可能なレンズ又はＬＣグレードの屈折率のレンズが使用されてもよい。ビーム制御システムは、或いは、ＭＥＭＳデバイス又は電気泳動プリズムを基にしてもよい。

コントローラ４０は、必要な種々の機能を実施するために、多くの手法で、ソフトウェア及び／又はハードウェア及び／又はファームウェアによって実施され得る。プロセッサは、ソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いて、必要な機能を実施するようにプログラムされてもよい１つ以上のマイクロプロセッサを用いるコントローラの一例である。コントローラは、しかしながら、プロセッサを用いて又は用いずに実施されてもよく、また、幾つかの機能を実行するための専用のハードウェアと、他の機能を実施するためのプロセッサ（例えば、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び対応する回路）との組み合わせとして実施されてもよい。

本開示の種々の実施形態において用いられてもよいコントローラ構成要素の例としては、従来のマイクロプロセッサ、特定用途用集積回路（ＡＳＩＣ）及び論理プログラミング可能デバイス（ＦＰＧＡ）が挙げられるが、これらに限定されない。

種々の実施形態では、プロセッサ又はコントローラは、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭなどの揮発性及び不揮発性コンピュータメモリなどの１つ以上の記憶媒体と対応付けられてもよい。記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されると要求された機能を実施する１つ以上のプログラムによって符号化されてもよい。種々の記憶媒体はプロセッサ若しくはコントローラ内に固定されてもよく、又は保存された１つ以上のプログラムがプロセッサ若しくはコントローラにロードされ得るように可搬式であってもよい。

制御方法は、実際には、ソフトウェアによって実施される。従って、方法がコンピュータ上で実行されると、本発明の方法を実施するように適合された符号手段を含むコンピュータプログラムが提供されてもよい。コンピュータは実質的にディスプレイドライバである。コンピュータは入力画像を処理し、画像生成システムをどう最良に制御するかを決定する。

当業者には、請求される発明の実施に当たり、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示された実施形態以外の変形形態が理解され且つ実施され得る。特許請求の範囲において、「含む（comprising）」という語は、他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を排除しない。相互に異なる従属請求項に特定の手法が列挙されるという単なる事実は、これら手法の組み合わせが効果的に使用され得ないことを示すものではない。特許請求の範囲のあらゆる参照符号は範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. バックライトと、ビーム制御システムと、画素化空間光変調器と、を含む画像生成システムと、
   表示されるべき画像に基づいて前記画像生成システムを制御するためのコントローラと、
   を含み、
   前記ビーム制御システムは、少なくとも出力ビームの広がりを調整するように制御可能であり、
   前記画像生成システムは、複数の異なる観視位置に対する像を含む表示されるべき画像を画定するビーム制御された変調光出力を生成し、
   前記コントローラは、少なくとも２つの像を発生させる少なくとも２つの表示出力モード、即ち、
   前記表示されるべき画像の一部分又は全体が第１の視野角解像度を有する第１の表示出力モードと、
   前記表示されるべき画像の一部分又は全体が前記第１の視野角解像度よりも大きな第２の視野角解像度を有し、対応する前記ビーム制御システムが前記第１の表示出力モードよりも小さな出力ビームの広がりを生成する第２の表示出力モードと、
   を提供する、
   裸眼立体ディスプレイ。
2. 前記ビーム制御システムは、空間的群において配置されている一連のビーム制御領域を含み、
   群が前記第１の表示出力モードにある時、前記群内の前記ビーム制御領域がそれぞれ、同時に複数の観視位置に向けられ、
   前記群が前記第２の表示出力モードにある時、前記群内の前記ビーム制御領域がそれぞれ、個々の観視位置に向けられる、
   請求項１に記載の裸眼立体ディスプレイ。
3. 前記群が前記第２の表示出力モードにある時、前記群の第１の部分を第１の観視位置へと向け、前記群の第２の部分を第２の、異なる観視位置へと向ける、
   請求項２に記載の裸眼立体ディスプレイ。
4. 前記コントローラは、連続的なサブフレームを含む連続的なフレームを提供し、
   第１のモードは、前記ビーム制御領域又は前記ビーム制御領域の群を、第１のサブフレーム及び次のサブフレームの前記第１の表示出力モードになるように、及び、前記第１のサブフレーム及び次のサブフレームの同じ複数の観視位置に向けられるように制御することを含み、
   第２のモードは、前記ビーム制御領域又は前記ビーム制御領域の群を、前記第１のサブフレームの第１の観視位置に向けられる前記第２の表示出力モードに、その後、前記次のサブフレームの第２の、異なる観視位置に向けられる前記第２の表示出力モードになるように制御することを含む、請求項２に記載の裸眼立体ディスプレイ。
5. 前記ビーム制御システムは一連の前記ビーム制御領域を含み、画像コンテンツに応じて、同時に、前記表示される画像の第１の領域は、前記第１の表示出力モードの、前記ビーム制御領域又は前記ビーム制御領域の群を含み、前記表示される画像の第２の領域は、前記第２の表示出力モードの、前記ビーム制御領域又は前記ビーム制御領域の群を含む、請求項1乃至４の何れか一項に記載の裸眼立体ディスプレイ。
6. 各前記群は、２つの領域を含む、請求項２乃至５の何れか一項に記載の裸眼立体ディスプレイ。
7. 第１の表示出力モードが全体の前記表示される画像に適用されるか、又は第２の表示出力モードが全体の前記表示される画像に適用され、前記第２の表示出力モードは、前記第１の表示出力モードよりも少数の像を表示するためのものである、請求項１に記載の裸眼立体ディスプレイ。
8. 前記コントローラは、
   前記表示されるべき画像の一部分又は全体の深さ範囲、
   前記表示されるべき画像の一部分又は全体の動きの量、
   前記表示されるべき画像の一部分に関する視覚的顕著性情報、
   前記表示されるべき画像の一部分又は全体に関するコントラスト情報、
   の内の１つ以上を基に、少なくとも２つの裸眼立体表示出力モード間で選択する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の裸眼立体ディスプレイ。
9. 前記ビーム制御システムは、エレクトロウェッティング光学セルのアレイを含む、請求項１乃至８の何れか一項に記載の裸眼立体ディスプレイ。
10. バックライトと、ビーム制御システムと、画素化空間光変調器と、を含む画像生成システムを含む、裸眼立体ディスプレイを制御する方法であって、
    少なくとも出力ビームの広がりを調節するように前記ビーム制御システムを制御するステップと、
    それぞれの２つの裸眼立体表示出力モードは、少なくとも２つの像を発生させる２つの裸眼立体表示出力モード、即ち、
    表示されるべき画像の一部分又は全体が第１の視野角解像度を有する第１の表示出力モード、
    前記表示されるべき画像の一部分又は全体が前記第１の視野角解像度よりも大きな第２の視野角解像度を有し、対応する前記ビーム制御システムが、前記第１の表示出力モードよりも小さな出力ビームの広がりを有する第２の表示出力モード、
    を提供するステップと、を含む、方法。
11. 前記ビーム制御システムは、空間的群に配置される一連のビーム制御領域を含み、
    第１の表示出力モードにおいて、群内の前記ビーム制御領域を同時に複数の観視位置に向けるステップと、
    第２の表示出力モードにおいて、前記群内の前記ビーム制御領域を個々の観視位置に向けるステップと、
    を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第２の表示出力モードにおいて、全ての前記ビーム制御領域が前記第２の出力モード内にあるように制御するステップを含み、前記群の第１の部分は第１の観視位置に向けられ、前記群の第２の部分は第２の、異なる観視位置に向けられる、請求項１１に記載の方法。
13. それぞれが連続的なサブフレームを含む連続的なフレームを提供するステップと、
    前記第１のモードにおいて、前記ビーム制御領域又は前記ビーム制御領域の群を、第１のサブフレーム及び次のサブフレームの前記第１の表示出力モードになるように、及び、前記第１のサブフレーム及び次のサブフレームの同じ複数の観視位置に向けられるように制御するステップと、
    前記第２のモードにおいて、前記ビーム制御領域又は前記ビーム制御領域の群を、前記第１のサブフレームの第１の観視位置に向けられる第２の出力モードに、その後、次のサブフレームの第２の、異なる観視位置に向けられる前記第２の出力モードになるように制御するステップと、を含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記ビーム制御システムは一連のビーム制御領域を含み、
    画像コンテンツに応じて、同時に、前記表示される画像の第１の領域を、前記第１のモードの前記ビーム制御領域又は前記ビーム制御領域の群と共に、及び、前記表示される画像の第２の領域を、第２の出力モードの前記ビーム制御領域又は前記ビーム制御領域の群と共に提供するステップと、
    前記第１の出力モード又は前記第２の出力モードを全体の前記表示される画像に適用するステップと、を含み、前記第２の出力モードは前記第１の出力モードより少数の像を表示することを含む、請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の方法。
15. 前記コントローラは、
    前記表示されるべき画像の一部分又は全体の深さ範囲、
    前記表示されるべき画像の一部分又は全体の動きの量、
    前記表示されるべき画像の一部分に関する視覚的顕著性情報、又は
    前記表示されるべき画像の一部分又は全体に関するコントラスト情報、
    の内の１つ以上を基に、少なくとも２つの裸眼立体表示出力モード間で選択する、請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の方法。