JP2006511844A - 二次元または三次元表示のための装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、いくつかの透視画像からの画像情報を表示することができる複数の半透明な画像素子と、波長フィルタ・アレイ(3)と、少なくとも2つのモードで動作し、トリガすることができる照明デバイスとを含む画像再生デバイス(1)を備える二次元または三次元表示用の装置に関する。光は、半透明フィルタ素子の少なくとも一部を通過し、次に第1の動作モードで画像再生デバイス(1)の画像素子の関連する部分を通過して、波長フィルタ・アレイ(3)の後ろに配置されている第1の照明源(2)から観察者(7)に届き、その結果、観察者はシーンまたは対象物を三次元画像としてみることができる。光は第2の照明源(4)により放射され、第2の動作モードの場合、波長フィルタ・アレイ(3)のフィルタ素子を通過しないで、画像再生デバイス(1)の画像素子を通過して観察者(7)に届く。そのため、観察者(7)は、シーンまたは対象物の少なくとも一部を二次元画像でみる。本発明の装置は、また第2の動作モードで均一な照明を提供する手段も備える。
Description
本発明は、二次元または三次元表示のための装置に関する。
多くの自動立体表示方法は、観察者の左右の目でそれぞれ視認可能ないくつかの透視画像を種々に選択するための適当な手段を使用して、いくつかの透視画像により1つの対象物またはシーンのいくつかの画像を同時に光学的にレンダリングするという原理に基づく。そうすることにより、視差の効果が生じ、それにより観察者は、異なる深さを識別して立体感を得ることができる。
自動立体表示の分野での研究中に、裸眼で1人または何人かの観察者に立体感を与える多くの方法および装置が開発されてきた。これらの装置を使用すれば、多くの場合、プレーン・テキストまたは二次元のグラフをレンダリングすることができるが、そのレンダリングは限定されたものである。例えば、特許文献1および特許文献2にこのような装置が記載されている。しかし、1つの同じデバイス上でできるだけ損傷を与えないで、裸眼で見ることができる3D表示と解像度の高い2D表示との間で、上記装置を切り替えることができればユーザにとって非常に有利である。
ある対象物の透視画像を自動立体視により光学的にレンダリングするために使用するデバイスの中には、電子制御カラーLCディスプレイがある。従来の方法で制御した場合、このディスプレイはまた二次元画像をレンダリングすることができる。多くの用途の中で、ユーザにとって非常に興味があるのは、自動立体視空間表示(非常に強力な立体感のために、以後「三次元表示」と呼ぶ)から同じシーンまたは対象物の二次元表示へ切り替えることができるという用途である。このことは、そのより高い画像解像度のために、二次元モードでより高い品質でレンダリングされるコピーの読みやすさに特に関連している。
2Dから3Dへの切り替え、およびその逆の切り替えに関しては、多くの装置がすでに知られている。
例えば、本出願人の特許文献3は、少なくとも1つの波長フィルタ・アレイが三次元で知覚される表示のために設けられている空間的に表示するための方法を開示している。この発明の特定の実施形態の場合には、LCディスプレイは、2D表示と3D表示との間で切り替えを行う可変透過率を有する波長フィルタ・アレイとしての働きをする。しかし、光は、その下側において、2つのLCディスプレイ、すなわち、多数の偏光フィルタ、カラー・フィルタ、液晶層およびキャリア基板のような他の素子を通過しなければならない。そのため、2D表示の場合でも3D表示の場合でも明るさが低減する。
例えば、本出願人の特許文献3は、少なくとも1つの波長フィルタ・アレイが三次元で知覚される表示のために設けられている空間的に表示するための方法を開示している。この発明の特定の実施形態の場合には、LCディスプレイは、2D表示と3D表示との間で切り替えを行う可変透過率を有する波長フィルタ・アレイとしての働きをする。しかし、光は、その下側において、2つのLCディスプレイ、すなわち、多数の偏光フィルタ、カラー・フィルタ、液晶層およびキャリア基板のような他の素子を通過しなければならない。そのため、2D表示の場合でも3D表示の場合でも明るさが低減する。
特許文献4は、いくつかの光学的特性のストライプを含み、その間に異なる光学的特性のストライプおよび偏光装置を含む基板を有する三次元表示を開示している。このディスプレイは、とりわけ、2D/3D間の切り替えを偏光の回転または偏向装置の追加/取り外しにより行う。
特許文献5は、2つのLCディスプレイが前後に配置されていて、一方がオン/オフ切替えを行うことができるバリヤとしての働きをする2D/3D表示を開示している。
特許文献6は、いくつかの光源、レンズ状で機能的には本質的な拡散ディスクを提供するもう1つの2D/3D間で切り替えることができるディスプレイを開示している。これらの構成要素により、2Dまたは3D表示を生成するためのいくつかの照明モードを確実に実現することができる。
特許文献6は、いくつかの光源、レンズ状で機能的には本質的な拡散ディスクを提供するもう1つの2D/3D間で切り替えることができるディスプレイを開示している。これらの構成要素により、2Dまたは3D表示を生成するためのいくつかの照明モードを確実に実現することができる。
特許文献7は、3Dと2Dとの間でゾーン毎に切り替えることができるポータブル・コンピュータ・システム用の薄い照明構成要素を含む自動立体表示を開示している。このディスプレイの欠点は、これが1人用の2チャネルの3D表示であり、観察者は一定の見る場所に位置しなければならないことである。さらに、3Dモードの際の画像の輝度が、同等の2チャネルの3D表示の画像輝度より低いという欠点がある(このことは、正確に1つの左の画像および正確に1つの右の画像を表示する3D表示であることを意味する)。さらに、3D表示の前の正しい深さの位置以外の見る位置では、非常に目障りな干渉波形の模様が見える。2Dモードの場合には、3Dモードに使用できる光が、照明を均質化することにより3D画像の分離を除去するために拡散される。その結果、切り替え可能な拡散ディスクを備える装置の2Dモードの画像輝度は、3Dモードの画像輝度より低くなる。何故なら、拡散状態におけるこのような拡散ディスクの透過率は1より小さいからである。ところで、このデバイスを製造するにはかなりの費用がかかる。
さらに、特許文献8は、レンズ状のものの上にヒンジで取り付けた小形レンズの相補装置によりレンズ状のものの影響を除去する方法を開示している。この方法は、実際には、第3の次元を切り離す。主として、このアプローチは、レンズ状のシステムの場合にだけ動作し、小形レンズの正確な相補装置を製造する必要がある。
本出願人による特許文献9は、選択可能な2Dまたは3D表示用の装置を開示している。この発明は、全体的または部分的2D表示のための2つの光源を提供する。3D光源は、オフに切り替えられるか、またはその光が遮断される。欠点は、2D照明の輝度が十分均質にならないことである。さらに、2D照明用に市販の光導波路を使用すると、通常肉眼で見ることができる構造が観察者に視認され、気になるパターンができてしまう。肉眼で見ることができる構造を見えなくするのは大変手間のかかる作業でありコストもかかる。
米国特許第5,457,574号
米国特許第5,606,455号
国際公開公報 WO01/56265号
国際公開公報 WO02/35277号
米国特許第6,157,424号
米国特許第6,337,721号
米国特許第5,897,184号
米国特許第5,500,765号
ドイツ国特許第 100 53 868 C2号
上記従来技術を進展させて、本発明の目的は、少なくとも1人、好適には数人の観察者が裸眼で空間画像を見る3Dモードと2Dモードとの間の最初に説明した装置の切り替えを簡単にし、特に3Dモードでの画像品質を改善することである。さらに、2Dモードの画像の品質は、本質的に従来の2Dモニタの画像品質より劣るものであってはならない。すなわち、観察者が明るく、最大解像度で画像を見ることができるものでなければならない。そうしたい場合には、3Dモードより2Dモードでより高い画像輝度を達成できるものでなければならない。特に2Dモードの場合には、照明はできるだけ均質なものでなければならない。すなわち、ゼロに近いコントラストを有するものでなければならない。この装置は、2D/3D切替えを行うために使用する構成要素に対して十分なスペースを提供するような大きさのものでなければならないし、また市販の構成要素により最大限実施できるものでなければならない。
本発明によれば、この問題は、請求項1の一般的な部分および特徴を示す部分に記載する装置により解決される。
それ故、2D照明のための第2の動作モードの場合には、第2の光源がオンにされる。さらに、第2の動作モードの場合には、均一な照明を提供するための、すなわち、最善の均質性を提供するための手段が設置されている。
それ故、2D照明のための第2の動作モードの場合には、第2の光源がオンにされる。さらに、第2の動作モードの場合には、均一な照明を提供するための、すなわち、最善の均質性を提供するための手段が設置されている。
例えば、第2の光源としては、蛍光材料からできている透明なプレートを使用することができる。このプレートは、例えば、蛍光を発するために励起する垂直方向を向いている薄いロッド状の蛍光灯により横から照射される。
本発明の好ましい実施形態の場合には、第2の光源は、平らな形をしていて、光スラブ導波路として構成されている。この導波路は、相互に対向して配置されている2つの広い面および周囲を囲む狭い面を有し、画像表示装置の方を向いているか、および/または反対方向を向いている広い面は、1つの放射面または複数の放射面に対応し、また光は1つまたは数個の横方向に配置されている光源により導波路内に導入される。光は、1つまたは数個の狭い面を通して導波路内に結合され、広い面からの全反射により導波路内部で前後に部分的に反射し、光の一部は、それぞれ、1つまたは複数の放射面に対応する1つまたは複数の広い面を通して部分的に分離される。
第2の動作モードで明るく均質な照明を可能にする本発明の好ましい実施形態の場合には、第2の動作モードの場合、第2の光源に加えて第1の光源もオンに切り替えられ、画像表示装置から反対方向を向いている広い面だけが放射面として働き、放射面内のこのようなエリアが、波長フィルタ・アレイの面に垂直な方向に沿った投影が半透明フィルタ素子でカバーされているエリアと本質的に一致する場合に、均一な照明としての働きをする。このことは、第2の光源が、半透明フィルタ素子でカバーされている場所に対応する場所で本質的に光を放射することを意味する。
好適には、2つの光源は、その明るさを周囲の明るさに適合させることができるように、光を暗くする手段を備えることが好ましい。
波長フィルタ・アレイは、例えば、放射面に対応する広い面上に置かれる。この場合、「アレイ」という用語は、フィルタ素子の任意の規則的配置、すなわち、格子状の配置ばかりでなく、ストライプ状の配置も意味する。この配置においては、第1の動作モードで依然として三次元画像を見ることができる限りは、ストライプを垂直方向に配置することもできるし、垂直方向から大きくそれている方向に配置することもできる。同様に、また可視光線に対して透明および半透明のフィルタ素子の他にアレイはまた、グレイ・レベルのフィルタ素子および偏光フィルタを含むこともできる。
波長フィルタ・アレイは、例えば、放射面に対応する広い面上に置かれる。この場合、「アレイ」という用語は、フィルタ素子の任意の規則的配置、すなわち、格子状の配置ばかりでなく、ストライプ状の配置も意味する。この配置においては、第1の動作モードで依然として三次元画像を見ることができる限りは、ストライプを垂直方向に配置することもできるし、垂直方向から大きくそれている方向に配置することもできる。同様に、また可視光線に対して透明および半透明のフィルタ素子の他にアレイはまた、グレイ・レベルのフィルタ素子および偏光フィルタを含むこともできる。
さらに、放射面に対応する広い面は、放射のためのエリア内での全反射と干渉する構造でコーティングすることができる。この構造は、例えば、粒子からできているものでもよい。好適には、粒子の干渉能力は、放射面の延長部を横切る非均質な2つの制限レベルの間に位置することが好ましい。上記制限レベルは、コーティング内の粒子密度に依存する。粒子の干渉能力は、さらに、コーティングされた各エリア内で本質的に一定であってもよい。
もう1つの有利な実施形態の場合には、2つの相互に対向する平行な狭い面は光を結合するためのもので、コーティングされたエリアの干渉能力は、共通の最大値まで、狭い面と平行に整合しているストリップ状のセグメント内の距離x1、x2が増大するにつれて進行的に増大する。
もう1つの実施形態の場合には、対照的に、粒子の干渉能力は、各エリア内においても、放射面の延長部を横切る方向においても本質的に均質である。光の結合は、好適には、2つの相互に対向する垂直な狭い面を通して行うことが好ましい。相互に重ならないで、その全体において、波長フィルタ・アレイを完全にカバーしているそれぞれ1つまたはいくつかの行および/または列を含む波長フィルタ・アレイの選択したエリアにおいては、指定の波長範囲内の光に対して透明なフィルタ素子によりカバーされている表面積と半透明フィルタ素子によりカバーされている表面積の間の比率は、エリアに垂直な方向に沿った投影が、それぞれ波長フィルタ・アレイのこのように選択したエリアに対応する場合には、平面光源の放射面のこれらエリアのセグメント内で達成することができる最大輝度により決まる。
これに関連して、フィルタ構造は、いわゆる、光導波路において優勢な状況に適合する(行毎および/または列毎に)。一定の干渉能力を有する分離のために使用する粒子を使用した場合には、第2の光源により、通常、縁部のところ、すなわち光の結合のために使用する狭い面に近い部分で比較的大きな輝度を達成することができ、一方、輝度は中心に近づくにつれて低減する。輝度のこの低減を補償するために、指定の光に対して透明のフィルタ素子でカバーされている表面積と半透明フィルタ素子でカバーされている表面積の間の比率は、第2の光源の中心よりも縁部、すなわち狭い結合面の近くの部分において小さくなっている。このようにして、粒子による光の分離は、縁部のところよりも光ガイドの中心で大きくなり、この違いはこの装置の機能にとって非常に重要なものである。全体として、この手段は、結合面の近くでもっと多くの光を放射するために、光ガイドの特性をちょうど補償するだけである。そのため、第2の光源は、本質的に均質である。
指定の波長範囲の光に対して半透明なフィルタ素子と透明なフィルタ素子との間の上記比率は、縁部、すなわち狭い結合面に近い部分のところで、例えば、7:1である。第2の(平らな)光源の中心(すなわち、2つの狭い光結合面の間)で達成することができる輝度が、縁部のところの輝度より若干低い場合には、例えば、指定の波長範囲に対して半透明なフィルタ素子と透明なフィルタ素子の間の比率を約10:1に選択することができる。そのため、粒子エリアがより広いため、または半透明フィルタ素子を含むエリア上に配置された粒子の数がもっと多いために、ここでより多くの光が分離される。これら全体で、このようにして、第2の光源によりほぼ均質な輝度分布が達成される。もちろん、上記の7:1または10:1の表面積の比率は、意図する唯一のものではなく、例えば、8:1、9:1または整数でない数の1つにさえすることができる。
このように波長フィルタ・アレイに作用する影響のために、知覚する3D効果も影響を受けることに留意されたい。特にその原因は、片方の目で見る画面の選択、およびいくつかの画面からの画像情報の相対的共通分が、上記比率により直接影響を受けるためである。
さらに、そこで全反射と干渉を起こすコーティングは、本質的に光を吸収する頂部コーティングを含むことができる。
もう1つの利点としては、上記の本発明による装置は、また、照明用の手段が、波長フィルタ・アレイの面に対して輝度勾配を生成する第1の光源のための制御システムを備えることを特徴とする。これにより、第2の光源の明るさの不均質を補償することができ、そのため第2の動作モードの場合の2D画像の知覚輝度の均質の不適切を補償することができる。また、第1の光源の輝度勾配を、3Dモード、すなわち第1の動作モードの輝度を均質にするために使用することができる。
もう1つの利点としては、上記の本発明による装置は、また、照明用の手段が、波長フィルタ・アレイの面に対して輝度勾配を生成する第1の光源のための制御システムを備えることを特徴とする。これにより、第2の光源の明るさの不均質を補償することができ、そのため第2の動作モードの場合の2D画像の知覚輝度の均質の不適切を補償することができる。また、第1の光源の輝度勾配を、3Dモード、すなわち第1の動作モードの輝度を均質にするために使用することができる。
さらに第1の光源をオンに切り替える代わりに、画像表示装置の背後に弱い拡散ディスクを挿入した場合には、均質な照明を行うために第2の光源だけを使用することができる
。
。
一例を挙げて説明すると、照明手段は、波長フィルタ・アレイの方を向いていて、それに平行な平らな出口窓を有する放電ランプの形をしている第1の光源を含むことができる。第1の光源が放電ランプであるかないかにより、切替えおよび適当な制御システムにより上記輝度勾配を形成することもできる。出口窓の内部は発光材料でコーティングされている。
好適には、面に垂直な方向に沿った波長フィルタ・アレイ上の投影が、指定の波長範囲に対して透明なフィルタ素子によりカバーされているエリアと本質的に一致する場合には、これらのエリアだけに発光コーティングが行われる。そうすることにより、確実に、発光コーティングが放射した光が本質的に光の半透明フィルタ素子により全然吸収または妨害されないで、画像表示装置の背面を照明することができる。
この装置においては、波長フィルタ・アレイを出口窓の外部に設置すると有利である。
さらに、第2の動作モードの場合、第1の光源の光の一部は、光学素子により、第2の光源から分離し、第2の光源に結合したりすることができる。上記光の一部は、指定の波長範囲に対して透明なフィルタ素子でカバーされている表面積と波長フィルタ・アレイ内の半透明フィルタ素子によりカバーされている表面積の間の比率により決まる。より詳細に説明すると、これに関連する分離および結合のための適当な手段は、光学的光ガイドおよび/または反射素子である。
さらに、第2の動作モードの場合、第1の光源の光の一部は、光学素子により、第2の光源から分離し、第2の光源に結合したりすることができる。上記光の一部は、指定の波長範囲に対して透明なフィルタ素子でカバーされている表面積と波長フィルタ・アレイ内の半透明フィルタ素子によりカバーされている表面積の間の比率により決まる。より詳細に説明すると、これに関連する分離および結合のための適当な手段は、光学的光ガイドおよび/または反射素子である。
さらに、ある種の光学的に有効な材料、好適には、フィルタ・プレートまたはプリズム効果を有する微細構造を有する薄いフォイルを第1および第2の光源の間に配置することができる。上記フィルタ・プレートまたはフォイルは、第2の光源の臨界角よりも大きい入射角を有する第1の光源の光が、第2の光源に入るのをほぼ防止する。さらに、数ミリメートルの厚さのフィルタ・アレイを備えるフィルタ・プレートを、光線をぼかすために使用することができる。フィルタ層の厚さは、ほぼ透明なフィルタ素子の厚さ程度で、例えば、0.1mm〜0.3mmとすることができる。
本発明による装置のさらにもう1つの実施形態の場合には、第2の光源は、画像表示装置の方向に光を放射する多数の個々に制御することができる光源を備えていて、同時に波長フィルタ・アレイ内に半透明フィルタ素子として構成されている。これに関連する光源は、例えば、光を放射するほぼ平らなポリマー層であってもよい。
上記問題は、またその上にシーンまたは対象物のいくつかの透視画像からの画像情報のビットを表示することができる多数の半透明画像レンダリング素子、および行および/または列に配置されている多数の光源を含み、個々に制御することができ、指定の波長範囲内で光を放射することができる画像表示装置の後ろに(見る方向に)配置されているアレイからなる画像表示装置により、シーンまたは対象物の画像を表示するための装置を使用して、本発明により解決される。この装置は、これらの光源だけ光を放射し、その光が、各光源に割り当てられる画像表示装置の画像レンダリング素子の一部を通して観察者に届き、そのため三次元画像表示が行われ、光源の少なくとももう1つの部分が光をさらに放射し、その光が特定の割当てなしで、画像表示装置の画像レンダリング素子を通して観察者に届き、そのため少なくともその一部が二次元である画像表示が行われる第1の動作モードを有する。
この装置の光源としては、ほぼ平らな発光ポリマー層を使用することができる。別の方法としては、照明用の液晶ディスプレイを使用することもできる。
上記問題は、また、第2の動作モードで均一に照明するための手段として、オン/オフ
に切り替えることができる光分離構造が広い面の少なくとも1つ上に設置されている請求項2の一般的な部分に記載の装置を使用することにより、本発明により解決される。
上記問題は、また、第2の動作モードで均一に照明するための手段として、オン/オフ
に切り替えることができる光分離構造が広い面の少なくとも1つ上に設置されている請求項2の一般的な部分に記載の装置を使用することにより、本発明により解決される。
好適には、オン/オフに切り替えることができる上記光分離構造は、波長フィルタ・アレイから少し離れた、好適には、波長フィルタ・アレイと接触して位置する切替え可能な散乱層であることが好ましい。
切替え可能な散乱層は、第1の動作モードの場合には透明状態に切り替えられ、第2の動作モードの場合には、散乱状態に切り替えられる。好適には、切替え可能な散乱層は、第2の動作モードの場合には、層エリア全体が散乱状態に切り替えられることが好ましい。このことは、二次元で感知された画像が、画像表示装置の全表示エリア上に表示される場合に対応する。
本発明のさらにもう1つの実施形態の場合には、切替え可能な散乱層の部分的エリアだけが、第2の動作モードの場合に散乱状態に切り替えられる。好適には、これらの部分的エリアを、異なる幅を有することができる狭いストライプとして構成することが好ましい。任意の2つの最も近接しているストライプは、切替え可能な散乱層上の永久に透明なストライプ状の部分的エリアにより分離することができる。そのため、(十分に広い)単位面積毎に光ガイドから分離する光の量は、光ガイドの位置により変化する。永久に透明なストライプ状の部分的エリアは、特に、透明な状態に永久に切り替えられる切替え可能な散乱層の領域であってもよいし、または切替え可能な散乱材料を含まない光ガイドの空白領域であってもよい。
それ故、分離する光の局所的な量は、切替え可能な散乱層のストライプ状の部分エリアの幅および特別な頻度の局所的な変動により決まる(輝度を均質化するための「光の分離量の幾何学的適合」)。このようにして、例えば、横方向に配置されている内側へ結合するための光源に近い光の分離量が、そこからある距離のところより少ない場合には、全体的に、第2の光源により画像表示装置の照明の均質性を改善することができる。
さらに、第2の動作モードの場合、切替え可能な散乱層を異なる場所で散乱力量が異なるように切り替えることができ、そのため光ガイドの異なる場所から分離する光の量も同様に変化する。切替え可能な散乱層上で場所により散乱力が異なるようにするために、異なる制御信号のペアがこの層に適用される。
この最後に説明した能力、「光の分離量の電気的適合」は、特定の均質な2D照明を達成するために、さらに、上記幾何学的適合と組合わせることができる。
さらに、観察者の方を向いている側面の波長フィルタ・アレイの半透明フィルタ素子が、例えば、艶消しの白いペンキのコーティングにより光を拡散により散乱すると有利である。そうすることにより、フィルタ・アレイの方を向いている側面上で分離したすべての光が拡散により後に散乱し、その結果、第2の動作モードの場合に、さらに明るくなり照明がより効率的になる。別の方法としては、半透明フィルタ素子は反射層を備えることができる。
さらに、観察者の方を向いている側面の波長フィルタ・アレイの半透明フィルタ素子が、例えば、艶消しの白いペンキのコーティングにより光を拡散により散乱すると有利である。そうすることにより、フィルタ・アレイの方を向いている側面上で分離したすべての光が拡散により後に散乱し、その結果、第2の動作モードの場合に、さらに明るくなり照明がより効率的になる。別の方法としては、半透明フィルタ素子は反射層を備えることができる。
さらに、第2の光源の光ガイドの広い面は、好適には、平面および/または構造的な部分を有することが好ましい。構造的な部分は、光の分離の局所的量にさらに影響を与えることができる。
切替え可能な散乱層としては、例えば、液晶層、特に適当な電位を供給すると透明になり、この電位の供給を止めると光を散乱するコレステリック・ネマチック遷移を有するものを使用することができる。好適には、切替え可能な散乱層は、Sniaricerch
e社(イタリア)の「ポリマー分散液晶(PDLC)フィルム」タイプの切替え可能な散乱ディスクであることが好ましい。
e社(イタリア)の「ポリマー分散液晶(PDLC)フィルム」タイプの切替え可能な散乱ディスクであることが好ましい。
また、均質性をさらに改善し、明るさを増大するために、第2の動作モードの際に第2の光源に加えて、第1の光源をオンに切り替えることもできる。(第2の光源の光に対応する)半透明フィルタ素子のエリア上の明るさが(第1の光源の光に対応する)透明フィルタ素子のエリア上の明るさと等しい場合には、第2の動作モード用の均質な2D照明(肉眼で見た場合)が得られる。
最後に説明した実施形態は多くの利点を有する。特に、第2の光源用の光ガイドを容易に製造することができる。何故なら、光ガイドの表面を微小構造化するための射出型用の高価なマスタを必要としないからである。切替え可能な散乱層で液晶を使用する場合には、2Dモード(第2の動作モード)の場合裸眼でははっきり見ることができない微視的光分離構造を最初からできる。第2の動作モードの場合に、照明を幾何学的におよび/または電気的に均質化するための上記バージョンにより、第2の光源を異なるタイプおよびサイズの表示のために最適化することができる。本発明の実質的な1つの利点は、第1の動作モードの場合、光ガイドが視覚的な乱れまたは目で見ることができる光の分離パターンを生じないこと、および画像がぼけないことである。従来技術と比較すると、光ガイドをフィルタ・アレイに接触させて配置する必要がなく、これは製造上種々の点で有利である。
上記問題は、また請求項2の一般的な部分に記載してある装置を使用することにより本発明により解決される。この装置においては、第2の動作モードの場合に、照明を均一にするための手段として、切替え可能な散乱ディスクが光ガイドと画像表示装置との間に配置されていて、この画像表示装置は、第1の動作モードの場合には透明な状態に切り替えられ、第2の動作モードの場合には、その表面積の少なくとも一部が散乱状態に切り替えられる。そのため、第2の動作モードの場合には、切替え可能な散乱ディスクを通過する光の明るさのコントラストが低減する。コントラストが低減すると、第2の動作モードの場合には、すなわち二次元表示用のモードの場合照明が均質になる。
本発明の最後に説明した実施形態の場合も、第2の動作モードの場合、第2の光源に加えて第1の光源をオンに切り替えることができる。しかし、最初に説明した実施形態とは異なり、(透明フィルタ素子および装置のもう1つの構成要素を通して観察者の方向に光を放射する)第1の光源の輝度は、(その光が特に半透明フィルタ素子上を観察者の方向に放射される)第2の光源の輝度より高い。その結果、第2の動作モードの場合、さらに高い輝度が得られる。
最後に説明した本発明の実施形態は、第2の動作モードの場合、画像の輝度が特に高いというもう1つの利点を有する。何故なら、この実施形態は光を光ガイド内にフィードバックするからである。第2の動作モードの場合に、第2および第1の光源をオンに切り替えると、発生するすべての明るさのコントラストは、散乱状態に切り替えられる散乱ディスクにより補償される。この実施形態の場合には、特に、第2の動作モードの場合、散乱ディスクがその構造を見えなくするので、光ガイドが肉眼で見える構造を使用する必要がないので有利である。要するに、第2の動作モード用の照明光は非常に均質でまた輝度も高い。
さらに、上記問題は、また請求項38に記載の装置を使用して本発明により解決される。
相互に置き換えることができる2つの波長フィルタ・アレイを使用しているので、この実施形態の場合も、例えば、フィルタ・アレイが相互に異なる位置に位置している場合に
は、第1および/または第2の動作モードの場合の画像輝度を変えることができる。第1の動作モードで変化させることにより、結果としての「要約」フィルタ・アレイを、表示する画面の変化した数にマッチさせることができる。
相互に置き換えることができる2つの波長フィルタ・アレイを使用しているので、この実施形態の場合も、例えば、フィルタ・アレイが相互に異なる位置に位置している場合に
は、第1および/または第2の動作モードの場合の画像輝度を変えることができる。第1の動作モードで変化させることにより、結果としての「要約」フィルタ・アレイを、表示する画面の変化した数にマッチさせることができる。
好適には、ぼけるのを防止するために、その間に光学距離がないように配置されている同じタイプの2つのフィルタ・アレイを使用することが好ましい。フィルタ・アレイは、また、半透明フィルタ素子を全然使用しないで構成することもできる。
(全)数がWの3つ以上の波長フィルタ・アレイを使用することもできる。この場合、少なくともW−1個の波長フィルタ・アレイを置き換えることができる。
好適には、シフト可能な各波長フィルタ・アレイは、画像表示装置の画像レンダリング素子のラスタの行に沿ってシフトすることができることが好ましい。特に好ましいのは、シフト可能な各波長フィルタ・アレイの変位行程が、もし存在する場合、各波長フィルタ・アレイ上に設置されている透明フィルタ素子の水平周期よりも短いことである。
好適には、シフト可能な各波長フィルタ・アレイは、画像表示装置の画像レンダリング素子のラスタの行に沿ってシフトすることができることが好ましい。特に好ましいのは、シフト可能な各波長フィルタ・アレイの変位行程が、もし存在する場合、各波長フィルタ・アレイ上に設置されている透明フィルタ素子の水平周期よりも短いことである。
通常、シフト可能な各波長フィルタ・アレイの変位は、例えば、圧電位置決め装置のような電気機械的制御素子により行われる。
上記問題は、また、請求項2の一般的な部分に記載の装置を使用して本発明により解決される。この装置においては、第2の動作モードの場合の照明を均一にするための手段として、光学的散乱フォイルが、波長フィルタ・アレイと光ガイドとの間に設置されている。好適には、この光ガイドは白色光を散乱により反射するか、白色光を再度放射するように設計することが好ましい。
上記問題は、また、請求項2の一般的な部分に記載の装置を使用して本発明により解決される。この装置においては、第2の動作モードの場合の照明を均一にするための手段として、光学的散乱フォイルが、波長フィルタ・アレイと光ガイドとの間に設置されている。好適には、この光ガイドは白色光を散乱により反射するか、白色光を再度放射するように設計することが好ましい。
その最も簡単な形の場合、上記フォイルは構造を有さないで、入射光を拡散的に散乱する均質な光学的特性を有する。それ故、このフォイルは非常に薄いばかりでなく、高度の柔軟性を有し、安いコストで製造することができる。それ故、本発明の好ましい実施形態の場合には、その目的は、波長フィルタ・アレイと光ガイドとの間からフォイルを取り外すことにより、第1の動作モードに切り替えることである。この切替えは手動でも行うことができるが、好適には巻き上げおよび巻き戻し機構により行うことが好ましい。
それ故、第2の動作モードの場合に達成することができる明るさは、従来の2Dモニタの明るさとちょうど同じであり、そのため、第1の光源による追加の照明を使用しないでエネルギーを節減することができる。第2の動作モードの場合の照明は均質であり、モアレ・フリンジは発生しない。
しかし、さらに第1の光源をオンに切り替えることもできる。例えば、フォイルがゼロではない透過率を有している場合には、画像輝度をこの方法で増大することができる。
本発明のもう1つの実施形態の場合には、フォイルは電気泳動構成要素として設計される。このフォイルは、第1の動作モードの場合には光に対して透明であり、第2の動作モードの場合には光学的拡散により散乱を行う。第1と第2のモードの間の切替えは、電気泳動特性を変えることにより行われる。この実施形態の本質的な利点は、フォイルを機械的に取り外したり、または挿入したりする必要がないことである。
本発明のもう1つの実施形態の場合には、フォイルは電気泳動構成要素として設計される。このフォイルは、第1の動作モードの場合には光に対して透明であり、第2の動作モードの場合には光学的拡散により散乱を行う。第1と第2のモードの間の切替えは、電気泳動特性を変えることにより行われる。この実施形態の本質的な利点は、フォイルを機械的に取り外したり、または挿入したりする必要がないことである。
波長フィルタ・アレイは、また、電気泳動構成要素としても設計することができる。この場合、波長フィルタ・アレイは、半透明フィルタ素子を制御するための制御システムを備える。これらのフィルタ素子は、第1の動作モードの場合には光を吸収するように、第2の動作モードの場合には光を拡散的に反射するか、または後方に散乱するように切り替えられる。
最後に、上記問題は、光に対して透明で、行および/または列のラスタに配置されてい
て、その上にシーンまたは対象物のいくつかの透視画像からの画像情報のビットを表示することができる多数の画像レンダリング素子を内蔵する画像表示装置からなり、さらに、画像表示装置の背後に(視線の方向に)配置されていて、その中のいくつかが指定の波長範囲の光に対して透明である行および/または列に配置されている多数のフィルタ素子を内蔵する平らな制御可能な波長フィルタ・アレイからなり、さらに波長フィルタ・アレイの背後に(視線の方向に)配置されていて、好適には平面光源であることが好ましい光源からなるシーンまたは対象物の画像を表示するための装置により解決される。この場合、第1の動作モードの場合には、フィルタ素子の残りの部分は、光に対して半透明になるように制御され、光源からの光は透明フィルタ素子の少なくとも一部を通り、その後で画像表示装置の画像レンダリング素子の割り当てられた部分を通って観察者のところに届く。そのため、観察者は、シーンまたは対象物を三次元で見ることができ、波長フィルタ・アレイは電気泳動構成要素として設計されていて、第2の動作モードの場合には、フィルタ素子の残りの部分は、光に対して透明になるように制御され、そのため観察者はシーンまたは対象物を二次元で見ることができる。
て、その上にシーンまたは対象物のいくつかの透視画像からの画像情報のビットを表示することができる多数の画像レンダリング素子を内蔵する画像表示装置からなり、さらに、画像表示装置の背後に(視線の方向に)配置されていて、その中のいくつかが指定の波長範囲の光に対して透明である行および/または列に配置されている多数のフィルタ素子を内蔵する平らな制御可能な波長フィルタ・アレイからなり、さらに波長フィルタ・アレイの背後に(視線の方向に)配置されていて、好適には平面光源であることが好ましい光源からなるシーンまたは対象物の画像を表示するための装置により解決される。この場合、第1の動作モードの場合には、フィルタ素子の残りの部分は、光に対して半透明になるように制御され、光源からの光は透明フィルタ素子の少なくとも一部を通り、その後で画像表示装置の画像レンダリング素子の割り当てられた部分を通って観察者のところに届く。そのため、観察者は、シーンまたは対象物を三次元で見ることができ、波長フィルタ・アレイは電気泳動構成要素として設計されていて、第2の動作モードの場合には、フィルタ素子の残りの部分は、光に対して透明になるように制御され、そのため観察者はシーンまたは対象物を二次元で見ることができる。
この装置の場合には、第2の動作モードの際の追加の第2の光源を使用しないですみ、そのため、光ガイドのような構成要素およびその照明手段を必要としない。また、これにより第1の動作モードの場合の表示の品質が改善される。
上記発明の実施形態の第1の動作モードの場合に、すなわち少なくとも部分的に三次元表示を行うモードの場合に、観察者のどちらかの目がより広い部分を独占的にではなく、シーンまたは対象物のいくつかの透視画像からの画像情報の表示ビットのある選択を見て、そのため観察者が立体感を有する場合はさらに有利になる。例えば、本出願人のDE 20121318 U号およびWO 01/56265号が、これらの条件の下で立体感を生成する方法を記載している。
上記実施形態は、三次元画像が画像表示装置の一部上だけに表示されるように設計することができる。一方、異なる二次元画像は、残りの部分上に表示されるか、その逆も行われる。すなわち、画像表示装置のいくつかの部分的エリアは、異なる動作モードで制御される。
もちろん、各第2の動作モードは、いくつかの画面からなる画像ではなく、二次元画像だけを表示しなければならない。このような表示は、画像表示装置を適当に制御することにより容易に行うことができる。
その大部分が正しく縮尺されていない添付の図面を参照しながら、本発明について以下により詳細に説明する。
図1は、本発明による装置の第1の実施形態の一般的な原理である。この実施形態は、多数の画像レンダリング素子からなる画像表示装置1を有する。この画像表示装置の後ろには、観察者7の視線の方向にフィルタ素子を含む波長フィルタ・アレイ3が位置していて、その一部は光に対して透明なものと半透明なものとがある。第1の動作モードの場合には、波長フィルタ・アレイ3の後ろに配置されている第1の光源2からの光は、波長フィルタ・アレイ3の透明フィルタ素子の少なくとも一部を通過し、その後で画像表示装置1の画像レンダリング素子の相互に関係する部分を通過して観察者7に達する。そのため、観察者7はシーンまたは対象物を三次元で見ることになる。第2の動作モードの場合には、波長フィルタ・アレイ3と画像表示装置1との間に配置されていて、波長フィルタ・アレイ3にほぼ平行な放射面を有する第2の光源4からの追加の光は、上記放射面から出て、画像表示装置1の画像レンダリング素子を通過するが、波長フィルタ・アレイ3のフィルタ素子は通過しないで観察者7に達する。そのため、観察者7は、シーンまたは対象
物の少なくとも一部を二次元で見ることができる。この装置においては、上記面に垂直な方向に沿った波長フィルタ・アレイ3上への投影が、半透明フィルタ素子でカバーされているエリアとほぼ一致する場合に、第2の光源4の放射面のこれらのエリアだけが光を放射することになる。
図1は、本発明による装置の第1の実施形態の一般的な原理である。この実施形態は、多数の画像レンダリング素子からなる画像表示装置1を有する。この画像表示装置の後ろには、観察者7の視線の方向にフィルタ素子を含む波長フィルタ・アレイ3が位置していて、その一部は光に対して透明なものと半透明なものとがある。第1の動作モードの場合には、波長フィルタ・アレイ3の後ろに配置されている第1の光源2からの光は、波長フィルタ・アレイ3の透明フィルタ素子の少なくとも一部を通過し、その後で画像表示装置1の画像レンダリング素子の相互に関係する部分を通過して観察者7に達する。そのため、観察者7はシーンまたは対象物を三次元で見ることになる。第2の動作モードの場合には、波長フィルタ・アレイ3と画像表示装置1との間に配置されていて、波長フィルタ・アレイ3にほぼ平行な放射面を有する第2の光源4からの追加の光は、上記放射面から出て、画像表示装置1の画像レンダリング素子を通過するが、波長フィルタ・アレイ3のフィルタ素子は通過しないで観察者7に達する。そのため、観察者7は、シーンまたは対象
物の少なくとも一部を二次元で見ることができる。この装置においては、上記面に垂直な方向に沿った波長フィルタ・アレイ3上への投影が、半透明フィルタ素子でカバーされているエリアとほぼ一致する場合に、第2の光源4の放射面のこれらのエリアだけが光を放射することになる。
波長フィルタ・アレイ3は、例えば、数十ミクロンの厚さを有することができ、最高数ミリメートルの厚さを有することができる。はっきり示すために、図1の波長フィルタ・アレイは実際よりは厚くなっている。
それ故、2D画像形成のために、追加の(第2の)光源4がオンに切り替えられ、この光源は、半透明フィルタ素子によりカバーされている波長フィルタ・アレイ3上のこれらのエリアに対応するエリアから本質的に光を放射する。
都合のよいことに、この装置の第2の光源4は、光導波路スラブ(光ガイド)の形をしている平面光源であり、この光ガイドは、相互に対向している2つの広い面とその周辺部を囲む狭い面を有する。この場合、画像表示装置1とは反対の方向を向いている広い面は放射面に対応し、横方向に配置されていて、おそらくリフレクタを備える1つまたはいくつかの光源は、光を光ガイド内に導入する。この光は1つまたはいくつかの狭い周辺面を通して光ガイド内に結合され、その一部は全反射によりスラブの広い面間で前後に反射し、一部は放射面に対応する広い面のところで分離する。
この場合、波長フィルタ・アレイ3は、放射面に対応する光ガイドの広い面上に設置されている。
さらに、放射のための放射面に対応する広い面のこれらのエリアは、全反射と干渉する粒子コーティングを含む。粒子の干渉能力は、各エリアおよび放射面の延長部を通してほぼ均質である。すでに説明したように、粒子は、好適には、フィルタ・アレイの半透明のエリアおよび上記の広い面上に塗布することが好ましい。
さらに、放射のための放射面に対応する広い面のこれらのエリアは、全反射と干渉する粒子コーティングを含む。粒子の干渉能力は、各エリアおよび放射面の延長部を通してほぼ均質である。すでに説明したように、粒子は、好適には、フィルタ・アレイの半透明のエリアおよび上記の広い面上に塗布することが好ましい。
放射面は、干渉粒子と直接接触している光ガイドの広い面と見なされる。何故なら、この場合、光ガイド内での光の伝搬方向との干渉は、最終的な光の分離のために起こるからである(光ガイドの広い面上で)。
光ガイドの2つの平行で相互に対向する狭い面は、図1の2つの光源5により示すように、光を内側に結合するためのものである。
波長フィルタ・アレイ3は、例えば、DE 201 21 318.4 U号に記載されている構造の中の1つを有することができる。さらに、好適には、本明細書に記載する各フィルタ・アレイのための画像の組合わせを使用することが好ましい。
波長フィルタ・アレイ3は、例えば、DE 201 21 318.4 U号に記載されている構造の中の1つを有することができる。さらに、好適には、本明細書に記載する各フィルタ・アレイのための画像の組合わせを使用することが好ましい。
図2、図3および図4を参照しながら、以下に本発明の特に有利な実施形態について説明する。それぞれが1つまたはいくつかの行を含み、全体的に波長フィルタ・アレイ3を完全にカバーしている波長フィルタ・アレイ3の選択した重なっていないエリアにおいては、半透明フィルタ素子によりカバーされている表面積に対する指定の波長範囲の光に対して透明なフィルタ素子によりカバーされている表面積の比率は、表面に対して垂直な方向に沿った投影が、波長フィルタ・アレイのこのように選択された部分的エリアに対応する場合に、放射面のこれらの部分的エリア内で最大限度達成することができる輝度の関数として指定される。分かり易くするために、ここで、すでに説明したように、光の分離に関連する干渉粒子は、半透明フィルタ素子上に直接塗布されることに留意されたい。それ故、図2に黒で示す部分的エリアは、照明した場合、人間の目には必ずしも黒く見えないで、好適には、白であることが好ましい干渉粒子の色を有する。
例えば、図2に示すように、指定の波長範囲(この場合は、可視範囲である)内で透明な1つのフィルタ素子に対する7つの半透明なフィルタ素子の比率は、正確な縮尺ではなく大きく拡大して示してあるフィルタ・アレイ3の最初の5つの行で実施される。内側に光を結合するために使用する光ガイドの狭い辺が水平であり、(図面の面内で)フィルタ・エリアの上下に位置していると仮定した場合、大部分の光は、最初、光ガイドの上縁部および下縁部のところで分離され、この場所で、例えば、フィルタ・エリア、すなわち光ガイドの中心と比較した場合、光ガイドから分離した光の比較的高い輝度を達成することができる。
縁部から中心に向かう輝度のこの低減を補償するために、半透明フィルタ素子でカバーされている表面積に対する指定の波長範囲の光に対して透明なフィルタ素子によりカバーされている表面積の比率は、図2に示すように、例えば、第2の光源4の中心より、狭い光結合面に近い縁部上で小さくなるように選択される。このようにして、縁部と比較した場合、干渉粒子でカバーされているエリアの方が広いために、光ガイドの中心でより多くの光が分離される。これは本発明の装置の機能にとって非常に重要なものである。この事実こそが、全体的に、内側の結合面の近くで特に大量の光を放射するように、光ガイドの特性を補償する。その結果、第2の光源は、均質な光源としての働きをする。
図2の例の場合には、半透明フィルタ素子と指定の波長範囲に対して透明なフィルタ素子の間の比率は、光ガイドの中心、すなわちフィルタ・アレイ3の中心において10:1であり、そのため、粒子が占めるエリアが広いため、または粒子の数が多いため、より多くの光がここで分離される(粒子は半透明フィルタ素子でカバーされている部分的エリア上に塗布されている)。その結果、第2の光源による輝度の全体的な分布はほぼ均質である。もちろん、部分的エリア間の7:1または10:1の比率の他に、例えば、8:1、または9:1のような他の比率も使用することができる。
図3は、いくつかの画面からの画像情報を表示するための画像の組合わせの一例である。この例は、波長フィルタ・アレイの構造により、画像情報のビットの配置を変更しなければならないと考慮に入れている。各正方形は、画像表示装置1の1つのピクセルを示し、列R、G、Bは、LCDとして構成されている画像表示装置1の赤、緑および青のサブピクセルを示す。正方形内の数字は各位置内の画像情報が発生する画面を示す。図面の縮尺は正確なものでなく、大きく拡大されている。
図3の上の行では8枚の画面を使用しているが、その下の行では9枚の画面を使用している。太字で示す2つの行は、ある方法で、8枚の画面から9枚の画面に確実に遷移させる遷移行である。
図4は、図2および図3のための状況を考慮に入れた、見る位置からの片方の目の視野の一例である。この例は、波長フィルタ・アレイ3、すなわち図2の行8のセグメントだけを示す。
それ故、上記波長フィルタ・アレイ3の設計により、観察者の立体感も影響をうけることを容易に理解することができる。このように影響を受けるのは、特に、片方の目で見ることができる画面の選択、特にいくつかの画面からの画像情報の相対的共通分が、波長フィルタ・アレイ3上の部分的エリアの上記比率により直接影響を受けるからである。
さらに、半透明フィルタ素子の半透明度を増大するために、もう1つのほぼ光を吸収する層が全反射と干渉を起こす層の頂部に塗布されている。
指定の波長範囲内の光に対して透明なフィルタ素子を含む部分的エリアに対する半透明フィルタ素子を含む部分的エリアの比率の変化を利用するある実施形態のもう1つの例を
説明するために、図5〜図8を参照する。
指定の波長範囲内の光に対して透明なフィルタ素子を含む部分的エリアに対する半透明フィルタ素子を含む部分的エリアの比率の変化を利用するある実施形態のもう1つの例を
説明するために、図5〜図8を参照する。
図5は、正しい縮尺ではなく大きく拡大した半透明な素子と透明な素子の間の比率が、すなわち、光ガイドから光を分離するために使用する干渉粒子の一部が上下の縁部から中心の方向に増大するもう1つの波長フィルタ・アレイ構造を示す。この波長フィルタ・アレイは、光ガイドの中心における分離率が増大しているために、スラブからほぼ均質の光放射を達成することができる上記の有利な効果を有する。図2の場合には、議論は、黒いフィルタ素子が、原則として、好適には白であることが好ましい、光ガイドの方を向いている側面の干渉粒子の色を有することに適用される。しかし、上記フィルタ素子が、この場合は光ガイドである第2の光源から光を受けない場合には、これらフィルタ素子は、実際には黒に見えるかまたは図5に示すように光を全然放射しない。このことは、第1の動作モードの場合、すなわち3Dモードの場合に重要なことである。
図6は、3Dモード(第1の動作モード)で立体感を生成する図5のフィルタ・アレイ用に適している画像の組合わせの一例である。この場合も、列R、G、Bは、赤、緑および青のカラー・サブピクセルの列を表す。それ故、図7に一例を示す片方の目の視野を見ることができる。各位置の観察者の目は、主として画面2を見るが、また画面1および3の小さな部分も見る。観察者の他方の目が、例えば、画面5のような混合画面(図示せず)および図4および図6の小さな部分を見る場合には、観察者は空間画像を見る。このことは、半透明フィルタ素子とフィルタ・アレイ3の構造に影響を与える光に対して透明なフィルタ素子間の比率(および、それ故、干渉粒子を含むエリアとこのような粒子を含んでいないエリアの間の比率)が、知覚した画像に対して直接的な分離できない影響を有することを再度明確にしている。
例えば、第2の動作モード、すなわち2Dモードに切り替えるために、第1の光源2に加えて第2の光源4をオンに切り替える。この図に示す例の場合には、ランプ5がオンに切り替えられ、その光が光ガイド内に結合される。上記のような影響を受ける光ガイドから光が分離するために、光ガイドが放射する光はほぼ均質になる。干渉粒子を含んでいない第2の平面光源4(すなわち、光ガイド)の広い面の部分的エリアは、指定の波長範囲の光に対して透明なフィルタ素子でカバーされている部分的エリアに対応する。この場合、例えば、これらは、図5に白で示す完全な可視スペクトルに対して透明なフィルタ素子である。第2の動作モードの場合には、これらのフィルタ素子は、第1の光源2からの光を依然として透過する。そのため、第1の光源2からの光、および第2の光源4からの光は、この第2の動作モードにおいて、相互にほぼ均質に追加しあう。事実上達成できたものは、第1および第2の光源2、4により画像表示装置1に対して供給された累積的照明の非常に低いコントラストである。上記コントラストはほぼゼロである。このことを図8に示す。この図においては、2つの光源2、4が供給する光の境界は見ているエリア上に描かれる。これが光の放射を示す白のエリアである。
それ故、図8は、画像表示装置1を均質に照明するための第1および第2の光源2、4の相互作用の略図である。すなわち、波長フィルタ・アレイ3と相互に作用する第1の光源2は、画像表示装置1の3D照明に対応し、第2の光源4は、実際には、3Dモード照明に加えて、2Dモード用にオンに切り替えられた場合に、2D追加照明の機能、すなわち第1の光源2の機能を有する。
もちろん、画像表示装置1が表示する画像の内容は、第2の動作モードの場合には二次元にしなければならない。次いで、この2D画像内容は目には通常どおり二次元画像として見える。
都合のよいことに、照明手段は、波長フィルタ・アレイ3の面に対して、輝度勾配を形成する第1の光源2のための制御デバイスを備える。そのため、補償する第2の光源4の明
るさは依然として不均質であり、そのため、第2の動作モードで2D画像の知覚輝度の均質性に関する不適切はならされる。また、第1の光源2の上記輝度勾配は、3Dモード、すなわち、第1の動作モードの場合に輝度を均質化するために使用することができる。
都合のよいことに、照明手段は、波長フィルタ・アレイ3の面に対して、輝度勾配を形成する第1の光源2のための制御デバイスを備える。そのため、補償する第2の光源4の明
るさは依然として不均質であり、そのため、第2の動作モードで2D画像の知覚輝度の均質性に関する不適切はならされる。また、第1の光源2の上記輝度勾配は、3Dモード、すなわち、第1の動作モードの場合に輝度を均質化するために使用することができる。
この例の場合には、照明手段は、第1の光源2として、波長フィルタ・アレイ3の方を向いていて、これと平行な平らな密封ガラスを含む放電ランプを備える。第1の光源2が放電ランプを備えているかいないかにより、適当な制御デバイスにより、上記輝度勾配をオンに切り替えることができる。密封ガラス内部には蛍光体コーティング(phosphor coating)が行われている。
都合のよいことに、蛍光体コーティングは、波長フィルタ・アレイ3の面に垂直な方向に沿った投影が、指定の波長範囲内の光に対して透明なフィルタ素子によりカバーされているエリアとほぼ一致するようなエリア内だけに塗布されている。これにより、蛍光体が放射するすべての光は、半透明フィルタ素子によりほとんどが吸収されるのではなく、確実に、画像表示装置1の背面を照明する。この目的のためには、波長フィルタ・アレイ3を密封ガラスの外側に設置すると有利である。
図9〜図11および図12〜図14は実施形態の他の例を示す。この場合、図5〜図7に対する説明を同様に適用することができる。そのため、ここでの説明は省略する。しかし、フィルタ・アレイのこれら実施形態の特殊性として、指定の波長範囲内の光に対して透明なフィルタ素子の幅または(大きさが同じ場合)数は行毎に異なることに留意されたい。このことは、波長フィルタ・アレイ3の構造が変化したために、3D効果および光の分離量の両方が影響を受け、そのため干渉粒子の配置も影響を受ける。このタイプの実施形態を使用すれば、特に、フィルタ・アレイ3と画像表示装置1との間の距離を長くすることができ、それにより光ガイドを厚くすることができる。
フィルタ・アレイ3と照明手段1との間の距離を長くするための一般的な方法について以下に概略説明する。8つの画面からの画像(8チャネル・ディスプレイ)の場合には、D=m(BE/8A)という条件が、波長フィルタ・アレイ3と画像表示装置1との間の距離Dに適用される。この場合、Bは波長フィルタ・アレイ1の周期であり、Eは観察者の距離であり、Aは観察者7の両目の間の平均的距離であり、mは自然数である。周期Bは、一連の光透過および半透明フィルタ素子が自分自身を反復する距離、またはある行の2つの光を透過するフィルタ素子のエリアの中心間の距離に対応する。2つの隣接するフィルタ素子のエリアの中心間の距離であるサブピクセルの周期Cが分かっている場合には、m=1の場合の周期Bの値は、式B=8AC/(A−C)により計算することができる。Dを計算するために、所望の観察スペースの上限より遥かに大きい初期値をEに与えなければならない。そのため、十分大きな距離Dを必ず与えなければならない。この方法でDの値を計算し、CおよびAが既知の場合には、式Em=D(A−mC)/(mC)および式Bm=8AC/(A−mC)内のmに対する値を置換することにより観察者の距離Emおよび関連する周期Bmを計算し、フィルタ・アレイ3内のある行に沿ってそれらを一定にするような方法で、これらの観察者の距離および周期を実施することができる。自然数mは、1より大きくなければならないし、この例の場合、8の偶数倍であってはならない。これらの各周期Bmは、元の距離Bより画像表示装置1にかなり近い観察者の距離Emに対応する。周期Bmは、すべての行に対して同じでなくてもよい。それどころか、フィルタ・アレイ3は種々の周期を有することができ、観察者7はいくつかの面からの観察間で選択することができる。第2の光源4を十分収容することができる、D=12.3mmの波長フィルタ・アレイ3と画像表示装置1との間の距離の場合、および両眼の間の距離が65mmである場合、また、38.8mmおよび87.8mmの間の深さの範囲内のサブピクセルの周期が0.1mmである場合、観察者7が鮮明な三次元画像を見ることができる観察面の数は11になる。比較した場合、m=1の場合に計算した元の距離Eは8
mである。
mである。
上記実施形態の例のもう1つの場合には、好適にはフィルタ・プレートであることが好ましい光学的に活性な材料が、第1の光源2と第2の光源4との間に配置され、これにより、第2の光源4の臨界角より大きい入射角を有する第1の光源2の光は、ほとんど第2の光源4内に入らない。図15はこの関係の略図である。フィルタ・プレートは、事実上、数ミリメートル(例えば、1mm)の厚さを有する波長フィルタ・アレイ3に対応する。このようにして、上記のように光線がぼける。第2の光源4の臨界角より大きい入射角を有する第1の光源2の光は、第2の光源4、すなわち光ガイド内にほとんど入らない。フィルタ・プレートまたはそれを形成している波長フィルタ・アレイ3の厚さは、フィルタ・アレイ3上の発光フィルタ素子の大きさにほぼ等しい程度の大きさである。
図15に示すように、上記のボケは、第2の光源4の臨界角より大きい入射角を有する第1の光源2の光ビームが後者内に入るのを防止する。第2の光源4を形成している光ガイドの場合、例えば、臨界角は41度である場合、g’>41度の角度を有する図15に破線で示す光線11は、ボケて、上記ボケのために光ガイド内に入らない。一方、実線で示す光線9、10は光ガイド内に入る。より詳細に説明すると、例えば、光線10は、光ガイドに入るか、または臨界角(この例の場合には41度)と等しいかまたはそれより小さいある角度gで、画像表示装置1の方を向いているその広い面に入射する。第1の光源2からの光線が臨界角以上の光ガイド内に入るのを防止すると、主として妨害反射が防止され、そのため第2の動作モード(2D)の場合のコントラストがさらに改善されるという利点が得られる。実際には、これはコントラストは自動的に低減する。
図16および図17は、フィルタ・アレイの他の実行可能な実施形態の(正確な縮尺でない)略図である。この実施形態においては、再度光ガイド(その半透明フィルタ素子が干渉粒子を含む)からの光の分離の影響が、フィルタ・アレイ構造による所与の光の伝搬方向の影響と関連している。この関連はこの機能にとって非常に重要なものである。図16および図17の例の場合には、指定の波長範囲内の光に対して透明なフィルタ素子の幅またはその数(フィルタ素子が常にほぼ等しい大きさの場合)は行毎に異なる。上下の縁部上においては、結果としての透明なフィルタ・エリアはもっと狭く、一方その幅は、フィルタ素子が同じ最大の大きさになる中央の方向に向かって広くなっている。これにより、本発明の装置の動作モードの点で、第1の光源2の適当な輝度勾配を供給する必要がなくなる。何故なら、透明なフィルタ・エリアの変化が、画像表示装置1の方を向いている波長フィルタ・アレイ3の表面上のその測定可能な輝度に関して、本質的に第1の光源2から発し、波長フィルタ・アレイ3を通過する光線を確実に均一にするからである。
図16および図17のフィルタ・アレイ3を使用した場合には、画像表示装置1の画像の組合わせ構造が、行毎にまたは行のグループ毎に異なる画面の周期を実施すると有利である。例えば、第1の行の8つの水平方向に隣接する画像レンダリング素子は、この順序で画面1〜8からの画像情報をレンダリングし、この場合、1〜8の周期は絶えず反復される(スクリーンの縁部まで)。次の行または行(例えば、5)の次のグループは、画面1〜8の各4つの周期間で、画面1〜9等からの画像情報の個々の周期をレンダリングする。
これらの図に示す波長フィルタ・アレイおよび画像の組合わせの他に、完全な行または列が、1つの画面だけから画像情報を受信する画像の組合わせを使用することもできる。この場合、各行または列は光透過フィルタ素子を備える。このようにして、第1の動作モードの場合の明るさを高くすることができる。
波長フィルタ・アレイ3上のフィルタ素子を使用した場合、そこにレンダリングした画
像情報に対する光の伝搬方向を、観察者に対して立体感を与えるような方法でどんな場合でも定義することは非常に重要なことである。
像情報に対する光の伝搬方向を、観察者に対して立体感を与えるような方法でどんな場合でも定義することは非常に重要なことである。
今説明したこの実施形態は、2Dモードの場合、画像表示装置1のほとんど均質な照明を達成することができ、そのコントラストがほぼゼロになるという特別な利点を有する。さらに、この実施形態を使用すれば、本発明は、3Dモードで裸眼の数人の観察者に立体感を同時に与えることができる。
図18aは、画像表示装置1、第1の光源2、波長フィルタ・アレイ3、第2の光源4および光分離構造13を備える、本発明による装置の第2の実施形態の原理である。第2の光源4は、相互に対向する2つの広い面12を有する光導波路スラブ(光ガイド)として設計されている。光は、いくつかの横方向に配置された光源5により光ガイドに送られる。本発明によれば、光分離構造13は、広い面8の一方または両方に取り付けることができる。この図の例の場合には、この構造は観察者の反対方向を向いている広い面に取り付けられている。
図18aは、さらに、光源5が放射する光の利用を改善するためのリフレクタ6も示す。光分離構造13は、オン/オフに切り替えることができ、好適には、切替え可能な散乱層であることが好ましい。図18bに示すように、例えば、この層は、光導波路スラブ(光ガイド)として設計されている第2の光源4の頂部上に塗布された一連の層からなる。第1の層は、ITO層17であり、その上には液晶層16、もう1つのITO層15、および例えばPETフォイルまたはある種の光学プラスチックからなるフォイルのような頂部層14が位置する。別の方法としては、図18cに示すように、光学プラスチックでできていて、光ガイドの屈折率よりも大きい屈折率を有するもう1つの基板層18を挿入することもできる。PETとは異なり、光学プラスチックは、容量散乱または吸収を行わず、光学的複屈折を行わない。上記の場合、構成要素14〜18のサンドイッチは、例えば、光ガイド上に積層することができる完全に切替え可能な散乱ディスクに対応する。切替え可能な散乱層または光分離構造13としては、Sniaricerche社(イタリア)製の「ポリマー分散液晶(PDLC)フィルム」タイプの薄い切替え可能な散乱フィルム(好適には、厚さ約0.5mm)を使用することができる。この設計アプローチにより、本発明による装置を、市販の構成要素により容易に実施することができる。
さらに、波長フィルタ・アレイ3の半透明フィルタ素子を、例えば、ペンキの艶消しの白いコーティングを含む拡散により散乱する観察者の方を向いている側面上に設置すると有利である。次に、フィルタ・アレイ3の方を向いている側面上で分離された光は拡散により後方に散乱する。
図19は、本発明による装置の第2の実施形態の第1の動作モードの原理を示す。切替え可能な散乱層として設計されている光分離構造13は、第1の動作モードの場合には透明になるように切り替えられる。それ故、第1の光源2からの光は、フィルタ・アレイ3の光透過フィルタ素子の少なくとも一部を通り、その後で画像表示装置1の画像レンダリング素子の相関する部分を通って観察者のところに届く。そのため、観察者は、シーンまたは対象物を三次元で見ることになる。本出願人のWO 01/56265号(すでに引用した)に、観察者の立体感を生成するための方法が記載されているので、ここでは詳細に説明しない。
図20は、第2の動作モードの原理を示す。この図においては、切替え可能な散乱層として設計されている光分離構造13は、そのエリアの少なくとも一部は散乱状態に切り替えられるが、好適には、その全エリアが散乱状態になることが好ましい。後者は二次元で見た画像を画像表示装置1の全画像形成面上に表示することができる場合に対応する。切
替え可能な散乱層は、このモードで光分離構造13として機能するので、二次元表示の場合、画像表示装置1の照明を非常に均質なものにすることができる。図2の装置とは異なり、切替え可能な散乱層として設計されている光分離構造13は、光ガイド19が実施する第2の光源4の画像表示装置1および観察者の方を向いている広い面12、または光ガイド19の両方の広い面12上に配置することもできる。前者の場合、光ガイド19内への光のフィードバックにより、第2の動作モードの場合の輝度分布の均質性は非常にすぐれていて、画像の輝度ももっと高い。
替え可能な散乱層は、このモードで光分離構造13として機能するので、二次元表示の場合、画像表示装置1の照明を非常に均質なものにすることができる。図2の装置とは異なり、切替え可能な散乱層として設計されている光分離構造13は、光ガイド19が実施する第2の光源4の画像表示装置1および観察者の方を向いている広い面12、または光ガイド19の両方の広い面12上に配置することもできる。前者の場合、光ガイド19内への光のフィードバックにより、第2の動作モードの場合の輝度分布の均質性は非常にすぐれていて、画像の輝度ももっと高い。
第2の動作モードの場合には、好適には、可能な最低のコントラスト(好適には、K=0であることが好ましい)で、画像表示装置1を照明するために、第2の光源4に加えて、第1の光源2もオンに切り替えることが好ましい。原則として、第1の光源2の光および第2の光源4の光は相互に補足し、その結果、照明の輝度は非常に均質なものになる。図20aはこの様子を示す。
図21は、切替え可能な光分離構造13の特定の実施形態の原理を示す。この原理により、十分に大きい単位面積当たりの光ガイド19による第2の光源4からの光の分離の量は、光ガイド19上のいろいろな位置により異なる。この場合、「13b」は、切替え可能な散乱層による光分離構造13の略図である。暗いエリアはもっと明るいエリアよりも光の分離が大きい。
この実施形態の第2の動作モードの場合には、切替え可能な散乱層のストライプ状の部分的エリア20は、永久に透明なストライプ状の部分的エリア21により分離されている切替え可能な散乱層上の一つおきの隣接するストライプ状の部分的エリア20により散乱状態に切り替えられる。そのため、単位面積当たりの光ガイド19からの光の分離の量は、光ガイド19上の場所により異なる。すなわち、光の分離の局所量は、切替え可能な散乱層のストライプ状の部分的エリア20の幅および局所頻度の局所変動により決まる(輝度を均質にするための「光の分離量の幾何学的適合」)。これにより、この場合も、例えば、内側に光を結合するために使用する横方向に配置した光源5の近くの光の分離の量が、そこからのある距離のところの光の分離量より小さい場合には、第2の光源のために全体の照明をもっと均質なものにすることができる。
図22は、切替え可能な光分離構造13のもう1つの特定の実施形態の原理である。この光分離構造は、また、確実に、単位面積当たりの光ガイド19からの光の分離の量が、光ガイド上の異なる位置で変化するようにする。この場合、「13c」は、暗いエリアがもっと明るいエリアよりも光の分離量が多い切替え可能な散乱層の略図である。この実施形態の第2の動作モードの場合には、切替え可能な散乱層は、異なる位置で散乱量が異なるように切り替えられる。そのため、光ガイド19からの光の分離量も光ガイド19上の位置により異なる。切替え可能な散乱層の異なる位置で散乱の量を異なるようにするために、異なる制御電圧の複数のペアが、好適には、電気的に相互に絶縁していることが好ましい散乱層のストライプ状の部分的エリア20にかけられる。異なる電極ペアを通して異なる制御電圧がかけられる。電気的制御デバイス(図示せず)が、異なる電圧を同時に供給するために設置されている。部分的エリア20の異なる影の部分または肌理は異なる散乱状態を表す。
特に均質な2D照明を行うために、最後に説明した「光の分離量の電気的適合」も、すでに説明した幾何学的適合と組合わせることができる。
図23は、本発明による装置の第3の実施形態の原理である。この場合も、第2の光源4は、2つの広い面12を有する光導波路スラブ(光ガイド)19として構成される。光ガイド19と画像表示装置1との間には、第1の動作モードの場合には透明になるように切り替えられ、第2の動作モードの場合には、そのエリアの少なくとも一部が散乱状態に
切り替えられる切替え可能な散乱ディスク22が配置されている。そのため、第2の動作モードで切替え可能な散乱ディスク22を通過する光の明るさのコントラストが低減する。
図23は、本発明による装置の第3の実施形態の原理である。この場合も、第2の光源4は、2つの広い面12を有する光導波路スラブ(光ガイド)19として構成される。光ガイド19と画像表示装置1との間には、第1の動作モードの場合には透明になるように切り替えられ、第2の動作モードの場合には、そのエリアの少なくとも一部が散乱状態に
切り替えられる切替え可能な散乱ディスク22が配置されている。そのため、第2の動作モードで切替え可能な散乱ディスク22を通過する光の明るさのコントラストが低減する。
最後に説明したコントラストの低減により、第2の動作モードの場合、すなわち二次元表示のためのモードの場合の照明が均質化される。ここで使用する光ガイド19としては、好適には、特殊な光分離構造を備えるものであることが好ましい、従来のタイプのものを使用することができる。修正したものの場合、上記光分離構造は、広い面12に垂直な方向に沿った投影が、半透明フィルタ素子に対応する場合に光ガイド19のこれらの部分的エリア上にだけ形成される。
この装置の場合も、もっと多くの光を使用することができるように、第2の動作モードの場合、第2の光源4に加えて第1の光源2をオンにすることができる。散乱状態に切り替えられた散乱ディスク22により、第1の光源2のこの追加の光は、画像表示装置1の照明のために使用する光の均質性に影響しない。
さらに、図24および図25は、本発明による装置の第4の実施形態の原理を示す。この場合、図24のモードは第1の動作モードであり、図25のモードは第2の動作モードである。
これも(観察者7の視線の方向に)画像表示装置1の後ろに配置されている2つの平面波長フィルタ・アレイ23、24を備えているという点で異なるシーンまたは対象物の画像を表示するための装置である。2つの各波長フィルタ・アレイは、行および/または列に配置されている多数のフィルタ素子からなる。これらのフィルタ素子の一部は、指定の波長範囲内の光に対して透明である。一方、残りの部分は、光に対して半透明である。2つの波長フィルタ・アレイ23、24の一方は、他方に対してシフトすることができ、これら波長フィルタ・アレイは、好適には、相互に近接していることが好ましい。波長フィルタ・アレイ23、24および画像表示装置1の間には、第1の動作モードの場合には、透明に切り替えられ、第2の動作モードの場合には、そのエリアの少なくとも一部が散乱状態に切り替えられる切替え可能な散乱ディスク22が配置されている。
図24の第1の動作モードの場合には、波長フィルタ・アレイ23、24は、波長フィルタ・アレイ23、24の後ろに配置されている光源2からの光が、両方の波長フィルタ・アレイ23、24の発光フィルタ素子の少なくとも一部を通過し、その後で、画像表示装置1の画像レンダリング素子の相互に関係する部分を通過し、観察者に届くような相互に関連する位置を占める。そのため、観察者は、シーンまたは対象物の三次元画像を見ることになる。
図25の第2の動作モードの場合には、切替え可能な散乱ディスク22、またはそのエリアの少なくとも一部は、散乱状態に切り替えられ、波長フィルタ・アレイ23、24は、第1の動作モードとは対照的に、もっと多くの光が両方の波長フィルタ・アレイ23、24の光透過フィルタ素子を通過し、その後で、第2の動作モードの場合散乱状態に切り替えられる散乱ディスク22を通して、また画像表示装置1の画像レンダリング素子を通して、観察者に届くように相互に関連する位置を有する。そのため、観察者はシーンまたは対象物の二次元画像を見ることになる。
通常、切替え可能な散乱ディスク22と波長フィルタ・アレイ23、24との間の距離は数ミリメートルあれば十分である。「十分」という用語は、これらの構造がもはや視覚的に識別できないほど、その(通常)目で見ることができる構造を拡散できるように、波長フィルタ・アレイ23、24から十分遠くに位置することを意味する。
通常、(全)数Wの3つ以上の波長フィルタ・アレイ23、24を設置することができる。この中の少なくともW−1の波長フィルタ・アレイはシフトすることができる。
好適には、シフト可能な各波長フィルタ・アレイ23、24のシフトは、画像表示装置1の画像レンダリング素子のラスタの行に沿って行うことが好ましい。
好適には、シフト可能な各波長フィルタ・アレイ23、24のシフトは、画像表示装置1の画像レンダリング素子のラスタの行に沿って行うことが好ましい。
特に好ましいのは、シフト可能な各波長フィルタ・アレイ23、24の変位の距離が、もしそのような周期が供給される場合は、各波長フィルタ・アレイ23、24上に位置する光透過フィルタ素子の水平方向の周期よりも短いことである。図24および図25の場合には、このような状況を実現することができる。すなわち、下のフィルタ・アレイ24の目的とする変位は、上記周期の約3/8である。
シフト可能な各波長フィルタ・アレイの変位は、例えば、図示していない圧電位置決め装置のような機械的制御回路素子により行われる。
一例を挙げて説明すると、図26は、本発明による装置の今説明してい実施形態で使用するための2つの波長フィルタ・アレイ23、24の構造の(正確な縮尺でない)詳細を示す。寸法は下記の通りである。例えば、いずれのフィルタ・アレイ23、24の全幅は約310mmであり、全長は約235mmである。フィルタ・アレイ23、24の各行の高さは、約0.30086mmである。行当たりの透明または半透明なセグメントの幅は、約0.40114mmである。ある行の透明または半透明なセグメントと、隣接する行の透明または半透明なセグメントの間のズレは0.066857mmである。このようなフィルタ・アレイは、例えば、LG構造の15.1インチのLCDと一緒に使用するのに非常によく適している。
一例を挙げて説明すると、図26は、本発明による装置の今説明してい実施形態で使用するための2つの波長フィルタ・アレイ23、24の構造の(正確な縮尺でない)詳細を示す。寸法は下記の通りである。例えば、いずれのフィルタ・アレイ23、24の全幅は約310mmであり、全長は約235mmである。フィルタ・アレイ23、24の各行の高さは、約0.30086mmである。行当たりの透明または半透明なセグメントの幅は、約0.40114mmである。ある行の透明または半透明なセグメントと、隣接する行の透明または半透明なセグメントの間のズレは0.066857mmである。このようなフィルタ・アレイは、例えば、LG構造の15.1インチのLCDと一緒に使用するのに非常によく適している。
図27は、第1の動作モードの場合に使用するための相互にシフトしている、図26の2つの等しいフィルタ・アレイ23、24の効果の要約を示す。フィルタ・アレイ23、24間の水平方向のシフトの距離は、約0.30086mmである。すでに説明したように、切替え可能な散乱ディスクは、このモードの場合透明状態に切り替えられる。画像表示装置1上の画像表示のために、例えば、DE 20121318 U号の図53が示す適当な画像組合わせ構造を選択することができる。
第2の動作モードの場合には、2つのフィルタ・アレイ23、24を、例えば、相互にシフトしない状態で設置することができる。すなわち、要するに、これらアレイを、図26とほぼ同じようにすることができる。散乱ディスク22は、この場合、散乱状態に切り替えられる。そのため、画像表示装置1の照明は均質になる。
上記の大部分の場合、波長フィルタ・アレイ3のフィルタ素子は、観察者の視線の方向に沿った深さ方向内に、無視することができない空間的広がりを有する。半透明フィルタ素子が、白い光を拡散により散乱させ、できるだけ小さな吸収係数を有する材料で完全にコーティングされている場合には(「完全に」という用語は、観察者の方を向いている側面上および観察者の視線の方向を向いている側面上の両方を意味する)、第1の動作モードの場合には、直接自動的にコントラストが低減する。光線が都合の悪い角度で拡散により散乱側面上に入射すると、光線は材料のこのコーティング内に入りそこを明るくする。それ故、この材料のコーティングはできるだけ薄くすることが望ましく、および/または反射性の半透明な縁部を有することが望ましい。
図28の波長フィルタ・アレイを使用すれば、コントラストの低減を避けることができる。光透過フィルタ素子26および半透明フィルタ素子27を備える波長フィルタ・アレイ25が基板30上に、大きく拡大して、他の構成要素とは異なる縮尺で表示されている。半透明フィルタ素子27の観察者の方を向いている側面上は、拡散により散乱する材料
でコーティングされている。この場合、側面は反射性の材料でコーティングされていて、そのため、光線28はフィルタ素子27に入ることができない。それ故、反射した光は、第1および第2の動作モードの両方の場合、画像の輝度を高くする。光ビーム29は基板30内で全反射する。波長フィルタ・アレイ25の基板は、好適には、低い容量吸収の光学的材料からできていることが好ましい。
でコーティングされている。この場合、側面は反射性の材料でコーティングされていて、そのため、光線28はフィルタ素子27に入ることができない。それ故、反射した光は、第1および第2の動作モードの両方の場合、画像の輝度を高くする。光ビーム29は基板30内で全反射する。波長フィルタ・アレイ25の基板は、好適には、低い容量吸収の光学的材料からできていることが好ましい。
図29は、コントラストを低減するためのもう1つの方法を示す。この図は、中空でない1つの片からできている波長フィルタ・アレイ31を示す。第1の光源2からの斜めの入射光線28は側面から全反射され、次いで、同様に波長フィルタ・アレイ31の頂部から出る。この場合、空気との界面のところでは、その入射角は臨界角より小さい。この例の場合には、3M製の輝度強化フィルムのような輝度強化層32の使用により、コントラストはさらに低減する。この輝度強化層により、第1の光源の輝度は、観察者の方を向いているある角度範囲内において、異なる長さの矢印により図29に示す横方向において明るさがはっきりと大きくなるように影響を受ける。
図30は、コントラストを低減するためのさらにもう1つの方法である。この図は、その半透明フィルタ素子34が、2つの動作モードに対応する2つの動作状態を有する切替え可能な電気泳動波長フィルタ・アレイ33を示す。第1の動作モード(三次元表示用)の場合には、観察者の方向から見たフィルタ素子は、光を吸収するように見える。第2の動作モードの場合には、これらのフィルタ素子は、例えば、同様に観察者の方向から見た第2の光源4からの光を反射する。これら2つの動作モードは、直接電界内の電気泳動の原理、すなわちコロイド粒子、すなわち帯電した粒子の移動が、フィルタ素子34の設計のために使用される場合に実施することができる。この原理は昔から知られているが、今までは紙に印刷する場合だけに使用されてきた。図30の場合は、左の3つのフィルタ素子34のモードは第1の動作モードである。一方、右の3つのフィルタ素子34のモードは第2の動作モードである。フィルタ素子34は、光学的に透明な液体が含んでいる異なる極性の2つのタイプの粒子を含む。これら2つのタイプの粒子は、例えば、正の電荷を有する黒い粒子35と、負の電荷を有する白い粒子36であってもよい。粒子は、黒い粒子が全体的に十分な光学密度(吸光度)を有し、白い粒子が全体的に高い拡散反射率(散乱度)を有するように選択しなければならない。さらに、これらの粒子は、その電荷を永久に保持しなければならないが、図でははっきり表示するために同じタイプのものとして示してあるが、すべて同じタイプのものでなくてもよい。図30ではフィルタ素子34は正方形をしているが、これらフィルタ素子は、任意の他の多角形の形をしていてもよいし、半球形または球形をしていてもよい。
観察者から見て裏側のフィルタ素子34の側面上の透明な電極に負の電圧をかけ、観察者に面している側面上のこのような電極に正の電圧をかけると、半透明フィルタ素子34は、必要に応じて第1の動作モード用に切り替えられる。電圧の極性を反対にすると、フィルタ素子は、必要に応じて第2の動作モード用に切り替えられる。粒子35、36は、その充電状態により各電極の方向へ移動する。第1および第2のモード間の切替えは、非常に短時間、すなわち現在のLCDスクリーン上の表示リフレッシュ時間より短い時間で行うことができる。この時間は約16msである。
3つの光線37、38、39は、光学的状態を記号で表している。光線38は、両方の動作モードで妨害を受けずに光透過フィルタ素子を通過する。光線37は、第1の動作モード(3D)で吸収される。直接的コントラストの低減は起こらない。第2の動作モードの場合には、光線37は拡散散乱層を通過し、多重散乱により2Dモードでの画像輝度を増幅させる多くの光線に分割される。この状態は光線39の場合には異なる。光線39は、第2の動作モードで吸収されるが、一方、第1の動作モードの場合には、拡散散乱層は、光線39を数本の光線に分割し、次に、これらの分割された光線は、異なる方向にフィ
ルタ素子34から出て3D画像の輝度を高くする働きをする。
ルタ素子34から出て3D画像の輝度を高くする働きをする。
図31は、第2の光源4を使用しないですむ可能性を示す。この実施形態の場合には、波長フィルタ・アレイ40は、完全にオフに切り替えることができるようになっている。この場合、それは透明なフィル基板上に適用される。波長フィルタ・アレイ40も、電気泳動原理により動作する。その内部には、黒い粒子35を含む透明な液体層が存在する。この図の例の場合には、粒子は負に帯電しているが、その電荷は正であってもよい。第1の動作モードの場合には(図に示すように)、粒子35は、観察者に面している側面上に示す正の電極42付近で停止している。正の電極は他方の側面上に位置していてもよい。負の電極は図示していない。左右のところで、フィルタ・アレイ40は、他の構成要素から若干突き出ている。突き出ているエリア内には、いわゆる収集エリアが位置している。何故なら、フィルタ・アレイが完全に透明になる第2の動作モード(2D)の場合には、黒い粒子がここに集まるからである。
波長フィルタ・アレイを第1の動作モードから第2の動作モードに切り替えるために、中心に最も近い場所に位置するこれら電極42を最初にオフに切り替えることができる。同時に、中心を囲む電極42内の電圧は、現在オフになってる電極42の「オン」電圧にほぼ対応する電圧だけ高くなる。すなわち、現在オフになっている電極42に元来固定されているのとほぼ同じ電荷の量だけ高くなる。次に、黒い粒子35は、その電圧が上昇した電極42の方に移動する。このプロセスは、すべての粒子が収集エリアに最も近い電極42に集まるまで継続し適当に行われる。同時に黒い粒子35を現在引き寄せている電極42のところの電圧をゼロに低減しながら、収集エリアにかかっている正の電圧をゼロにできるのはこの時点だけである。そのため、すべての粒子35が収集エリアへ移動し、ここで静電気により引き寄せられる。第2の動作モードから第1の動作モードへの切替えは、同じような方法で行われる。ある状況の下では、電極の極性を迅速に反転することができるように、交流電界を使用する必要がある場合がある。
この実施形態は、波長フィルタ・アレイの前に(観察者の視点から見た場合)第2の光源4(または光ガイド)を必要としないので、コントラストは低減しないし、両方の動作モードにおける画質は高い。
帯電粒子を電気泳動により移動する代わりに、このような波長フィルタ・アレイは、懸濁粒子デバイスを作るもう1つの効果を利用することができる。この方法は、電界内で誘起された双極モーメントを有する光を吸収するコロイド粒子を使用する。電界をオフに切り替えると、これら粒子の双極モーメントの向きはランダムになり、このような粒子が凝集して半透明になる。交流電界をかけると、双極モーメントが整合し、凝集した粒子が透明になる。このようにして、上記収集エリアを使用しなくてすむ。
電気泳動の原理は、2D表示の場合、3D照明をオンに切り替えた場合に起こるコントラストの増大を低減するためにも適用することができる。図32は、この機能を使用する実施形態の一例である。波長フィルタ・アレイ3と第2の光源4との間には、電気泳動構成要素として設計された光学的散乱フォイル43が位置する。このフォイルは、好適には、白光を拡散により反射するか、再放射することが好ましく、その散乱効果は、第2の動作モードの場合には、できればフォイルの全エリア上の白い粒子36の累積の分配によるものである。そのため、白い粒子は、拡散反射により、第2の光源4からの光を散乱し、拡散透過により、第1の光源2からの光を散乱する。第1の動作モードに切り替える手順は、図31の場合とほぼ同じである。
簡単にした実施形態の場合には、フォイルの設置および除去(それぞれ第2または第1の動作モードへ切り替えるための)は、機械的に、すなわち手動またはモータにより行う
ことができる。図33はこのような例を示す。この装置の左右には、手動またはモータで作動することができる巻き上げおよび巻き戻し機構45が設置されている。この機構はプログラムにより制御することができる。この場合、光学散乱フォイル44は、例えば、3Dモードの場合には、巻いてロール状にしてスクリーンの頂部または一方の側面に置くことができ、2Dモードの場合、横方向の案内レールに沿って、波長フィルタ・アレイ3と第2の光源4との間の、狭い光が漏れないで、ゴミが入らないスリット内に移動するために巻き戻すことができる。
ことができる。図33はこのような例を示す。この装置の左右には、手動またはモータで作動することができる巻き上げおよび巻き戻し機構45が設置されている。この機構はプログラムにより制御することができる。この場合、光学散乱フォイル44は、例えば、3Dモードの場合には、巻いてロール状にしてスクリーンの頂部または一方の側面に置くことができ、2Dモードの場合、横方向の案内レールに沿って、波長フィルタ・アレイ3と第2の光源4との間の、狭い光が漏れないで、ゴミが入らないスリット内に移動するために巻き戻すことができる。
さらに、第1の動作モードの場合に(エリアの少なくとも一部上に三次元表示するための)、シーンまたは対象物のいくつかの透視画像からの画像情報の表示ビットの特定の選択を、観察者のそれぞれの目が主に、しかし他のものも見られる状態で見れば、本発明による装置の上記実施形態の場合有利である。そのため、観察者は立体感を経験する。(上記の)DE 20121318 U号および本出願人のWO 01/56265号およびWO 03/024122号に、上記状況の下での立体感の生成のいくつかの例が記載されている。
もちろん、第2の動作モードで表示された画像は、画像表示装置を適当に制御することにより容易に行うことができるいくつかの画面からなる画像ではなく単なる二次元画像になる。
本明細書に記載する理論を同じように修正する場合に、現在のフィルタ・アレイを、場合によってはバリヤ・スクリーン、レンズ状の構成要素、またはホログラフィック光学素子を含む他の光学部品で置き換えることができる。
当業者であれば、本明細書に明示していない他の変形の場合に、本明細書に開示されている特徴および機能を組合わせることができることをはっきりと指摘しておきたい。そのように修正したものも本発明の特許請求の範囲に含まれる。
Claims (48)
- シーンまたは対象物の画像を表示するための装置であって、
行および/または列のラスタに配置されて、前記シーンまたは対象物のいくつかの透視画像からの画像情報のビットを表示することが可能な、多数の光透過画像レンダリング素子からなる画像表示装置(1)を備え、
前記画像表示装置(1)の後ろに(観察者7の視線の方向に)配置されて、行および/または列に配置されている多数のフィルタ素子からなり、その中の一部が指定の波長範囲内の光に対して透明であり、一方、残りの部分が半透明である平面波長フィルタ・アレイ(3)を備え、
少なくとも2つの動作モードを供給する制御可能な照明手段を備え、
第1の動作モードの場合、前記波長フィルタ・アレイ(3)の後ろに配置されている第1の光源(2)からの光が、前記光透過フィルタ素子の少なくとも一部を通り、その後で前記画像表示装置の前記画像レンダリング素子の相関する部分を通過して前記観察者(7)のところに届き、その結果、観察者(7)が、前記シーンまたは対象物を三次元で見ることができ、
第2の動作モードの場合、波長フィルタ・アレイ(3)と画像表示装置(1)との間に配置されていて、前記波長フィルタ・アレイ(3)にほぼ平行な少なくとも1つの放射面を有する第2の光源(4)からの光が、前記1つの放射面または複数の放射面から出て、前記画像表示装置(1)の前記画像レンダリング素子を通過するが、前記波長フィルタ・アレイ(3)のフィルタ素子を通過しないで観察者(7)に届き、その結果、前記観察者(7)が、前記シーンまたは対象物の少なくとも一部を二次元で見ることができ、
前記第2の動作モードで均一な照明を行うための手段を備える装置。 - 前記第2の光源(4)が、光導波路スラブ(光ガイド)(19)として構成されている平面光源であり、
前記光ガイド(19)が、2つの相互に対向する広い面(12)と周辺の狭い面とを有し、前記画像表示装置(1)の方向または反対方向を向いている前記広い面(12)が前記放射面に対応し、または両方の広い面(12)が前記放射面に対応し、
前記光ガイド(19)が1つまたはいくつかの横方向に配置されている光源(5)からの光を受光し、
前記光が、前記広い面(12)から全反射により部分的に前後に反射し、前記放射面に対応する前記広い面(12)または前記放射面に対応する前記広い面(12)のところで部分的に分離した、1つまたはいくつかの前記狭い面を通して前記光ガイド(19)内に結合される、請求項1に記載の装置。 - 前記第2の動作モードの場合、前記第2の光源(4)に加えて前記第1の光源(2)がオンに切り替えられ、前記画像表示装置から反対方向を向いている前記広い面(12)だけが放射面として機能し、均一な照明を提供するために、前記放射面のこれらのエリアだけが、前記面に垂直な方向に沿って前記波長フィルタ・アレイ(3)上の投影が半透明フィルタ素子が占める前記エリアとほぼ一致する場合に、光を放射するために機能する、請求項1または2に記載の装置。
- 前記波長フィルタ・アレイ(3)が、前記放射面に対応する前記広い面(12)上に設置される、請求項3に記載の装置。
- 前記放射面に対応する前記広い面(12)が、放射のための前記エリア内において、全反射と干渉する構造でコーティングされていて、好適には、前記構造が粒子のコーティングからなる、請求項3または4に記載の装置。
- 前記放射面を横切る前記粒子の前記干渉能力が、前記コーティング内の粒子の密度により変化する2つの制限値間で不均質である、請求項5に記載の装置。
- 1つの各コーティングされたエリア内の前記粒子の前記干渉能力がほぼ一定である、請求項6に記載の装置。
- 2つの平行な対向する狭い面が、内側に光を結合するためのものであり、前記狭い面に平行に整合しているストライプ状のセグメント内に配置されている前記コーティングしたエリアの前記干渉能力が、距離x1、x2が共通の最大値に向かって増大するにつれて進行的に増大する、請求項6または7に記載の装置。
- 前記粒子の前記干渉能力が、前記各部分的エリア内において、また前記放射面のすべての点においてほぼ均質である、請求項5に記載の装置。
- 2つの相互に対向する垂直な狭い面が、光を内部に結合するためのものであり、それぞれが1つまたはいくつかの行および/または列からなり、共に前記波長フィルタ・アレイ(3)を完全にカバーしている前記波長フィルタ・アレイ(3)の選択した重なっていないエリアにおいて、指定の波長範囲内の光を透過するフィルタ素子がカバーする前記表面積と半透明フィルタ素子がカバーしている表面積の間の比率が、前記面に垂直な方向に沿った投影が、それぞれ前記波長フィルタ・アレイのこのように選択した選択エリアの中の1つに対応する場合に、前記平面光源の前記放射面のこれらの部分的エリア内の達成できる最大輝度により決まる、請求項9に記載の装置。
- 本質的に光を吸収する層が、全反射と干渉する前記コーティングの頂部上に位置する、請求項5〜10のいずれかに記載の装置。
- 前記照明手段が、前記波長フィルタ・アレイ(3)の前記面上で輝度勾配を形成するように、前記第1の光源(2)を制御するためのデバイスを備える、請求項1〜11のいずれかに記載の装置。
- 前記照明手段が、前記波長フィルタ・アレイ(3)の方を向いている側面上に平らな密封ガラスを備え、それに平行で、前記密封ガラスの内部に塗布された蛍光体コーティングを含む放電ランプである第1の光源(2)を備える、請求項1〜12のいずれかに記載の装置。
- 前記蛍光体コーティングが、前記面に垂直な方向に沿った前記波長フィルタ・アレイ(3)上への投影が、指定の波長範囲内の光を透過するフィルタ素子がカバーしているエリアとほぼ一致するエリア上にだけ塗布される、請求項13に記載の装置。
- 前記波長フィルタ・アレイ(3)が前記密封ガラスの外側に設けられる、請求項13または14に記載の装置。
- 前記第2の動作モードの場合、前記第1の光源(2)の光の一部が分離し、光学素子により前記第2の光源(4)内に再結合され、前記光のこの部分が、指定の波長範囲内の光を透過するフィルタ素子がカバーしている前記波長フィルタ・アレイの表面積と半透明フィルタ素子がカバーしている前記表面積の間の比率により決まる、請求項1〜15のいずれかに記載の装置。
- 光ガイドおよび/または反射素子が、分離および内部への導入のためのものである、請求項16に記載の装置。
- 好適には、プリズム効果の微細構造を有するフィルタ・プレートまたは薄いフォイルであることが好ましい光学的に有効な材料が、前記第1および第2の光源(2,4)の間に配置されていて、その結果、前記第2の光源(4)の臨界角より大きな入射角を有する前記第1の光源(2)の光が、前記第2の光源(4)内に入るのがほとんど防止される、請求項1〜17のいずれかに記載の装置。
- 前記第2の光源(4)が、前記画像表示装置の方向に光を放射し、同時に前記波長フィルタ・アレイ(3)内で半透明フィルタ素子として構成されている多数の個々に制御することができる個々の光源からなる、請求項1に記載の装置。
- 前記光源が、発光するほぼ平らなポリマー層である、請求項19に記載の装置。
- シーンまたは対象物の画像を表示するための装置であって、
前記シーンまたは対象物のいくつかの透視画像からの画像情報のビットを表示することができる多数の半透明画像レンダリング素子からなる画像表示装置(1)を備え、
前記画像表示装置(1)の後ろに(観察者の視線の方向に)配置されていて、行および/または列に配置されていて、指定の波長範囲内の光を放射するための多数の個々に制御することができる光源を含むアレイを備え、
第1の動作モードの場合、光がこれらの光源から放射され、その光だけが、前記各光源にそれぞれ割り当てられる前記画像表示装置(1)の画像レンダリング素子のそれらを通して観察者に届き、その結果、三次元画像が表示され、
第2の動作モードの場合、光が、その光が特別の割当てなしで、前記画像表示装置(1)の画像レンダリング素子を通して観察者に届く前記光源の少なくとももう1つの部分によりさらに放射され、その結果、表示される前記画像の少なくとも一部が二次元で表示される装置。 - 前記光源がほぼ平らな発光ポリマー層である、請求項21の装置。
- 液晶ディスプレイが光源として設置される、請求項21に記載の装置。
- 前記第2の動作モードの場合の均一な照明手段が、オンおよびオフに切り替えられる、前記広い面(12)のうちの少なくとも一方上に設置されている光分離構造(13)である、請求項2に記載の装置。
- オンおよびオフに切り替えることができる前記光分離構造(13)が切替え可能な散乱層である、請求項24に記載の装置。
- 前記切替え可能な散乱層が、第1の動作モードの場合透明状態に切り替えられ、前記第2の動作モードの場合散乱状態に切り替えられる、請求項25に記載の装置。
- 前記第2の動作モードの場合、前記切替え可能な散乱層の表面の一部(20)だけが散乱状態に切り替えられる、請求項26に記載の装置。
- 前記部分的エリア(20)がストライプ状である、請求項27に記載の装置。
- 前記ストライプ状の部分的エリア(20)の幅が異なる、請求項28に記載の装置。
- 散乱状態に切り替えられる一つおきの隣接するストライプ状の部分的エリア(20)が、永久に透明なストライプ状の部分的エリア(21)により分離されていて、その結果、
単位面積毎の前記光源(19)から分離する光の量が、前記光ガイド(19)上の場所により異なる、請求項29に記載の装置。 - 第2の動作モードにおける切替え可能な散乱層が、面毎に散乱量が変化するように切り替えられ、その結果、前記光源(19)からの光の分離量が、前記光源(19)上の場所により異なる、請求項24〜30のいずれかに記載の装置。
- 異なる制御信号のペアが、散乱の量が異なるように、前記切替え可能な散乱層上の異なる場所に適用される、請求項31に記載の装置。
- 前記観察者に面している前記波長フィルタ・アレイ(3)の側面上の前記半透明フィルタ素子が拡散により散乱を行う、請求項24〜32のいずれかに記載の装置。
- 前記光ガイド(19)の前記広い面(12)が、無地のおよび/または模様のある表面を有する、請求項24〜33のいずれかに記載の装置。
- 前記切替え可能な散乱層が、適当な電圧をかけた場合に光に対して透明になり、電圧の供給を止めた場合に光を散乱する、例えば、コレステリック・ネマチック遷移を有するような液晶層である、請求項24〜34のいずれかに記載の装置。
- 前記第2の動作モードの場合の前記均一な照明手段が、前記光ガイド(19)と前記画像表示装置(1)との間に配置されている切替え可能な散乱ディスク(22)であり、この散乱ディスクが、前記第1の動作モードの場合に透明状態に切り替えられ、少なくともその表面の一部上で第2の動作モードの場合に光を散乱し、その結果、第2の動作モードで前記切替え可能な散乱ディスク(22)を通過する光の明るさのコントラストが低減する、請求項2に記載の装置。
- 前記第2の動作モードの場合に、前記第2の光源(4)に加えて前記第1の光源(2)がオンに切り替えられる、請求項24〜36のいずれかに記載の装置。
- シーンまたは対象物の画像を表示するための装置であって、
行および/または列のラスタに配置されていて、前記シーンまたは対象物のいくつかの透視画像からの画像情報のビットを表示することができる多数の光透過画像レンダリング素子からなる画像表示装置(1)を備え、
前記画像表示装置(1)の後ろに配置されている(観察者7の方向に見た場合)少なくとも2つの平面波長フィルタ・アレイ(23,24)を備え、それぞれが、行および/または列に配置されている多数のフィルタ素子からなり、その中の一部が指定の波長範囲内の光に対して透明であり、一方、残りの部分が光に対して半透明であり、前記波長フィルタ・アレイの一方(23または24)が他方(それぞれ24または23)に対してシフトすることができ、両方のアレイが好適には相互に近接し、
波長フィルタ・アレイ(23,24)の後ろに(視線の方向に)配置されている好適には平面光源(2)を備え、
前記波長フィルタ・アレイ(23,24)から十分距離をおいて、前記画像表示装置(1)と前記波長フィルタ・アレイ(23,24)の間に配置され、前記第1の動作モードの場合、透明状態に切り替えられ、前記表面の少なくとも一部上において前記第2の動作モードの場合、散乱状態に切り替えられる切替え可能な散乱ディスク(22)を備え、
第1の動作モードの場合、前記波長フィルタ・アレイ(23,24)が、前記波長フィルタ・アレイ(23,24)の後ろに配置されている前記光源(2)が放射する光が、両方の波長フィルタ・アレイ(23,24)の光透過フィルタ素子の少なくとも一部を通過し、その後で前記画像表示装置(1)の画像レンダリング素子の相関する部分を通過して
前記観察者のところに届くように相互に関連する位置を占めていて、その結果、観察者(7)が、前記シーンまたは対象物を三次元で見ることができ、
第2の動作モードの場合、前記切替え可能な散乱ディスク(22)のそのエリアの少なくとも一部が散乱状態に切り替えられ、前記波長フィルタ・アレイ(23,24)が、第1の動作モードと比較した場合、もっと多くの光が両方の波長フィルタ・アレイ(23,24)の光透過フィルタ素子を通過し、その後で前記第2の動作モードで散乱状態に切り替えられる前記散乱ディスク(22)を通過し、また前記画像表示装置(1)の前記画像レンダリング素子を通過して前記観察者(7)に届くように相互に関連する位置を有していて、その結果、前記観察者(7)が前記シーンまたは対象物を二次元で見ることができる装置。 - 3つ以上のある数Wの波長フィルタ・アレイが設置されていて、その中の少なくとも1つのW−1のある数をシフトすることができる、請求項38に記載の装置。
- 各シフト可能な波長フィルタ・アレイ(23,24)のシフトが、前記画像表示装置の画像レンダリング素子のラスタの前記行方向に行われる、請求項38または39のいずれかに記載の装置。
- 各シフト可能な波長フィルタ・アレイ(23,24)のシフトの距離が、前記各波長フィルタ・アレイ(23,24)上に設けられている光を透過するフィルタ素子の水平方向の周期が供給されている場合には、前記周期より短い、請求項40に記載の装置。
- 各シフト可能な波長フィルタ・アレイ(23,24)が、例えば、シフトを行う圧電位置決め装置のような電気機械的制御素子を備える、請求項38〜41のいずれかに記載の装置。
- 前記第2の動作モードで均一な照明を行うための前記手段が、前記波長フィルタ・アレイ(3)と前記光ガイド(19)との間に配置されている光学的散乱フォイル(44)である、請求項2に記載の装置。
- 前記第1の動作モードへの切替えが、好適には、巻き上げ巻き戻し機構(45)であることが好ましい、前記波長フィルタ・アレイ(3)と前記光ガイド(19)との間の前記フォイル(44)を取り外すことにより行われる、請求項43に記載の装置。
- 前記フォイルが、前記第2の動作モードで光学的に散乱状態になり、前記第1の動作モードで光に対して透明になる電気泳動構成要素(43)であり、前記第2と第1のモード間の切替えを、前記電気泳動特性を変化させることにより行う、請求項43に記載の装置。
- 前記波長フィルタ・アレイ(3)が、制御デバイスを備える電気泳動構成要素であり、前記半透明フィルタ素子が、前記第1の動作モードの場合に光を吸収し、前記第2の動作モードの場合に(観察者7の方向から見た場合)光を反射するように切り替えられる、請求項24〜37または43〜45のいずれかに記載の装置。
- シーンまたは対象物の画像を表示するための装置であって、
行および/または列のラスタに配置されていて、前記シーンまたは対象物のいくつかの透視画像からの画像情報のビットを表示することができる多数の光透過画像レンダリング素子からなる画像表示装置(1)を備え、
前記画像表示装置(1)の後ろに(観察者7の視線の方向に)配置されていて、行および/または列に配置されている多数のフィルタ素子からなり、その中の一部が指定の波長
範囲内の光に対して透明である平らな制御可能な波長フィルタ・アレイ(3)を備え、
前記波長フィルタ・アレイ(3)の後ろに(視線の方向に)配置されている好適には平面光源(2)を備え、
第1の動作モードの場合、前記フィルタ素子の前記残りの部分が光に対して半透明になるように制御され、前記光源が放射した光が、前記光透過フィルタ素子の少なくとも一部を通過し、その後で前記画像表示装置(1)の前記画像レンダリング素子の相関する部分を通過して前記観察者(7)のところに届き、その結果、観察者(7)が前記シーンまたは対象物を三次元で見ることができ、
前記波長フィルタ・アレイ(3)が電気泳動構成要素(40)であり、第2の動作モードの場合、前記フィルタ素子の残りの部分が光に対して透明になるように制御され、その結果、前記観察者(7)が前記シーンまたは対象物を二次元で見ることができる装置。 - 少なくとも部分的に三次元表示を行う前記第1の動作モードの場合、前記観察者のどちらかの目が前記シーンまたは対象物のいくつかの透視画像からの情報の表示ビットの特定の選択を主にしかし他のものも一緒に見て、その結果、前記観察者が立体感を経験する、請求項1〜47のいずれかに記載の装置。
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