JP3565400B2 - 自動立体表示装置 - Google Patents

Description

【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。このような表示装置は、自動立体三次元（３Ｄ）表示装置を含み、例えば、３Ｄテレビ、医療用画像化装置、コンピュータゲーム機、電話機、科学用視覚化装置、仮想空間装置、およびオフィスオートメーション機器において使用され得る。
【０００２】
【従来の技術】
既知のタイプの自動立体３Ｄ表示装置を添付図面の図１に示す。この表示装置は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）の形態の空間光変調器（ＳＬＭ）２の背後に配置された分散バックライト１を備えている。ＳＬＭ２は、例えば欧州特許第０ ６２５ ８６１号に開示されたような画素（ピクセル）アレイを含む。該特許では、画素は列状に配置され、それぞれ隣接する列は横方向すなわち水平方向に互いに実質的に接触している。
【０００３】
ＳＬＭ２の前には、例えば図１に概略的に示すようなレンティキュラスクリーンの形態の視差光学装置３が配備される。視差光学装置３の各視差素子６は、ＳＬＭ２の各画素列対と位置合わせされる。画素列は、それぞれ観察者の左眼および右眼用の垂直方向に長い左右二次元（２Ｄ）画像ストリップを交互に表示するように制御される。例えば、４で示す画素は左眼画像の要素を表示し、５で示す画素は右眼画像の要素を表示する。
【０００４】
画素４および５を含むそれぞれの画素列からの光は、関連する視差素子６によって第１ローブ７内で画像化される。参照番号８および９で示すそれぞれ隣接する画素列からの光は、視差素子６によってそれぞれ隣接するローブ１０および１１へと画像化される。さらに、参照番号１２および１３で示すそれぞれ次の画素列からの光は、視差素子６によってさらに別のローブ１４および１５へと画像化される。
【０００５】
観察者の各眼が表示装置全体にわたって同じ画像を見るように観察ポイントが補正された表示装置を提供するために、視差光学装置３の視差素子のピッチは、ＳＬＭ２の画素列のピッチの２倍より僅かに小さくされる。このため、観察ゾーンがいくつかのローブで反復される。観察者の左眼および右眼が、ローブの１つの左および右観察ゾーン内にそれぞれ位置している場合は、表示装置の全体にわたって、左眼は左眼によって見られるように意図された２Ｄ画像のみを見、右眼は右眼によって見られるように意図された２Ｄ画像のみを見る。各観察ゾーンの最も広い部分は観察ウィンドウ（ｖｉｅｗｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）と呼ばれ、参照番号１６で示すように共通面内に位置する。観察ウィンドウ１６は表示装置から意図された視距離だけ離れた位置に形成される。
【０００６】
英国特許第２２５２１７５号は、視差バリアタイプの自動立体表示装置を開示している。観察者が正像観察領域から外側に移動すると、観察者にとって可視の画像が変化する。横方向に移動すると、感知される画像は暗くなり、縦方向に移動すると、画像に縦縞が重なって見える。これらの画像変化は、表示装置の視差バリア構造により得られる。
【０００７】
国際公開第９４／２４６０１号もまた、観察者が正像観察領域から移動するとき感知される画像が変化する自動立体表示装置を開示している。この場合には、感知される画像は、観察者が正像観察ゾーンを離れると直ちに二次元となり、これにより疑似像を見るのが回避される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
観察者の左眼および右眼がそれぞれ左眼および右眼観察ゾーン内にあるときは、観察者は表示を正像として見、正しい３Ｄ画像を見る。このような観察ゾーンは正像観察ゾーンと呼ばれ、正像を見るための観察ウィンドウの位置を１７〜２１で示す。しかし、観察者の左眼および右眼がそれぞれ右眼および左眼観察ゾーン内に位置する場合は、観察者は疑似画像を見る。疑似像観察ウィンドウの位置は図１に２２〜２５で示す。疑似画像は奥行があるように見えることが多いが、その奥行情報は誤解を招くものであるかまたは偽りであるため問題が生じる。従って、観察者が間違った位置にいることがいつでも明白であるとは限らない。さらに、疑似像を見ることにより、頭痛および他の視覚ひずみの徴候が生じることが知られている。
【０００９】
Ｅ． Ｎａｋａｙａｍａらの”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｔｈｉｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ”、ｖｏｌｕｍｅ ２、Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２７−２９、１９９６、１９９６ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｅｎｔｒｅ， Ｋｏｂｅ， Ｊａｐａｎは、観察者が、添付図面の図１に示すタイプの自動立体３Ｄ表示装置の適切な観察領域を見つけるのを支援する３Ｄインジケータを開示している。インジケータは添付図面の図２に示すように、前スリット２７を有し発光ダイオード（ＬＥＤ）２８〜３２を含む遮光ボックス２６を含む。ＬＥＤ２８、３０および３２は緑色光を発し、ＬＥＤ２９および３１は赤色光を発する。スリット２７のサイズおよびＬＥＤ２８〜３２のスリット２７に対する位置は、観察者の眼が正像位置１７〜２１に位置しているときそれぞれＬＥＤ３２〜２８からの光をスリット２７を通して見ることができるように設定される。従って、観察者の眼が正像位置１７〜２１のいずれかの位置にあるときは、緑色ＬＥＤまたは赤色ＬＥＤのいずれか一方のみが可視である。観察者が正像位置から移動すると、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤの両方からの光が可視となる。従って、観察者は、インジケータのスリット２７を通して単色の光のみを見ることができるように自分の位置を決めなければならない。
【００１０】
インジケータは自動立体表示装置とは別の個別の装置として作成され、従って、単色のみが見える領域が観察ウィンドウ内の正像位置と正確に確実に位置合わせされるように製造中に正しい位置合わせを行う必要がある。このような位置合わせは時間が掛かり面倒であるため、製造コストおよび製造の複雑度が実質的に増大する。さらに、インジケータの光学系は表示装置自体の光学系とは異なる。従って、インジケータは、観察ウィンドウを含む面内のおよびこれに非常に近い位置の正像視位置を正確に識別するだけである。観察者がこの面から外側に有意に移動する場合は、インジケータは、観察者が正像位置にいるのかまたは非正像位置にいるのかどうかを正確に示さなくなる。また、インジケータの光学系と表示装置の光学系とは異なるため、インジケータは、表示装置の光学系の性能とは関係のない指示を与える。従って、たとえインジケータが表示装置と正確に位置合わせされていても、実際には、表示装置の光学系の欠陥により、観察者が不適切な視位置にいるときでも観察者は正像位置にいるという偽りの指示を受け取ることもあるという問題もある。
【００１１】
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、観察者が、表示されている実際の画像とは関係なく、自動立体表示装置に対する自分の位置を決定することが可能な自動立体表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動立体表示装置は、画像表示部と信号表示部と視差光学装置とを備えた自動立体表示装置であって、該視差光学装置は、該画像表示部と協働して観察領域内における複数のローブ内に、各ローブ毎に右眼および左眼観察ゾーンを形成する第１部分と、該信号表示部と協働して該観察領域の少なくとも１つの第１区域内で可視である第１信号画像と、該観察領域の少なくとも１つの第２区域内で可視である第２信号画像とを形成する第２部分とを有し、前記第１部分は、第１の方向に第１のピッチを有する視差素子アレイを含み、前記第２部分は、該第１の方向に該第１のピッチの２倍に実質的に等しい第２のピッチを有する視差素子アレイを含み、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
好ましくは、前記第１および第２区域のそれぞれは、相互に隣接する前記観察ゾーン対を含む。
【００１４】
さらに好ましくは、前記少なくとも１つの第１区域は複数の第１区域を含み、前記少なくとも１つの第２区域は、該第１区域と空間的に交互に位置する複数の第２区域を含む。
【００１５】
さらに好ましくは、前記少なくとも１つの第１区域は複数の第１区域を含み、前記少なくとも１つの第２区域は、該第１区域と空間的に交互に位置する複数の第２区域を含み、かつ該複数の第１区域は交互に位置する正像観察ゾーンを含む。
【００１６】
ある実施の形態では、前記第１および第２信号画像の一方は明るい画像であり、該第１および第２信号画像の他方は暗い画像である。
【００１７】
他の実施形態では、前記第１信号画像は第１の色であり、前記第２信号画像は該第１の色とは異なる第２の色である。
【００１８】
さらに他の実施形態では、前記画像表示部および前記信号表示部は、共通表示装置のそれぞれ第１および第２の部分を含む。
【００１９】
好ましくは、前記共通の表示装置は、光透過型空間光変調器および光源を含む。
【００２０】
さらに好ましくは、前記空間光変調器は液晶装置を含む。
【００２３】
好ましくは、前記画像表示部は、前記第１の方向に前記第１のピッチの半分に実質的に等しいかまたは大きく且つ該第１のピッチより小さい第３のピッチを有する画素アレイを含み、前記信号表示部は、前記第１の方向に該第３のピッチの２倍に実質的に等しい第４のピッチを有し、該画像表示部の該画素と実質的に同一平面上にある画素アレイを含む。
【００２４】
好ましくは、前記画素表示部は、前記第１の方向に前記第１のピッチの半分より小さい第３のピッチを有する画素アレイを含み、前記信号表示部は、前記第１の方向に該第３のピッチの２倍に実質的に等しい第４のピッチを有し、該画像表示部の該画素と実質的に同一平面上にある画素アレイを含む。
【００２５】
他の実施形態では、前記視差光学装置はレンズアレイを含む。
【００２６】
好ましくは、前記レンズアレイはレンティキュラスクリーンを含む。
【００２７】
他の実施形態では、前記視差光学装置はホログラフ光学素子アレイを含む。
【００２８】
他の実施形態では、前記視差光学装置は視差バリアを含む。
【００２９】
好ましくは、前記視差バリアの前記第１部分は、第１の幅の複数のスリットを含み、該視差バリアの前記第２部分は、該第１の幅の複数のスリットを含む。
【００３０】
好ましくは、前記視差バリアの前記第１部分は、第１の幅の複数のスリットを含み、該視差バリアの前記第２部分は、該第１の幅より小さい第２の幅の複数のスリットを含む。
【００３１】
ある実施の形態では、前記視差光学装置は視差バリアを含み、かつ
前記第２部分の各視差素子は、前記第１の方向に実質的に垂直である第２の方向に前記第１部分のそれぞれの視差素子と位置合わせされる。
【００３２】
他の実施形態では、前記視差光学装置は非自動立体表示モードに対しては取り外し可能である。
【００３３】
さらに他の実施形態では、前記視差バリアは第１層と取り外し可能な第２層とを含み、該第１層は、第１の偏光を有する光を供給するバリア領域と、少なくとも該第１の偏光に実質的に直交する第２の偏光を有する光を供給する開口領域とを含み、該第２層は該第２の偏光の光を通過させる偏光板を含む。
【００３４】
さらに他の実施形態では、前記画像表示部および前記信号表示部は、前記第１の偏光の光を供給するようにされ、前記バリア領域は該第１の偏光の光を通過させるようにされ、前記開口領域は、該第１の偏光の光を少なくとも部分的に前記第２の偏光の光に変換する。
【００３５】
好ましくは、前記第１層は半波長板であり、前記バリア領域は前記第１の偏光に平行な光学軸を有し、前記開口領域は該第１の偏光に対して４５°で位置合わせされる光学軸を有する。
【００３６】
さらに他の実施形態では、前記信号表示部は、前記画像表示部によって表示される少なくとも１つの三次元画像のそれぞれの横方向の大きさに対応する横方向の大きさにわたってアクティブであるようにされる。
【００３７】
以下、本発明の作用を説明する。
【００３８】
本発明によれば、画像表示部と信号表示部と視差光学装置とを備えた自動立体表示装置であって、視差光学装置は、画像表示部と協働して観察領域内に複数の右眼および左眼観察ゾーンを形成する第１部分と、信号表示部と協働して、観察領域の少なくとも１つの第１区域で可視である第１信号画像と、観察領域の少なくとも１つの第２区域で可視である第２信号画像とを形成する第２部分とを含むことを特徴とする自動立体表示装置が提供される。
【００３９】
従って、観察者が、表示されている実際の画像とは関係なく、自動立体表示装置に対する自分の位置を決定することが可能な配置を提供することが可能である。特に、第１および第２信号画像を見ることによって、観察者は自分が観察領域の第１区域にいるのかまたは第２区域にいるのかを決定することができる。
【００４０】
第１および第２区域のそれぞれは、それぞれの隣接する観察ゾーン対を含み得る。上記の少なくとも１つの第１区域は複数の第１区域を含み、上記の少なくとも１つの第２区域は、第１区域と空間的に交互に位置する複数の第２区域を含み得る。第１区域は、交互に位置する正像観察ゾーンを含み得る。従って、観察者が、自分が正像観察領域にいるのかまたは疑似像観察領域にいるのかを決定することが可能である。
【００４１】
第１および第２信号画像を異なるものとするには様々な方法があり得る。例えば、第１および第２信号画像の一方を明るい画像にし、他方を暗い画像にしてもよい。別の例では、第１信号画像を第１の色とし、第２信号画像を第１の色とは異なる第２の色としてもよい。
【００４２】
第１および第２部分を有する視差光学装置を使用することによって、視差光学装置の製造中に自動的に位置合わせが行われる。さらに、画像表示部および信号表示部はそれぞれ共通の表示装置の第１および第２の部分を含み得る。従って、これら第１および第２の部分の位置合わせは製造中に実現され、よって自動立体表示装置の組立中に位置合わせのための調整は必要ない。
【００４３】
このような共通表示装置は様々な方法で具現化され得る。例えば、共通表示装置は、液晶装置などの光透過型空間光変調器と光源とを備え得る。変形例としては、共通表示装置は発光装置を備え得る。
【００４４】
画像表示部と上記の第１部分とは協働して、複数のローブ内にローブ毎に２つの観察ゾーンを形成し得る。各ローブの観察ゾーン数を最小限にすることによって、３Ｄ画像の解像度が向上し、また恐らく輝度が増大し得る。
【００４５】
第１部分は、第１の方向に第１のピッチを有する視差素子アレイを含み、第２部分は、第１の方向に第１のピッチのほぼ２倍に等しい第２のピッチを有する視差素子アレイを含み得る。第２部分の各視差素子は、第１の方向に実質的に垂直の第２の方向に第１部分の各視差素子と位置合わせされ得る。画像表示部は、第１のピッチの半分に実質的に等しいかまたはこれより大きい第１の方向の第３のピッチを有する画素アレイを含み得、信号表示部は、第１の方向の第３のピッチの２倍に実質的に等しい第４のピッチを有し、画像表示部の画素と実質的に同一平面内にある画素アレイを含み得る。このような配置は単純で製造上好都合であるため、比較的費用が掛からない。
【００４６】
視差光学装置は様々な方法で具現化され得る。例えば、視差光学装置は、レンティキュラスクリーンなどのレンズアレイであり得る。変形例としては、視差光学装置はホログラフ光学素子アレイであり得る。さらに別の変形例としては、視差光学装置は視差バリアであり得る。視差バリアの第１部分は第１の幅の複数のスリットを含み、視差バリアの第２部分は第１の幅の複数のスリットを含み得る。変形例としては、視差バリアの第１部分は第１の幅の複数のスリットを含み、視差バリアの第２部分は、第１の幅より小さい第２の幅の複数のスリットを含み得る。
【００４７】
第２部分の各視差素子は、第１の方向に実質的に垂直である第２の方向に第１部分の各視差素子と位置合わせされ得る。
【００４８】
非自動立体表示装置モードでは視差光学装置を取り外すことができる。このような配置は、完全解像度２Ｄ視モードを提供するために使用され得る。もしくは、例えば英国特許第９６２０２１０．６号に開示されているように、視差光学装置を電子的に２Ｄモードに切り換え可能にしてもよい。このような電子的に切り換えが可能な視差バリアは、観察者位置指示が必要ないときは表示装置のより多くの部分が３Ｄ画像表示のために使用され得るように、観察者位置指示をオンまたはオフに切り換えるように配置され得る。
【００４９】
視差光学装置が視差バリアとして具現化される場合は、視差バリアは第１の層と移動可能な第２の層とを含み得る。第１の層は、第１の偏光を有する光を通すバリア領域と、第１の偏光に実質的に直交する第２の偏光を有する光を少なくとも供給する開口領域とを有し、第２の層は、第２の偏光を有する光を通す偏光板を有する。第２の層は、第１の偏光を有する光を吸収する出力側偏光板として作用し、表示装置が３Ｄモードにあるとき第２の偏光を有する光を透過させる。第１の層は、自動立体表示装置の残りの部分に対して正しく整合して固定され得る。自動立体モードと非自動立体モードとの間の切り換えは、第２の層を取り外し置き換えることによって実現され得、これは、表示装置の残りの部分に対して角度的に整合させる必要があるだけであるため、許容要件が低減され、このため、可動要素の位置合わせを行う場合の問題が低減するかもしくは解消される。
【００５０】
画像表示部および信号表示部は第１の偏光を有する光を供給するようにされ、バリア領域は第１の偏光を有する光を通すようにされ、そして開口領域は、第１の偏光を有する光を少なくとも部分的に第２の偏光を有する光に変換するようにされ得る。第１の層は半波長板であり、バリア領域は第１の偏光に平行な光学軸を有し、開口領域は第１の偏光に対して４５°で位置合わせされた光学軸を有し得る。バリア領域で偏光回転子などの装置の使用を避けるために、バリア領域からの光の抑制は可視スペクトルにわたって最大限にされ得る。これにより、ビュー間のクロストークが最小限となる。
【００５１】
信号表示部は、画像表示部によって表示される各三次元画像の横方向の大きさに対応する横方向の大きさにわたってアクティブであるように配置され得る。このような配置により、表示装置の長さ方向の視界自由度が最適に示され得る。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図３および図４に示す自動立体３Ｄ装置は、図４に示す観察者位置指示（ＶＰＩ）アレンジメントを含む点において、図１に示す装置とは異なる。このアレンジメントは、バックライト１の一部、ＳＬＭ２の一部、および視差光学装置３の一部を含む。図３に示すように、ＳＬＭ２は、２つの２Ｄ立体画像を交互に配置された画素列にインターレース垂直ストライプとして表示する画像部を有する。このとき隣接する２つの画素列は各視差素子６と光学的に位置合わせされている。左および右観察ゾーンがローブ７、１０、１１、１４および１５内に形成されるが、正像視位置１７、１９および２１のみが観察者によって使用される。従って、図１に示す正像位置１８および２０は使用されない。
【００５３】
観察者位置指示アレンジメントは、バックライト１の上部ストリップと、ＳＬＭ２の１つ以上の上部画素行を含む信号部２ｂと、視差光学装置３の部分３ａとによって形成される。図４に示す画素は、図３に示す画素より水平方向の長さが２倍でピッチが２倍の参照番号３０および３１などの画素として作用するように、水平方向に対となって作動し、立体画像を表示するために用いられる。視差光学装置３の部分３ａは、視差素子３２が図３に示す視差素子６より水平方向のピッチが２倍となる。参照番号３０などの画素（白色で示す）は、明るい画像を提供するように制御され、暗い画像を提供するように制御される参照番号３１などの画素（黒色で示す）と横方向に交互に配置される。特に、画素３０は実質的に透明であり、画素３１は実質的に不透明である。
【００５４】
各視差素子３２はそれぞれの視差素子６と位置合わせされている。画素３０および３１と視差素子３２とは協働して、ローブ１０および１１内では明るい画像を提供し、ローブ７、１４および１５内では暗い画像を提供する。従って、観察者が観察ウィンドウ１６内の正像位置１７、１９および２１に位置しているときは、観察者位置指示アレンジメントは暗く見える。観察者が参照番号１９などの正像位置から、参照番号２３などの疑似像位置へ移動すると、観察者位置指示アレンジメントからの光が、例えば観察者の右眼にとって可視となり、この結果、観察者が正像位置から疑似像位置へ移動したことが観察者に示される。一方の眼が観察者位置指示アレンジメントからの光を見るだけで、脳はこれを画像データとして登録する。従って、本表示装置が機能するためには、観察者の両眼がアレンジメントからの光を見る必要はない。よって、観察者が、観察者位置指示アレンジメントからの光が見えない位置に移動する場合、観察者は、参照番号１７、１９および２１で示される位置などの正像位置内にいることになる。
【００５５】
図５は、ＳＬＭがＬＣＤ２であり視差光学装置がレンティキュラスクリーン３である表示装置の特定の配置を示す。図６（ａ）の配置は、レンティキュラスクリーン３が視差光学装置を構成する視差バリアに置き換わっている点で図５の配置とは異なる。視差バリア３は、ＬＣＤ２より外側に位置するように示されているが、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すようにＬＣＤ２とバックライト１との間に位置するようにしてもよい。この場合には、視差バリア３のピッチは、画素列のピッチより僅かに大きく、これにより観察ポイント補正が得られる。
【００５６】
以下に述べるホログラム光学素子などのように視差光学装置３の他の形態も可能である。
【００５７】
図７は観察者の移動の許容範囲を示す。上述のように、構成要素１、２および３を含む表示装置は、左および右観察ゾーン３５および３６が形成される観察ポイント補正タイプである。表示装置は、観察ウィンドウを形成する横方向の最大長さが観察者の平均眼間距離に実質的に等しいピッチを有するように観察ゾーンを形成するようにされる。観察者の左眼および右眼がそれぞれ各ローブ内の観察ゾーン３５および３６内にある場合、観察者は所望の３Ｄ画像を見る。観察者が横方向または縦方向に移動して、少なくとも一方の眼がその観察ゾーンの外側に移動すると、観察者は所望しない画像を見る結果となる。例えば、上述のように、観察ウィンドウを含む面内で観察者が横方向に移動すると、左および右画像がそれぞれ観察者の右眼および左眼によって見られる疑似像を見る結果となる。
【００５８】
図７の下部分は、観察者位置指示アレンジメントのための観察ポイント補正ゾーン３７の形成を示す。正像画像を見るためには、観察者の両眼はゾーン３７内に位置しなければならない。ＳＬＭ２の画素および視差光学装置３の要素６および３２の配置により、隣接する正像観察ゾーン対３５および３６と横方向および縦方向に位置合わせされたゾーン３７がローブ内に形成されるようにされる。明るいゾーンおよび暗いゾーン３７が横方向に交互に配置され、交互に配置された観察者のための正像観察ゾーンと位置合わせされる。観察者が暗いゾーン３７内にとどまり、観察者位置指示アレンジメントからの光がどちらの眼にも不可視の場合は、観察者は、使用されるように意図された正像観察ゾーンのいずれかにいることになる。観察者が表示装置１、２および３に対して横方向または縦方向もしくは両方向に移動することにより暗いゾーン３７の外側に移動する場合は、光は観察者の一方の眼または両眼に可視となる。
【００５９】
例えば、図７に示す近点３８および遠点３９はそれぞれ、観察者の最も近いおよび最も遠い正像視位置を表す。表示装置に近づく方向へのまたは表示装置から離れる方向への移動により、観察者はゾーン３７の外側に移動し、観察者位置指示アレンジメントからの光を見る。図７の上部分に示すように、このような移動により観察者は意図された正像観察ゾーンの外側に移動する。従って、観察者位置指示アレンジメントにより、観察者が意図された正像観察ゾーンの外側へ移動したことが観察者にはっきりと示される。観察者は意図された正像観察ゾーンからさらに離れる方向に移動するに従って、観察者位置指示アレンジメントの領域にわたってさらに多くの光を見る。これにより、観察者は３Ｄ画像の正像を見るために自らを正しく位置決めすることができる。
【００６０】
ＳＬＭ２および視差光学装置３の異なる部分を使用することにより、自動立体表示装置のサイズを大きくせず、またコストの追加もほとんどまたは全くなしに、観察者位置指示アレンジメントを提供することができる。製造中に、観察者位置指示アレンジメントを表示装置の残りの部分と位置合わせするための位置合わせステップを必要としない。何故なら、ＳＬＭ２および視差光学装置３の許容誤差により位置合わせは個別に保証されるからである。同様に、自動立体表示装置の使用中に位置合わせ不良が起こることはあり得ない。さらに、表示部分および観察者位置指示アレンジメント部分の視覚性能は実質的に同じである。従って、収差、焦点ぼけ、拡散、および他の観察ウィンドウの質を低下させる影響は、観察者位置指示アレンジメントの性能にも同様に影響を与える。位置指示は表示装置の領域内に提供されるので観察者は容易に見ることができる。
【００６１】
観察者位置指示アレンジメントは追加の電力または接続を必要としない。さらに、小型の携帯装置またはラップトップ型表示装置に容易に組み込むことができる。
【００６２】
図８は、表示装置の１つの可能な配置を示す。視差光学装置３は、ＬＣＤパネルであるＳＬＭ２に対して通常の位置より前方に示されている。視差光学装置３は視差バリアとして示され、参照番号４０で示されるようにスリットの少なくともいくつかが延長し、パネル２の先端で画素４１と協働して観察者位置指示アレンジメントを提供する。従って、観察者位置指示を提供するのに構成要素を追加する必要はなく、画素４１を適切に制御することが必要なだけである。
【００６３】
点またはスポット状の観察者位置指示を提供するためには、２〜３個の画素に対して１つのスリットを延長させるだけでよい。図７に示す配置では、インジケータ上で可視のこのような点が２つ提供される。しかし、以下に述べるような線状の指示を提供するためには、複数のスリットを表示装置の幅全体にわたって延長させるのが好ましい。
【００６４】
図９（ａ）は、幅全体にわたってスリットが延長して線状の指示を提供している、図８の視差バリア３をさらに詳細に示す。視差バリア３のＬＣＤパネル２と協働して自動立体画像を形成する部分は、規則的な水平方向のピッチで配置された複数の平行な垂直方向に延長するスリットを含む。スリットはバリア３の不透明領域によって画定される。バリア３の部分３ａもまたスリット列を含むが、この場合は、下部分のスリットの水平方向のピッチの２倍のピッチで配置され、上部分の各スリットは下部分のそれぞれのスリットと垂直方向に位置合わせされている。スリットはすべて光学的に同じ幅を有する。従って、窓間の境界は同じ光学性能を有する。この結果、観察者が窓の境界に接近し始めると、画像のクロストークが増大する。しかし、観察者位置指示アレンジメントにも同じ量のクロストークが生じるため、このアレンジメントにより自動立体表示装置の性能についての直接の情報が、観察者に容易に見える形態で与えられる。
【００６５】
もしくは、部分３ａのスリット幅を変化させて、最良の視位置を固定化してもよい。図９ｂは、より明確な「最良の」視位置を与えるように、位置３ａでのスリット幅をバリアの残りの部分のスリット幅より狭くした視差バリア３を示す。また、バリア３の上部分および下部分と位置合わせされた画素間のＳＬＭ２のブラックマスクの部分により、窓面にブラックゾーンが形成される。これらのブラックゾーンは望ましくない観察領域である。観察者位置指示アレンジメントはまた、以下に述べるようにブラックマスクの形状についての情報を与える。
【００６６】
図１０は、ストリップ状の観察者位置指示アレンジメント４２のいくつかの可能な位置を示す。このアレンジメントは、以下に述べるようにおよび図１０の左上部分に示すように、表示装置の上部に位置する水平ストリップであり得る。図１０の右上部分は、表示装置の下部に位置する別の例を示す。図１０の左下部分は、表示装置の両側部に位置する垂直ストリップを示す。図１０の右下部分は、上部および下部の水平ストリップと両側部の垂直ストリップとを組み合わせたアレンジメントを示す。好適なアレンジメントは、図１０の左上および右上部分に示す水平ストリップであり、これらにより観察者は正しくない視位置に入ったことを最大限に知ることができる。ストリップ４２は、以下に述べるように観察者が観察ウィンドウの平面内にいない場合、その幅に沿ったいくつかの点で明るくなる。
【００６７】
図１１（ａ）は、上部の３つの画素行４３を用いて観察者位置指示を提供するＬＣＤ画素配置を示す。画素行４３のうちの上側および下側の画素行は不透明であるように制御され、中間の画素行は、２つの連続する透明な画素と２つの連続する不透明な画素とが交互に配置されるように制御される。これにより、幅およびピッチが他の表示画素の２倍の明るい画素および暗い画素が交互に効率的に提供される。
【００６８】
表示画素は、例えばそれぞれ参照番号４４および４５の異なる濃淡密度によって示されるような左眼および右眼画像データを表示するための画素列が、交互に配置される。図１１（ｂ）は、参照番号４６などの観察者位置指示（ＶＰＩ）画素および参照番号４７などの画像画素を示す。これらの画素は、ＳＬＭのブラックマスクによって生成される黒色の背景を有する。指示アレンジメントの可視度を高めるためにもっと多くの画素行を使用してもよい。
【００６９】
図１２は指示アレンジメントの外観を示す。上の図は画素の外観を示し、中間の図は、正像視位置にいる観察者にとってのアレンジメントの外観を示し、下の図は、疑似像視位置にいる観察者の一方の眼にとっての外観を示す。表示装置の典型的には２〜３％のクロストークにより、参照番号５０で示すストリップが隣接する水平ストリップより２〜３％効果的に明るくなり、これにより正像視位置にいる観察者にとって背景に対して可視となる可能性が高い。これは、図１３に示すように、隣接する背景ストリップを、表示「ガンマ」を考慮に入れてアクティブ画素行の暗い画素の「１００％黒色」の外観と比較した場合に「９７％」黒色の外観となるようにすることによって克服され得る。従って、観察者が正像視位置にいるとき、アクティブ画素行は隣接する画素行に対して実質的に不可視となり、これにより観察者に間違った指示が与えられることはない。
【００７０】
図１４は、フルカラー表示を提供するためにＳＬＭ２に対して形成される可能なカラーストライプパネルフィルタの配置を示す。画素に対する赤色、緑色、および青色はそれぞれＲ、Ｇ、およびＢで示される。正像視位置にいる観察者の左眼および右眼にとっての表示装置の外観の一例を図１５に示し、疑似位置にいる観察者にとっての表示装置の外観を図１６に示す。図１５に示すような正像視位置においてはＶＰＩ画素は不可視であるが、図１６に示す疑似位置においては、この例では観察者の右眼にとってＶＰＩ画素は可視となる。例えば同じ色のＶＰＩ画素のみをオンにすることによって、位置指示のために赤などの単色を利用することが可能である。しかし、これは位置指示の輝度および解像度を低下させる。これを避けるために、ＶＰＩ画素は単色のカラーフィルタリングと位置合わせされ得る。
【００７１】
図１７は、上部の３つの画素行４３がパッシブな配置によって置き換えられている点で図１１（ａ）に示す配置とは異なる配置を示す。このような画素の表示情報は固定されているため、ＳＬＭの観察者位置指示用画素を形成する部分もまた固定され得る。従って、ＳＬＭの上部分を制御する必要はない。画素４３’はＳＬＭのブラックマスクによって画定され、これらは永久に透過であるためアドレス電極は配備されない。画素４３’は図１７では赤色フィルタによって覆われているものとして示されている。これにより観察者位置指示は赤色の水平ストリップの形態で提供され、これらの画素のための液晶は制御されない。より好都合であれば、画素４３’はＳＬＭの液晶を含む領域からはみ出したＳＬＭの基板およびブラックマスクの延長部によって形成され得る。別の実施態様では、画素４３’は指示アレンジメント全体をオンおよびオフに切り換えるために使用され得る単一の電極によって制御される。
【００７２】
上述の表示装置は、観察者位置指示を明るいゾーンおよび暗いゾーンの形態で提供する。もしくは、異なる色のゾーンを交互に配置してもよく、このような配置を図１８に示す。これは、例えば図１１の上部の画素行４３のうちのアクティブ行の画素のすべてが、透明であるが、２つの異なる色の画素が交互に配置されるようにカラーフィルタリングを有するようにすることによって実現され得る。観察者は、最良の視位置を見いだすためには純色と混合色との間の相違を検出しなければならない。しかし、上述の表示装置では使用されない中間の正像視位置１８および２０が再び使用され得る。観察者は、両眼が観察者位置指示アレンジメント上に同じ色を見るように自らを位置決めする。観察者が正像観察ゾーンから離れる方向に移動すると、観察者の眼はそれぞれ異なる色を見る。
【００７３】
図１９は、ゾーン１およびゾーン２などの交互に配置される観察ゾーンで、それぞれ反対方向の斜線の画像が可視となる配置を示す。図１９の下部分に示すような疑似像ゾーンにおいては直交斜線が現れる。
【００７４】
指示アレンジメントは、観察者が正像観察ゾーンに戻るための正しい移動方向を決定するのを補助する、赤色、緑色、白色、閃光色、テキスト、または矢印などの記号である画像を提供し得る。
【００７５】
上述の配置は、主に、観察者の正しい横方向すなわち水平方向の位置を実現することに関連し、また観察者の垂直方向の位置範囲に対して働き得る。しかし、例えば最良の垂直方向の視位置を見いだすために観察者の垂直方向の位置も必要とされる場合は、図２０に示すような垂直方向位置指示部が配備され得る。
【００７６】
上述のタイプの水平観察者位置指示アレンジメントが配備されており、これが垂直観察者位置指示アレンジメント５１によって補完される。各アレンジメント５１は、参照番号５２で示すような水平視差バリアと参照番号５３で示すような画素配置とを含む。観察者が正しい高さ位置にいるときは、アレンジメント５１は参照番号５４で示すように明るくみえる。しかし、観察者が正しい高さ位置にいないときは、アレンジメントは参照番号５５で示すように暗く見える。もしくは、明るい指示と暗い指示とを反対にして、正しい高さ位置では暗く見え、正しくない高さ位置では明るく見えるようにしてもよい。
【００７７】
観察者の位置をもっと正確に最適化して、表示の質を向上させるためには、観察者位置指示アレンジメントの視界自由度を、正像視を観察者に指示する場合より制約してもよい。もしくはまたは上記に加えて、アレンジメントの画素形状を、視界自由度を最小限にしこれにより観察者の位置を最適化するように調整してもよい。
【００７８】
上述しまた添付図面に示した表示装置は、中心位置にいる観察者、および中央観察ウィンドウの側部のローブ内の３Ｄ画像を見ることができる他の観察者のための構成である。しかし、ビデオゲームなどのいくつかのアプリケーションでは、２人の「横に並んだ」観察者が好適である場合もある。これは、画像データを、図２１の位置１に示す上述の配置から位置２に示す配置に変更することによって実現され得る。これは単に、観察者位置指示アレンジメントの画素の状態を変更することが必要なだけである。従って、表示装置は、可動部品を用いずに電子的に２つのモード間の切り換えが可能となる。
【００７９】
図２２は、上述の自動立体表示装置の形態の表示装置を有するラップトップコンピュータ６０を示す。この表示装置は、図４に示したタイプの視差バリアの形態の視差光学装置３を含む。図２２の上部分は、表示装置を自動立体３Ｄモードで使用する場合を示す。視差バリアは付属部６１に配備され、これにより表示装置内のＳＬＭの画素と正しく見当合わせされる。例えば、バリアは、熱膨張係数がＳＬＭを形成するＬＣＤのガラスの熱膨張係数に十分に近いガラスまたはアクリル基板上に作成され得る。バリアの開口部は感光乳剤を露光および現像することにより形成され得る。このような露光は、フラットベッドレーザ走査装置を用いて０．１μｍの許容誤差で生成され得る。
【００８０】
図２２の下部分は２Ｄ操作モードを示し、このモードでは、視差バリア３は付属部６１から取り外され、例えば表示装置の背面の適切な容器または小袋に保管される。これにより、ＳＬＭの全空間解像度を２Ｄモードで使用することができる。
【００８１】
全解像度２Ｄモードのために視差バリアを取り外すかまたは不能にするための他の配置も可能である。例えば、バリアを表示装置の先端部にヒンジ状に取り付けるか、または必要なときにＳＬＭ２の前に引き下ろすことができるローラブラインドに取り付けてもよい。もしくは、半波長板などの半波長板９０度偏光回転子アレイを、例えばＳＬＭ２の出射側偏光板に接着され得る層に、または出射側偏光板の近くに取り付けられ表示装置と位置合わせされた個別のシートにパターニングすることによって配備してもよい。２Ｄモードではこれは不可視である。しかし、表示装置の前面にさらに偏光板を配備することによって、９０度回転子を有する領域は光を透過する一方で、このような回転子のない領域は光を消滅させ、視差バリアが形成される。追加の偏光板はパターニングする必要はないため、表示装置との位置合わせはそれほど重要ではない。このような偏光層は、取り外し可能な視差バリアより堅実に作成することができ、また熱膨張の差に影響されない。バリア自体の位置合わせに比べて位置合わせの誤差は著しく小さい。
【００８２】
このタイプの配置を図２３（ａ）に示す。視差光学装置３は、偏光に影響を与えない部分６４と、半波長板として作用するストリップ状の部分６５とを有する基板を備えている。３Ｄモードでは、直線偏光シートが基板を覆って配備される。ＳＬＭ２からの偏光は変化せずに領域６４を通過するが、半波長板６５を通過する光は偏光ベクトルが９０度回転する。偏光シート６６の偏光方向は、入射光の偏光方向に垂直であるため、領域６４を通過する光は消滅し、半波長板６５を通過する光は透過する。表示装置を全解像度２Ｄモードで作動させるときは、偏光シート６６を取り外してＳＬＭ２からのすべての光を透過させる。
【００８３】
半波長板などの９０度回転子は、特定の波長に対して最適化される傾向にある。従って、３Ｄモードでは、スリットを透過する光は僅かに着色され得る。この適用に対しては単層抑制要素が適切であり得るが、多層抑制構造を使用することによって色彩性能が向上し得る。スリット間の領域を透過する光により、望ましくない画像クロストークが生じ得るが、スリット間の領域では偏光は変更されないため、光のほとんどは、良好な広帯域吸収特性を有し得る偏光シート６６によって吸収される。従って、表示クロストークは最小限となり得る。
【００８４】
図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示したタイプに類似するタイプの配置を示す。この場合は、部分６４および６５はすべて半波長板である。ただし、これらの半波長板の光学軸の位置合わせは異なる。入射側偏光板６３は、基準方向（水平方向）に対して４５°の偏光軸を有するように示されている。入射側偏光板６３は、一般には、ＬＣＤとして具現化されるときはＳＬＭ２の出射側偏光板によって構成される。部分６４の光学軸は４５°で位置合わせされ、従って入射側偏光板からの光の偏光ベクトルに平行である。よって、部分６４は偏光に対して実質的にいかなる影響も及ぼさないため、部分６４を通過する光は、偏光軸が１３５°で位置合わせされる出射側偏光板６６によって吸収される。
【００８５】
部分６５の光学軸は９０°で位置合わせされるため、部分６５を通過する光の偏光ベクトルは１３５°に変更され、出射側偏光板を透過する。従って、出射側偏光板が定位置にあれば、視差バリアが形成され３Ｄ画像を提供する。出射側偏光板を光路から取り去ることにより、全解像度２Ｄモードが提供される。
【００８６】
部分６５は参照番号６５’で示すように一つ置きに下向きに延長して、３Ｄモードでのバリア部分３ａを形成し、観察者位置指示を提供する。しかし、出射側偏光板を取り除くと、ＳＬＭ全体が２Ｄ画像表示用に利用可能となる。
【００８７】
図２４は、３Ｄモードと２Ｄモードとの間の切り換えのための別の配置を示す。ＳＬＭ２は、二方向矢印６８によって示される偏光方向を有する入射側偏光板６７と、液晶画素層６９と、二方向矢印７１によって示される偏光方向を有する出射側偏光板７０とを含むＬＣＤである。波長板の基板７２は出射側偏光板７０の近くに配備され、ストリップ状の半波長板７３を搭載した透明基板である。基板７２は、広領域切り換え可能偏光変調器７４と、二方向矢印７６によって示される偏光方向を有する出射側偏光板７５とを含む視差光学装置３の一部を形成する。
【００８８】
図２４に示す３Ｄモードでは、ＳＬＭ２からの出射光は、二方向矢印７７によって示される方向に偏光する。波長板７３を通過する光は、９０度だけ回転して二方向矢印７８によって示される方向となる偏光方向を有する。波長板７３間の基板７２を通過する光は影響を受けない。例えばツイスティッドネマティックセルまたはｐｉセルを含み得る偏光変調器７４は、偏光にはいかなる影響も及ぼさないように制御され、このため出射側偏光板７５は偏光７８を有する光は通過させるが、偏光７７を有する光は消滅させる。従って、視差光学装置３は視差バリアとして機能する。
【００８９】
図２５は、全解像度の２Ｄモードでの動作を示す。このモードでは、偏光変調器７４の活性層７９は、入射光の偏光を４５度だけ回転させるように制御される。活性層７９は、偏光を４５度回転させることによって、または１／４波長位相シフトを適用することによってこれを行い得る。従って、波長板７３を含む基板７２のすべての部分からの光は、偏光板７５の偏光軸７６に対して４５度の偏光方向で、または円偏光で出射側偏光板７５に入射する。この結果、出射側偏光板７５は、基板７２のすべての領域からの光を実質的に同じ比較的低い減衰で透過させ、視差光学装置は効果的に消滅する。
【００９０】
いくつかの適用にとっては、ＳＬＭの一部による観察者位置指示を含む３Ｄモードと、画像表示のためにＳＬＭの全体を用いる３Ｄモードとの間の切り換えが可能であることが望ましい。これを実現する配置を図２６に示す。この配置は改変された視差バリア３と偏光シート８０とを含む。視差バリアの下部分３ａは、観察者位置指示を提供するために使用される透明スリット８１と、半波長板であり観察者位置指示を提供するためには必要ないスリット８２とを含む。上述のように、ＳＬＭからの光は直線偏光であるため、スリット８１を通過する光は影響を受けず、スリット８２を通過する光は偏光軸が９０度回転する。観察者位置指示が必要なときは、偏光シート８０が視差バリア３の部分３ａを覆って配置される。偏光シートは、スリット８１を通過する光を透過させる一方でスリット８２を通過する光は消滅させるような偏光軸を有する。このモードでは、視差バリア３は、例えば図９に示したのと同じ方法で機能する。観察者位置指示が必要とされず、表示装置の全領域が画像表示用に使用されるときは、偏光シート８０は取り外され、これによりスリット８１とスリット８２とは効果的に視差バリア３の他のスリットの延長部を形成する。
【００９１】
上述の配置では、ＳＬＭ２の画素行のいくつかは位置指示を提供するために使用される。この結果、３Ｄ画像の解像度および画像サイズが幾分失われる。しかし、これは位置指示専用の例えばカラーと黒色との間の切り換えしかできない画素を別に配備することによって再確保され得る。このような画素に関連する電子処理要件は少ないため、ドライバのコストは実質的に影響されない。このような画素のためのデータは各動作モード毎に固定されるため、これらの画素を制御するための薄膜トランジスタなどの装置は必要ない。
【００９２】
図２７は、列状に配置された画素を有するＳＬＭ２を使用することの効果を示す。このＳＬＭの各画素列は、ＳＬＭのブラックマスクの連続垂直ストリップによって横方向に分離されている。図２７の上部分は、観察ウィンドウ１６は横方向に連続せず、ブラックマスクの垂直ストリップが画像化される参照番号８３などの垂直ストリップによって分離されることを示す。従って、許容観察ゾーン３５ａおよび３６ａは、図７に示す観察ゾーン３５および３６より空間的により制約される。しかし、図２７の下部分に示すように、観察者位置指示アレンジメントにも同じ効果が存在するため、観察ウィンドウの平面により近い近点および遠点３８ａおよび３９ａを有する縮小観察ポイント補正ゾーン３７ａが生成される。縮小ゾーン３７ａは縮小ゾーン３５ａおよび３６ａに対応し、これによりこの実施態様にとっての正しい観察者位置指示が与えられる。
【００９３】
図２８および図２９は、視差光学装置３が観察ウィンドウ１６を形成するためのシート付きホログラム８４および８５である点で図３および図４に示すものとは異なる自動立体３Ｄ表示装置を示す。各ホログラム８４および８５は、名目上はＳＬＭ２の画素面に配置される。もしくは、画素をホログラム上に画像化しても同じ効果が得られ得る。表示装置は、参照ビーム８６によって照射され、ホログラム８４のそれぞれは、観察者の両眼間の幅に実質的に等しい横方向の幅を有する観察ウィンドウセットを生成する。同様に、観察者位置指示を与えるホログラム８５は、それぞれの幅が両眼間の幅の２倍に実質的に等しい窓を生成する。
【００９４】
ホログラムを用いることにより、左眼および右眼画像データをＳＬＭ２の画素行上に水平方向にインターレースし得るという利点が与えられる。このため、画像インターレースシステムのコストを低減し得る。一方、ホログラムの画像化特性により、図示した視位置指示窓構成を生成することができる。
【００９５】
回折効率を向上させるためには、各ホログラムを単一の観察ウィンドウを生成するように配置し得、これにより、窓アレイを生成するためには、各画素がそれ自体のホログラムを持つ画素アレイが必要となる。
【００９６】
観察者位置指示アレンジメント内の画素のすべてを、観察者位置指示を提供するための図示した窓を生成するために使用してもよい。これにより比較的明るい指示が提供され得る。
【００９７】
図３０および図３１は、図２８および図２９に示すのと同じタイプの表示装置を示すが、ホログラム８４および８５は異なる観察ウィンドウを生成する。特に、観察ウィンドウ８４は幅が観察者の両眼間の幅と実質的に等しい窓を生成する。観察ウィンドウは対で配備されて正像視位置１７、１９および２０を提供するが、各対は擬似像位置が存在しないように離れて配置される。ホログラム８５は光を隣接する窓対間の隙間に導き、観察者が正像視位置から外側に移動しようとする場合に明瞭な指示を与える。
【００９８】
図３２および図３３は、ＳＬＭ２と、観察者位置指示を提供するための部分３ａを有する視差バリア３とを備えた図３および図４に示すタイプの別の自動立体３Ｄ表示装置を示す。しかし、図３２および図３３に示す表示装置は、図３０および図３１に示すタイプの間隔を空けた観察ウィンドウを備えている。ＳＬＭ２の画素は、隣接する画素列対が観察ウィンドウ対間に隙間を生じさせるＳＬＭのブラックマスクによって互いに離されて配置される。
【００９９】
観察者の一方の眼が正像視位置１７〜２１より外側にある場合は、この眼によって見られる表示は黒くなるようにみえる。実際の画像データにおいて、ほとんど相違のない低強度の画像の場合は問題が生じ得る。何故なら、観察者は、画像がより高い強度値に戻るまで最良の観察ゾーンから外れていることに気づかないからである。非正像観察ゾーンで光が可視となることにより観察者位置指示を提供することによって、観察者は、表示されている画像データに関係なく自分が正像視位置にいることを容易に確かめることができる。
【０１００】
図３４は、図３および図４に示したタイプであるが、ローブ毎に３つの観察ウィンドウ１６を提供する表示装置を示す。各窓セットは、図３５に示すように、左ビュー、右ビュー、および「黒」ビューを与える。右眼画像９０は下縁部に永久に表示される黒ストリップ９１を有する。同様に、左眼画像９２も下部黒ストリップ９３を有する。黒ビュー部分は９４で示され、下縁に白ストリップ９５を有する。
【０１０１】
黒窓が存在することにより擬似視位置がなくなり、正像視位置１７〜２１とこれらの間の非正像視位置とが残される。観察者が正像視位置１７〜２１のうちの１つの位置にいるとき、両眼は黒ストリップ９１および９３を見る。しかし、観察者の一方の眼が非正像視位置に移動すると、この眼は黒窓の白ストリップ９５を見る。
【０１０２】
上述の表示装置は２つのビューを与えたが、もっと多くのビューを与える表示装置も提供することができる。例えば、図３６は、ローブ毎に４つのビュー（観察ウィンドウ１６において１〜４で示される）を与える表示装置を示す。これにより、観察者は広範囲の視界自由度を有し、隣接するローブ間の境界に擬似像視位置９６、９７および９８が存在する。
【０１０３】
図３７は、観察者に擬似像視位置の視覚指示を与える第１の方法を示す。この配置では、視差光学装置の部分３ａのピッチは視差光学装置３の２倍であり、これにより中央ローブ９９内での指示は暗いが、隣接するローブ１００および１０１内の指示は明るい。１０２などの次のローブは再び暗く、これが繰り返される。したがって、擬似像視位置では、観察者の少なくとも一方の眼は黒ではない位置指示を見る。
【０１０４】
図３８は、観察者位置指示の別の配置を示す。この場合も、中央ローブ９９内では暗い指示が与えられる。次のローブ１００および１０１内では、中央部分は暗いが縁部分は明るい。参照番号１０２などの次のローブは暗く、これが繰り返される。この配置により、さらに別の観察者が中間表示ローブ内の表示を使用することができる。
【０１０５】
図３９および図４０は、ブラックライト１が投影光源１０３に置き換えられ、光学系１０４がＳＬＭ２に表示された画像をレンティキュラスクリーン３の背面に配置された拡散器１０５に投影する投影表示装置を示す。図４０に示すレンティキュラスクリーンの部分３ａは、立体画像用のスクリーン３の２倍のピッチを有し、図３および図４に示す表示装置と同じ方法で観察者位置指示を与える。
【０１０６】
図４１は、観察者位置指示を与える別の配置を示す。ＳＬＭ２の位置指示画素を制御する代わりに、レンティキュラスクリーンに印刷画像１０６が取り付けられ、光源１０３によって背後から照明される。
【０１０７】
図４２は、観察者のいくつかの異なる位置に対する観察者位置指示の典型的な外観を示す。観察者位置指示アレンジメントは、観察者が、左眼および右眼がそれぞれ左および右観察ゾーン３５および３６の左および右窓内にある状態で窓平面内の正像視位置にあるとき、参照番号１０７で示すような暗い水平ストリップを与えるタイプであると仮定する。この場合には、指示アレンジメントは両眼にとって暗く見える。
【０１０８】
観察者が位置１０８にいて、右眼が観察ゾーン３５内にあり左眼が観察ゾーンから外れているとき、位置指示は右眼には黒く見えるが、左眼には参照番号１０９で示すように明るい線として見える。観察者が、表示装置１、２、３と観察ゾーン３５および３６’との間の位置１１０にいるとき、両眼によって見られる指示の組み合わせは参照番号１１１で示すように見える。同様に、観察者が位置１１２にいるとき、指示は参照番号１１３で示すように見える。従って、観察者が正像視位置の範囲から外側に移動すると直ちに、観察者の少なくとも一方の眼に明るい指示が見え始める。
【０１０９】
上述のように、図７は、表示装置１、２、３が全幅３Ｄ画像を表示するときの縦方向の視界自由度を示す。しかし、３Ｄ画像の横方向のサイズが表示装置１、２、３の幅より狭いと、観察ゾーンの縦方向の大きさが増大する。これを図４３に示す。同図では、３Ｄ画像は参照番号１１５で示すように横方向に制限され、これにより、観察ゾーン３５’および３６’は実質的に長くなる。この場合には、新しい近点３８’は、図７に示す近点３８より表示装置１、２、３により近い。同様に、新しい遠点３９’は、図７に示す遠点３９より表示装置１、２、３からより遠い。
【０１１０】
縦方向の移動の自由度が増大した観察者に正しい指示を与えるために、表示装置の観察者位置指示を与える部分を、３Ｄ画像の横方向の大きさ１１５より横方向に外側に位置するすべての領域で黒にしてもよい。これにより、図４３に示すように、例えば観察者位置指示を与える画素の部分１１６のみが使用される。この結果、図４３に示すような観察ゾーン３５’および３６’に整合する観察ポイント補正ゾーン３７’が得られる。従って、ゾーン３７’は表示された画像と同じ縦方向の視界自由度を有する。
【０１１１】
３Ｄ画像の、または複数の３Ｄ画像が表示されている場合はそのすべての３Ｄ画像の横方向の大きさ１１５は、画像表示を制御するコントローラによって決定されて、観察者位置指示幅計算ルーチンに供給され、これにより、アクティブ指示を行う横方向の部分１１６が、表示された３Ｄ画像の横方向の全体の大きさに整合する。図４４に示すように、表示装置１、２、３は、３Ｄ画像が表示されているいくつかの領域１１７を有し得る。視界自由度の正しい指示を与えるために、表示装置の観察者位置指示を与えるアクティブ部分の全幅は参照番号１１８で示される幅である。アクティブ部分は、これら３Ｄ画像の最も左側の境界の横方向の位置から、最も右側の境界まで連続して延びる。従って、表示装置の最適な視界自由度がすべての画像に対して実現され得る。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも下記の効果が得られる。
【０１１３】
観察者が、表示されている実際の画像とは関係なく、自動立体表示装置に対する自分の位置を決定することが可能な自動立体表示装置を提供することが可能である。特に、第１および第２信号画像を見ることによって、観察者は自分が観察領域の第１区域にいるのかまたは第２区域にいるのかを決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の自動立体３Ｄ表示装置の概略水平断面図。
【図２】従来の観察者位置インジケータの概略水平断面図。
【図３】本発明の１つの実施態様を構成する自動立体３Ｄ表示装置のある高さにおける概略水平断面図。
【図４】本発明の１つの実施態様を構成する自動立体３Ｄ表示装置の別の高さにおける概略水平断面図。
【図５】図３および図４に示すタイプのレンティキュラスクリーン表示装置を示す概略断面図。
【図６（ａ）】図３および図４に示すタイプの前部視差バリア表示装置を示す概略断面図。
【図６（ｂ）】本発明の１つの実施態様を構成する後部視差バリア表示装置の図３と同様の図。
【図６（ｃ）】本発明の１つの実施態様を構成する後部視差バリア表示装置の図４と同様の図。
【図７】図３および図４の表示装置による観察ゾーンの形成を示す平面図。
【図８】図３および図４の表示装置の１つの可能な形態を示す。
【図９（ａ）】図３および図４の表示装置の視差光学装置の１つのタイプを示す。
【図９（ｂ）】図３および図４の表示装置の視差光学装置の別のタイプを示す。
【図１０】図３および図４に示すタイプの自動立体３Ｄ表示装置に対する可能なセンサ位置を示す。
【図１１（ａ）】図３および図４に示す表示装置のＳＬＭによって表示される情報を示す。
【図１１（ｂ）】図３および図４に示すＳＬＭの画素の外観を示す。
【図１２】図３および図４の表示装置における位置指示の外観を示す。
【図１３】図１２の変形例を示す。
【図１４】図３および図４の表示装置におけるＳＬＭのカラーストライプ状パネルフィルタの配置を示す。
【図１５】正像画像を見るとき観察者に見えるパネル画像の外観を示す。
【図１６】疑似画像を見るとき観察者に見えるパネル画像の外観を示す。
【図１７】図３および図４に示す表示装置にとって適切な別のＳＬＭの配置を示す。
【図１８】正しい観察者位置を示す別の方法を示す、図３と同様の図。
【図１９】直交斜線画像の使用を示す。
【図２０】垂直および水平位置指示の使用を示す。
【図２１】２つの異なるモードでの動作を示す、図３と同様の２つの図を示す。
【図２２】可動視差バリアを有する図３および図４に示すタイプの表示装置を含むラップトップコンピュータを示す。
【図２３（ａ）】３Ｄモードと２Ｄモードとの間の切り換えを行うための第１の配置を示す。
【図２３（ｂ）】３Ｄモードと２Ｄモードとの間の切り換えを行うための第２の配置を示す。
【図２４】３Ｄモードおよび２Ｄモードで動作する第３の配置の概略断面図。
【図２５】３Ｄモードおよび２Ｄモードで動作する第３の配置の概略断面図。
【図２６】２つの３Ｄモードを提供する視差光学装置の配置を示す。
【図２７】ブラックマスクの連続ストリップによって横方向に分離される画素列の効果を示す、図７と同様の図。
【図２８】本発明の１つの実施態様を構成する別の表示装置を示す、図３と同様の図。
【図２９】本発明の１つの実施態様を構成する別の表示装置を示す、図４と同様の図。
【図３０】本発明の１つの実施態様を構成するさらに別の表示装置を示す、図３と同様の図。
【図３１】本発明の１つの実施態様を構成するさらに別の表示装置を示す、図４と同様の図。
【図３２】本発明の１つの実施態様を構成するさらに別の表示装置を示す、図３と同様の図。
【図３３】本発明の１つの実施態様を構成するさらに別の表示装置を示す、図４と同様の図。
【図３４】本発明の別の実施態様を構成する表示装置の概略断面図。
【図３５】図３４の表示装置によって表示される画像の１つの例を示す。
【図３６】本発明の１つの実施態様を構成する４ビュー表示装置を示す、図３と同様の図。
【図３７】本発明の１つの実施態様を構成する４ビュー表示装置を示す、図４と同様の図。
【図３８】別の観察者位置指示アレンジメントを示す、図４と同様の図。
【図３９】本発明の１つの実施態様を構成する投影表示装置を示す、図３と同様の図。
【図４０】本発明の１つの実施態様を構成する投影表示装置を示す、図４と同様の図。
【図４１】別の観察者位置指示アレンジメントを示す、図４と同様の図。
【図４２】観察者の様々な異なる位置に対する観察者位置指示アレンジメントの可能な外観を示す。
【図４３】図７と同様の図であるが、表示された３Ｄ画像の横方向の大きさの縮小により得られる縦方向の観察者自由度の増大を示す図。
【図４４】図４３に示すように動作するときの表示装置の外観を示す。
【符号の説明】
１ バックライト
２ ＳＬＭ
２ａ 画像部
２ｂ 信号部
３ 視差光学装置
６、３２ 視差素子
７、１０、１１、１４、１５ ローブ
１６ 観察ウィンドウ
１７、１９、２１ 正像視位置
２２〜２５ 擬似視位置
３５、３６ 観察ゾーン
３７ 観察ポイント補正ゾーン

Claims (23)

1. 画像表示部と信号表示部と視差光学装置とを備えた自動立体表示装置であって、
   該視差光学装置は、該画像表示部と協働して観察領域内における複数のローブ内に、各ローブ毎に右眼および左眼観察ゾーンを形成する第１部分と、該信号表示部と協働して該観察領域の少なくとも１つの第１区域内で可視である第１信号画像と、該観察領域の少なくとも１つの第２区域内で可視である第２信号画像とを形成する第２部分とを有し、
   前記第１部分は、第１の方向に第１のピッチを有する視差素子アレイを含み、前記第２部分は、該第１の方向に該第１のピッチの２倍に実質的に等しい第２のピッチを有する視差素子アレイを含む、自動立体表示装置。
2. 前記第１および第２区域のそれぞれは、相互に隣接する前記観察ゾーン対を含む、請求項１に記載の自動立体表示装置。
3. 前記少なくとも１つの第１区域は複数の第１区域を含み、前記少なくとも１つの第２区域は、該第１区域と空間的に交互に位置する複数の第２区域を含む、請求項１または２に記載の自動立体表示装置。
4. 前記少なくとも１つの第１区域は複数の第１区域を含み、前記少なくとも１つの第２区域は、該第１区域と空間的に交互に位置する複数の第２区域を含み、かつ
   該複数の第１区域は交互に位置する正像観察ゾーンを含む、請求項２に記載の自動立体表示装置。
5. 前記第１および第２信号画像の一方は明るい画像であり、該第１および第２信号画像の他方は暗い画像である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動立体表示装置。
6. 前記第１信号画像は第１の色であり、前記第２信号画像は該第１の色とは異なる第２の色である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動立体表示装置。
7. 前記画像表示部および前記信号表示部は、共通表示装置のそれぞれ第１および第２の部分を含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動立体表示装置。
8. 前記共通の表示装置は、光透過型空間光変調器および光源を含む、請求項７に記載の自動立体表示装置。
9. 前記空間光変調器は液晶装置を含む、請求項８に記載の自動立体表示装置。
10. 前記画像表示部は、前記第１の方向に前記第１のピッチの半分に実質的に等しいかまたは大きく且つ該第１のピッチより小さい第３のピッチを有する画素アレイを含み、前記信号表示部は、前記第１の方向に該第３のピッチの２倍に実質的に等しい第４のピッチを有し、該画像表示部の該画素と実質的に同一平面上にある画素アレイを含む、請求項１に記載の自動立体表示装置。
11. 前記画素表示部は、前記第１の方向に前記第１のピッチの半分より小さい第３のピッチを有する画素アレイを含み、前記信号表示部は、前記第１の方向に該第３のピッチの２倍に実質的に等しい第４のピッチを有し、該画像表示部の該画素と実質的に同一平面上にある画素アレイを含む、請求項１に記載の自動立体表示装置。
12. 前記視差光学装置はレンズアレイを含む、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の自動立体表示装置。
13. 前記レンズアレイはレンティキュラスクリーンを含む、請求項１２に記載の自動立体表示装置。
14. 前記視差光学装置はホログラフ光学素子アレイを含む、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の自動立体表示装置。
15. 前記視差光学装置は視差バリアを含む、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の自動立体表示装置。
16. 前記視差バリアの前記第１部分は、第１の幅の複数のスリットを含み、該視差バリアの前記第２部分は、該第１の幅の複数のスリットを含む、請求項１５に記載の自動立体表示装置。
17. 前記視差バリアの前記第１部分は、第１の幅の複数のスリットを含み、該視差バリアの前記第２部分は、該第１の幅より小さい第２の幅の複数のスリットを含む、請求項１５に記載の自動立体表示装置。
18. 前記視差光学装置は視差バリアを含み、かつ
    前記第２部分の各視差素子は、前記第１の方向に実質的に垂直である第２の方向に前記第１部分のそれぞれの視差素子と位置合わせされる、請求項１に記載の自動立体表示装置。
19. 前記視差光学装置は非自動立体表示モードに対しては取り外し可能である、請求項１〜１８のいずれか１つに記載の自動立体表示装置。
20. 前記視差バリアは第１層と取り外し可能な第２層とを含み、該第１層は、第１の偏光を有する光を供給するバリア領域と、少なくとも該第１の偏光に実質的に直交する第２の偏光を有する光を供給する開口領域とを含み、該第２層は該第２の偏光の光を通過させる偏光板を含む、請求項１５〜１８のいずれか１つに記載の自動立体表示装置。
21. 前記画像表示部および前記信号表示部は、前記第１の偏光の光を供給するようにされ、前記バリア領域は該第１の偏光の光を通過させるようにされ、前記開口領域は、該第１の偏光の光を少なくとも部分的に前記第２の偏光の光に変換する、請求項２０に記載の自動立体表示装置。
22. 前記第１層は半波長板であり、前記バリア領域は前記第１の偏光に平行な光学軸を有し、前記開口領域は該第１の偏光に対して４５°で位置合わせされる光学軸を有する、請求項２１に記載の自動立体表示装置。
23. 前記信号表示部は、前記画像表示部によって表示される少なくとも１つの三次元画像のそれぞれの横方向の大きさに対応する横方向の大きさにわたってアクティブであるようにされる、請求項１〜２２のいずれか１つに記載の自動立体表示装置。

Images